兒童3D打印在小學創(chuàng)意課程中的應(yīng)用與創(chuàng)新

1、兒童3D打?。涸谛W創(chuàng)意課程中的應(yīng)用與創(chuàng)新古北京3D打印食物DIY兒童廚藝小學課外活動一小學課外活動的發(fā)展現(xiàn)況中國現(xiàn)有的小學課外活動課程大約涵蓋了綜合繪畫、趣味數(shù)學、黏土制作、花卉種植、烹飪廚藝、音樂、體育等。以北京總學生人數(shù)為400多人的三里屯小學為例，參與課外活動課程的學生人數(shù)只有59.6%(圖L圖2)。在2015年，教育部將鼓勵有條件的中小學按總課時的11%開設(shè)藝術(shù)類課外課程(xin,2014)o雖然政府鼓勵學校開設(shè)課外課程，但在數(shù)量上還是不夠多，從校外培訓(xùn)機構(gòu)和校內(nèi)開設(shè)的課程的對比顯示，校外培訓(xùn)機構(gòu)開設(shè)的課程在數(shù)量上遠遠高于各小學，而且普遍受到學生們和家長們的歡迎。以上數(shù)據(jù)顯示小學課外

2、課程缺乏的事實，也意味著它有著很大的發(fā)展空間。1.1兒童3D打印成為兒童教育熱議話題最近，兒童3D打印作為課外活動課程成了一股熱門而且備受關(guān)注的新聞。去年底，名為“南極熊3D打印網(wǎng)”的教育公司推出針對中小學的3D打印教材神奇的3D打印(圖3),標志著中國兒童3D打印教育的開始，在3D打印還并不為很多人了解的中國，“南極熊3D打印網(wǎng)”作為“中國第一本3D打印入門教程”，為中小學科技教育注入了一股嶄新活力(Phoenix,2014)o同年七月，一個名為Printeer的兒童3D打印機在美國眾等網(wǎng)站出現(xiàn)了，這臺面向中小學的3D打印機的零部件可以透過本身機器打印讓孩子們自己組裝(圖4),同時容許任何年

3、級的孩子們參與制作，讓孩子們接觸3D打印的時候，從機器本身的組裝開始學起(Krassenstein,2014)。二3D打印進入北京小學的課外活動3D打印技術(shù)被譽為“第三次工業(yè)革命的重要生產(chǎn)工具”，在教育領(lǐng)域中的發(fā)展將會在未來幾年中逐漸普及。新媒體聯(lián)盟(NewMediaConsortium,NMC)在2013年地平線報告中，首次將3D打印技術(shù)列為教育領(lǐng)域未來4-5年內(nèi)普及應(yīng)用的創(chuàng)新型技術(shù)。當前3D打印不再是成人設(shè)計師的專有權(quán)利了，越來越多新聞顯示，兒童3D打印教育正在逐步往科技館、博物館、學校等地開展(Pringle,2015)。美國的3DSystem公司于2014年實施了MAKE.DIGITA

4、L計劃，該計劃提供集成了工具、軟件和課程等各種奧源的完整系統(tǒng)，從而逐步形成了成熟而健全的3D打印教育體系，使各個層次的學生和教育機構(gòu)都能從中受益。諸如此類的豐富特色課程資源和產(chǎn)品，將3D打印以一種簡單、有趣的方式帶入小學課堂。2.1 小學課外活動課程引進3D打印技術(shù)胡迪科普森(HodLipson)所寫的3D打印:從想象到現(xiàn)實2013(Fabricated：TheNewWorldof3DPrinting2013)一書中提到了“邊學邊做”的這個新的課程概念。3D打印技術(shù)進入小學課外活動課程具有很多優(yōu)勢，首先它可使課堂上原本所教授的內(nèi)容變得新穎，讓“一面學一面動手做”的課程成為可能，同時也有利于一些

5、不同學科的知識進行整合，培養(yǎng)學生的綜合素質(zhì)，如設(shè)計能力，批判性思維，問題解決能力等，逐步上升到抽象的學習經(jīng)驗。2.23 D打印技術(shù)應(yīng)用在北京的小學做了什么？2014年12月北京市政府的“3D打印機播種計劃”開始啟動，各小學紛紛開設(shè)了3D打印體驗課程，北京市目前已經(jīng)有數(shù)十所小學配備了3D打.印。中國3D打印創(chuàng)新教育工作組委會計劃以北京大中小學為起點，捐贈10萬臺打印機，并且逐步擴張到全國范圍（中國新聞網(wǎng)，2014）o（圖5）除此之外，民間的商業(yè)化打印課程也開始逐步往小學校園內(nèi)推展，成為這波兒童3D打印教育的先驅(qū)，像蘇必利爾兒童樂園,嗨屋3D打印體驗店等相關(guān)的3D打印培訓(xùn)機構(gòu)，已經(jīng)在多所小學開設(shè)了

6、3D打印工作坊課外活動課程。2.24 3使用3D打印技術(shù)來輔助課外兒童廚藝課如同“3D打印工作坊”，“兒童廚藝課”也是課外活動課程的一個新的方向，它讓學生們認識各種食材、學會食品烹飪過程、了解食物營養(yǎng)搭配、并且透過食物設(shè)計與食物裝點了解進食文化。北京這樣的一線城市里，各種不同的私人教育機構(gòu)也有著自己的兒童廚藝課，它們是“親親袋鼠兒童”、“北大學園幼兒園"、和“家盒子（FamilyBox）”等（圖6）0家盒子（FamilyBox）作為定位幼兒與兒童全人教育教育的北京私人兒童教育機構(gòu)，它的教育目的為了培養(yǎng)孩子的動手和自理能力與增進親子關(guān)系，課程中安排了制作三明治、餅干、蛋撻、冰激凌等環(huán)節(jié)

7、。讓家長主動全程參與、承擔家庭教育角色、借此培養(yǎng)兒童創(chuàng)意能力與社會感。然而，目前中國常見的兒童廚藝課的教學目標和理念都僅專注于傳統(tǒng)食物制作，尚未使用3D打印作為輔助教學手段。在美國，3D打印制作DIY食物也沒有廣泛的用于教學，但是已經(jīng)有個人嘗試使用3D打印來開展食物DIYo一個專注于3D打印創(chuàng)意的BarnaculesNerdgasm網(wǎng)站（圖7）,在上面有不少關(guān)于3D打印創(chuàng)意食物DIY的視頻。主持人使用簡單的軟件制作出有趣好玩的數(shù)字模型（模具），然后使用3D打印機快速打印出來，制作出有趣的動物餅干。三“丁丁打印”在北京小學的實踐“丁丁打印”是一個以3D打印技術(shù)為基礎(chǔ)的創(chuàng)新型課程品牌（圖7）,它是

8、“北服小學工程”的眾多課程之一，“北服小學工程”則是北京服裝學院的老師們?yōu)楸本┦卸c小學所開設(shè)的藝術(shù)課程、社團與課外活動課程。當前的“丁丁打印”重點放在3D打印DIY食物，在課程當中引導(dǎo)學生運用3D打印工具，制作出食品以及與進食相關(guān)的器具，把制作食品與進食的趣味性融入兒童的創(chuàng)造過程中，借此提高學生的學習參與度。3.1課程設(shè)計理念丁打印”的課程設(shè)計理念是從食物與生活的關(guān)系出發(fā),再融入3D打印技術(shù)。因此，與其說是學習，它更像是一個透過“食物”這個主題來傳遞生活方式的體驗過程。課程進行中，老師將食物的儲存(FoodStorage)、制作(FoodProduction)、裝點(FoodDesign)、

9、食用(FoodConsumption)等知識點平均分配，讓學生們透過學習進行食物的創(chuàng)作。相較于一般3D打印課程，它的課程開始并不特別重視打印物件的設(shè)計，而是讓學生們更多接觸廚藝。這樣特殊的課程設(shè)計，源于一個簡單的思考點，那就是：“我們是否可以將課程的重心放在食物的創(chuàng)作(Create)而非3D打印的創(chuàng)建(Build)”？(圖8)3.2 創(chuàng)作(Create)而非創(chuàng)建(Build)在“丁丁打印”的課程尚未正式開展之前，我們曾經(jīng)嘗試使用Paintshop這款3DAPP來輔助教學，當時孩子們透過APP設(shè)計完后打印出來的物件就只能有戒指、項鏈、和字體等選項。這些物件和生活的特定主題脫節(jié)。Paintshop

10、就好似3DMax這樣的建模軟件，通用而且干燥，難以和食物產(chǎn)生密切關(guān)聯(lián)，充其量它就是硬件廠商提供的一個創(chuàng)建(Build)模型的工具。相反，“丁丁打印”的課程設(shè)計更希望重視孩子們的“創(chuàng)作(Create)”。如同米蘭設(shè)計師AstridLuglioz的作品,去年他在CASAfacile雜志上面發(fā)表一系列3D打印食器(Thinunesch,2014),其中的開胃菜臺子(AppetizerHolder)設(shè)計精巧而且簡單。Luglioz的關(guān)注點就是飲食與生活的關(guān)聯(lián)，這點和“丁丁打印”的設(shè)想不謀而合，課程的學習重點不應(yīng)該只有3D打印，更重要的是食物設(shè)計與生活的關(guān)聯(lián)。3.3 課程安排從2014年10月開始實施的

11、課程，先后進行了三次，對象是北京市小學五年級學生。利用3D打印食物模具制作食物。在學習過程中，孩子們與家長一起參與制作，一起設(shè)計并打印出有趣好玩的小模型來裝點自己的食物，分享自己的原創(chuàng)設(shè)計。讓傳統(tǒng)中國食物的制作課程變得充滿趣味性和互動性，增強學生們的社交能力和團隊協(xié)作能力。不同于其他3D打印課程，“丁丁打印”具備四個創(chuàng)新點(圖9),即：1 .親子參與性(ParentalInvolvement)2 .娛樂性(Entertaining)3 .強調(diào)打印與生活的融合(PrintingAsPaitofOurLife)4 .中國美食文化(ChineseFoodCulture)制作月餅(第一次課程)：(圖1

12、0)與中國傳統(tǒng)節(jié)日中秋節(jié)相結(jié)合，將傳統(tǒng)月餅重新演繹，制作出自己喜歡的不同月餅造型。在實際操作環(huán)節(jié)的創(chuàng)新點在于學生們可以在現(xiàn)有的3D打印制作出的月餅?zāi)＞咧?，選擇自己喜歡的模具來制作月餅，而非傳統(tǒng)的月餅制作模具。在糕點老師的指導(dǎo)下，學生自己制作出不同口味的月餅，烘烤成型后獻給現(xiàn)場參與課程的父母們品嘗，并父母們體會了孩子的感恩和他們勞動的價值。(圖11)制作年糕（第二次課程）：將中國食物文化重新演繹，制作出創(chuàng)意節(jié)氣點心，讓學生在學習3D新技術(shù)的同時更加深入地了解中國傳統(tǒng)節(jié)氣食物文化的精髓。實際操作環(huán)節(jié)的創(chuàng)新點在于學生不但可以利用手中的3D打印模具制作年糕，而且可以使自己喜歡的3D打印小模型與水果相結(jié)

13、合，用綜合材料的概念制作出創(chuàng)意年糕。本次課程的3D打印模具的組合與應(yīng)用變得更加靈活多變，在教學中使學生們獲得更多的創(chuàng)作可能性（圖12）。制作蛋糕（第三次課程）：與翻糖蛋糕的創(chuàng)意制作相結(jié)合，打印蛋糕模具、塑性工具等。在課程講解環(huán)節(jié)中，更深入地向?qū)W生講解3D打印的詳細技術(shù)，然后以圣誕節(jié)的主題讓學生自己從圣誕樹上摘下自己喜歡的3D打印食物模具，與手中的蛋糕塑形工具組合搭配，選擇自己喜歡的顏色作為蛋糕色素，形成屬于自己的制作工具套裝。課程加大親子互動性和趣味性，因此學生、家長、小學老師們協(xié)力完成作品（圖13）。5 .4課程反饋我們從參與課程的小學老師以及70多名小學生的反饋里發(fā)現(xiàn)，80%以上的學生喜歡

14、3D打印課程的概念，超過90%的學生課程安排感到滿意（圖14）,60%以上的學生更喜歡動手制作食物的環(huán)節(jié)而非3D打印環(huán)節(jié)，40%的學生喜歡課程的講解和問答環(huán)節(jié)（圖15）。總結(jié)老師與孩子們的反饋，我們得到以下的重點：老師與學生對廚藝課程有著很好的評價。學生傾向于在課程中可以自己動手設(shè)計小工具和食物模具。學生喜歡更生動有趣的課程互動環(huán)節(jié)，最好能有故事情節(jié)。透過視頻講解3D打印原理的方式得到老師與同學的普遍好評°老師希望可以做成廚藝之外的3D打印系列課程，并且長期在校園開課。學校里參與機器人社團的學生，在參與3D打印課程后能夠產(chǎn)生濃厚興趣。部分學生希望能體驗學習到更完整的3D打印過程，進而設(shè)計更復(fù)雜的模型。四總結(jié)隨著課程在北京小學的實施，我們希望看到小學生們將可以更輕易地透過自己的手機和PAD構(gòu)建屬于自己的3D數(shù)字模型，并最終通過3D打印將自己的設(shè)計作品得