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3D打印教学不应只是亦步亦趋

摘要：本研究以培养学生创意与创造能力为理念，构建了学生创造力为目标的“3D打印设计”课程。研究3D教学中培养学生创造力的方法与策略，选用适合小学生学习3D设计的软件，依托EDIPT设计理念，探索3D打印课程的实践教学方法，使学生在体验设计师思维与行动同时创造性的解决生活实际问题，培养学生批判性思维，体现出3D创意课程在创造力培养上蕴含的独特教育价值。

关键词：3D打印EDIPT设计思维创新意识创造能力

一、研究背景

教育部《教育信息化2.0行动计划》文件指出，充分认识提升信息素养对于落实立德树人目标、培养创新人才的重要作用，在创新、分享过程中锻炼学生的劳动实践能力，培养探索研究精神，激发学生创新热情，全方位提升学生信息素养。全国各大中小学校纷纷开设STEAM教育相关课程，其中在开设3D创意设计课程之前，学生基本都是通过绘图和文字呈现创意想法，无法真正直观的呈现自已的创新理念。而通过3D打印，学生的创意想法最终成为了实物作品，实现了“让思维可见，让创意有形”的目标，在教育化改革和创新培养上具有无限潜力。

通过调查发现，目前的中小学3D打印课程普遍存在以下几个问题：3D课程基本是以“3D打印概述”、“3D软件的基本操作”、“对模型范例进行模仿制作的学习”等一些内容构成，教师普遍重视3D建模软件技术性知识的教学，与开展3D课程的核心目标——培养学生创新意识和创造能力，批判性思维和解决现实问题的能力——有一定差距。

本项研究着重于一线教师开展3D打印课程创新教学方式的探索，是基于EDIPT设计思维教学模式下的培养学生创新意识和创造能力的探索。

二、EDIPT模型及3D打印教学方式分析

接下来将对EDIPT模型进行分析的基础上，具体阐述在3D打印教学中的应
用方式。

1.EDIPT模型

设计思维，来自英文“DesignThinking”。首先，设计思维的雏形起源于Simon教授《人工科学》一书中的观点，1987年，哈佛大学设计学院院长首次提出了设计思维的概念。设计师通过系统的分析问题，将不同的相关信息连接在一起，从而产生富有创意的想法。设计思维已广泛应用于工程、产品、管理等领域，近几年也受到了教育领域的重视。其中较为经典设计思维模型是斯坦福设计学院（D.School）设计的EDIPT模型（图1），主要包括以下五个阶段：同理心、定义、构想、原型和测试。同理心思考阶段要求设计者站在使用者的角度考虑需求。定义阶段，对搜集来的信息进行加工筛选，定义出具体可操作的问题。构想阶段，根据定义的问题提出多角度解决方法，通过讨论，对问题进行比较、修正，形成最佳方案。原型阶段，根据解决方案制作简单，具有相关功能的原型作品。测试阶段，对原型进行测试和优化（或对作品进行实际应用设想讨论），经过多轮迭代最终形成更科学、完善的作品方案。

图1EDIPT设计思维模型

2.基于设计思维的3D打印教学模型

本项研究历时二年，核心理念是全面提升学生的核心素养和创造力。课程教学以围绕各种生活实际问题，启发学生运用产品设计师思维、体验围绕命题收集信息调查研究、探索问题确定解决方案、建模打印、应用反思等实践过程。围绕这五大阶段，设计了以下学习流程图（图2）。学生通过这种方式学习，通过体验设计师行为过程，慢慢理解和形成设计思维，掌握创新设计的能力。

图2学习流程图

四、研究案例

1.项目选题

根据第二十二届全国学生信息素养提升实践活动小学3D创意设计项目主题内容“思考、发现在抗疫过程中有待改善的地方，提出创新解决方案，为抗击疫情提供更多的便利”。引导学生从生活和学习中体会，围绕主题选取题材。学生通过后面的环节，完成创意设计单（图3）。（以《伴唱卫士》作品为研究案例）

图3创意设计单

2.收集资料

初期学生在接到主题任务后，往往无从下手或只是在脑海中用仅有的对生活和学习场景记忆进行设想，不仅思路很窄，而且方案往往过于想象而脱离实际应用。这时老师要引导学生先不要确定方案主题，而是根据主题内容对生活和学习中场景的各种防疫措施，通过观察、倾听、访谈、网上有哪些信誉好的足球投注网站、请教专家、同学讨论等方式收集信息，对信息进行分析和思考，首先邀请个人基础水平、语言表达能力强的学生对自己确定的应用场景进行描述，其他同学根据自己收集的信息进行聆听，并与发言的同学进行互动讨论，初步确定在日常卡拉OK唱歌时麦克风的消毒方式上可以给予改进的方向。

3.设计构思

（1）定义问题

学生通过资料查询和实地勘察，发现目前对麦克风的消毒大致有以下两种方式，一种利用酒精喷洒消毒；一种是利用一次性话筒套。通过小组成员互动分析，这两种方式又各有自己的优缺点，酒精对网状话筒有消毒死角，一次性话筒套消毒措施好，使用后会产生新的污染源。学生带着寻找一种更方便更有效的消毒方式疑问，通过网络查询、请教专家等方式，确立