“3D打印+创意智造”对促进体育特长生核心素养培育的影响

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　　摘要：从3D打印学习到创意智造，是一个由学到用、由用到结合多学科知识开展创意智造的探究实践过程。这对开发学生智力、挖掘创新潜能、促进核心素养培育来说是一个值得尝试的教育研究活动，作者结合教学实例简要介绍了如何构建情境逐步引导学生成长的过程。
　　关键词：3D打印;创新能力;核心素养培育
　　中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2019）09-0066-03
　　众所周知，单纯从学习3D打印的角度来说，在学生经过规划、建模、切片、打印这几个环节的技能培训后，原则上入门学习已告一个段落。而如果脱开教材例子，结合多学科知识开展运用，解决生活中实际问题，自行设计并制作有创意的3D作品，就不是件容易的事了。
　　笔者所在学校是苏州市一所体育特色学校，自2015年始就将3D打印纳入了学校体育特长生的学习计划，那这些学生学得怎样呢？会用所学到的3D打印技术创制出新的作品吗？
　　为了了解计划的实施情况，笔者组织学生开展多学科知识的融合运用，引导学生在打印方法、建模构思和智能化应用等方面开展实践研究，取得了较好的成绩，基本达到了预期目标。2017年5月，在参加苏州市首届青少年科技节系列活动之苏州市中小学3D打印创新设计大赛中，笔者所在学校初、高中两个组别的参赛选手，囊括了初、高中组团体一、二等奖。在此，笔者以在教学中通过构建不同情境来激发学生创新潜能为例，简述如何较快提升学生核心素养。
　　● 巧设问：3D打印能制造出多彩的体育运动模型吗？
　　一般的3D打印机，如MBot Grid II+3D打印机，通常都只能打印单一色彩的模型。要制作出多彩的3D运动员动作造型该如何做呢？带着疑问，笔者把学生们带到了学校美术作品陈列室，详听美术老师对各类作品制作过程进行介绍，启发学生创作多彩化3D作品的思路。有学生问可否用着色法来解决，也有学生提出用粘贴法、嵌套法来试试。学生们你一言我一语，解决方案被逐渐汇集起来。
　　方案一：着色法
　　着色法的意思就是对3D打印出的运动员整体模型，采用类似于创作美术油画作品一般进行上色，对各部分区域依照構建的人物与动作造型涂上相应的色彩，达到问题解决的目的。这种方法使用的特点是色彩丰富、方便直观、易于操作，缺憾是3D打印耗材固有色彩没有得到较好发挥。
　　方案二：粘贴法
　　此方法是对构建的运动员整体造型在建模时根据需要进行分割处理，3D打印输出时再依据不同部件需要换上相应颜色的PLA线喷制，对制作出的各个部件再用胶依序粘贴起来，最终搭建完成一个多彩的3D运动员模型。这种方法经反复多次实践后发现，确实可行，但缺点是操作过程繁杂，一些复杂部件造型，如运动员的脸部表情等不如着色法直观。
　　方案三：串线法
　　与粘贴法类同，将整体造型分割成各个小模块处理后，对制作出的各个部件用线（或橡皮筋）连接。其优点是搭建好的运动员模型可根据不同需要做适当变动，摆出不同的状态造型。关注点是串线的孔需事先设计好，如在建模时须先定好串孔位置，或打印输出后借助小电钻对相应部件做适当钻孔处理。
　　方案四：换线法
　　这是在3D打印机工作的时候，等打印到适当位置，把原本3D打印机上的打印材料PLA线剪断，换上其他颜色的PLA线接上。这种方法可以让作品的颜色层与层间有色彩变化，如一些学生制作的田径运动员模型，就用此方法，实现了运动员与底座（跑道）色彩互相区分开来，增添了作品的艺术感染力，也体现出了学生3D创作的智慧。
　　● 妙引导：苏式核雕3D打印制造可来点创新吗？
　　进入第二批国家级非物质文化遗产推荐目录的苏式核雕，是一种果核上的雕刻艺术，其体量大不盈寸，其空间在指掌之间，被人喻为“雕虫小技”，然而，正是因为“小”而闻名于世四百多年。2013年在“首届全国民间核雕艺术大赛”上，苏式核雕一举囊括了全部五个金奖，让人刮目相看。
　　2018年春天，笔者所在学校开展社会实践活动时组织学生来到了郊外苏式核雕发源地——“核雕村”，大家无不为各式各样的核雕艺术品所吸引，看着核雕艺人“鬼斧神工”般的技能展示，听着展区讲解员的介绍，学生们激动地对笔者说：“老师，核雕真是太美了！我们要用3D打印去做一个。”
　　“好啊！能否来点创新呢？发挥3D打印优势，制造个手工核雕也难做的新品来。”笔者借机引导学生向更深层次去思考。这下子学生们热闹了，各式各样的建议都涌了出来。有的到店里仔细察看柜中陈列的核雕展品，也有的拿出相机、手机拍下自己钟爱的核雕精品，更有一些心急的学生干脆坐在街头的石凳上勾画起了草图，根据3D打印机的功能与特点酝酿具体实施方案。
　　构建一个镂空的蛋状3D作品成了当时大家呼声最高的方案。此方案的含义是做个类似于鹅蛋般大小的镂空作品，在镂空的“鹅蛋壳”中央置有一个运动员模型。
　　回到学校后，学生说干就干，又是建模又是切片又是打印，忙得不亦乐乎，两周后各学习小组的作品都纷纷被展示出来。有的在“鹅蛋壳”的镂空处用了文字，也有的采用了运动器具、场馆图案，而“壳”内的运动员模型更是花样繁多，有跑步的，有游泳的，还有踢足球的，等等，学生们品尝到了汲取苏式文化底蕴、创制3D作品的乐趣。
　　● 助融合：鼓励3D打印与学科融合，开拓创新应用新领域
　　与生活结合、与学科知识融合，是3D打印由学到用再到跨入创新发展、智慧创造的新阶段。
　　住校生们有个梦，梦想用所学的信息技术物联网知识给宿舍区楼道灯做点改造，除有智能开关功能外，每一楼区灯罩都应有所居住学生的专业特色，即灯罩上含有相应体育运动员造型，罩的色彩也要有变化等。
　　这真是个好创意！笔者知道后决定帮助学生来圆这个梦。可怎么做呢？为此，师生们一起开始了方案构思。
　　（1）灯罩：用3D打印来实现，借助创制镂空“鹅蛋壳”运动员造型的经验，参照一般普通灯罩外形样式，把“鹅蛋壳”做得再大一点（可容得下一只灯泡安装），把壁做得再厚实一点（壁厚2mm，填充密度50%）。
　　（2）色彩：根据各人喜好，可选用不同3D打印耗材线原色或采用着色法来解决。而喜欢色彩斑斓的学生，还可在打印前将不同色泽的PLA耗材线分段融接混合起来使用。
　　（3）智能开关：直接选用市场售卖的智能人体感应开关或声光控延时开关来实现。
　　在学校的支持下，与学生平日生活密切相关的首个3D打印应用创意很快得到了落实。当学生们看到自己亲手制作的楼道灯一盏一盏亮起时，他们真切地体会到了3D打印与多学科知识融合运用的甜蜜。
　　借助3D打印技术的学习与应用，笔者构建了一个又一个紧贴学生生活的情境，大大激发了学生求知创新的欲望，通过一次又一次提出问题、分析问题、解决问题的实践，学生的创造性思维能力与实践水平获得一次又一次的提升和锻炼。实践证明，只要引导方法适当，学生所蕴藏的创新潜能定能被极大地发掘出来，而有深度有智慧的创意便会随着知识学习的深度、广度和应用机会的增加变得越来越多，核心素养培育也在活动的实践中得到落实。可以相信，这种被培育出的有智慧的创新能力，不仅可在3D打印学习实践中获得体现，也定能在其他学科知识的学习中、体育运动训练和比赛场上得到印证，甚至影响学生一生的发展。
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