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

1、兒童3D打印：在小學(xué)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(xué)課外活動(dòng)一小學(xué)課外活動(dòng)的發(fā)展現(xiàn)況中國(guó)現(xiàn)有的小學(xué)課外活動(dòng)課程大約涵蓋了綜合繪畫、趣味數(shù)學(xué)、黏土制作、花卉種植、烹飪廚藝、音樂(lè)、體育等。以北京總學(xué)生人數(shù)為400多人的三里屯小學(xué)為例，參與課外活動(dòng)課程的學(xué)生人數(shù)只有59.6%(圖L圖2)。在2015年，教育部將鼓勵(lì)有條件的中小學(xué)按總課時(shí)的11%開(kāi)設(shè)藝術(shù)類課外課程(xin,2014)o雖然政府鼓勵(lì)學(xué)校開(kāi)設(shè)課外課程，但在數(shù)量上還是不夠多，從校外培訓(xùn)機(jī)構(gòu)和校內(nèi)開(kāi)設(shè)的課程的對(duì)比顯示，校外培訓(xùn)機(jī)構(gòu)開(kāi)設(shè)的課程在數(shù)量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于各小學(xué)，而且普遍受到學(xué)生們和家長(zhǎng)們的歡迎。以上數(shù)據(jù)顯示小學(xué)課外

2、課程缺乏的事實(shí)，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(dòng)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(duì)中小學(xué)的3D打印教材神奇的3D打印(圖3),標(biāo)志著中國(guó)兒童3D打印教育的開(kāi)始，在3D打印還并不為很多人了解的中國(guó)，“南極熊3D打印網(wǎng)”作為“中國(guó)第一本3D打印入門教程”，為中小學(xué)科技教育注入了一股嶄新活力(Phoenix,2014)o同年七月，一個(gè)名為Printeer的兒童3D打印機(jī)在美國(guó)眾等網(wǎng)站出現(xiàn)了，這臺(tái)面向中小學(xué)的3D打印機(jī)的零部件可以透過(guò)本身機(jī)器打印讓孩子們自己組裝(圖4),同時(shí)容許任何年

3、級(jí)的孩子們參與制作，讓孩子們接觸3D打印的時(shí)候，從機(jī)器本身的組裝開(kāi)始學(xué)起(Krassenstein,2014)。二3D打印進(jìn)入北京小學(xué)的課外活動(dòng)3D打印技術(shù)被譽(yù)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(huì)在未來(lái)幾年中逐漸普及。新媒體聯(lián)盟(NewMediaConsortium,NMC)在2013年地平線報(bào)告中，首次將3D打印技術(shù)列為教育領(lǐng)域未來(lái)4-5年內(nèi)普及應(yīng)用的創(chuàng)新型技術(shù)。當(dāng)前3D打印不再是成人設(shè)計(jì)師的專有權(quán)利了，越來(lái)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(xué)校等地開(kāi)展(Pringle,2015)。美國(guó)的3DSystem公司于2014年實(shí)施了MAKE.DIGITA

4、L計(jì)劃，該計(jì)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(gè)層次的學(xué)生和教育機(jī)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(jiǎn)單、有趣的方式帶入小學(xué)課堂。2.1 小學(xué)課外活動(dòng)課程引進(jìn)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(shí)2013(Fabricated：TheNewWorldof3DPrinting2013)一書中提到了“邊學(xué)邊做”的這個(gè)新的課程概念。3D打印技術(shù)進(jìn)入小學(xué)課外活動(dòng)課程具有很多優(yōu)勢(shì)，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(xué)一面動(dòng)手做”的課程成為可能，同時(shí)也有利于一些

5、不同學(xué)科的知識(shí)進(jìn)行整合，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)，如設(shè)計(jì)能力，批判性思維，問(wèn)題解決能力等，逐步上升到抽象的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)。2.23 D打印技術(shù)應(yīng)用在北京的小學(xué)做了什么？2014年12月北京市政府的“3D打印機(jī)播種計(jì)劃”開(kāi)始啟動(dòng)，各小學(xué)紛紛開(kāi)設(shè)了3D打印體驗(yàn)課程，北京市目前已經(jīng)有數(shù)十所小學(xué)配備了3D打.印。中國(guó)3D打印創(chuàng)新教育工作組委會(huì)計(jì)劃以北京大中小學(xué)為起點(diǎn)，捐贈(zèng)10萬(wàn)臺(tái)打印機(jī)，并且逐步擴(kuò)張到全國(guó)范圍（中國(guó)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(kāi)始逐步往小學(xué)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(lè)園,嗨屋3D打印體驗(yàn)店等相關(guān)的3D打印培訓(xùn)機(jī)構(gòu)，已經(jīng)在多所小學(xué)開(kāi)設(shè)了

6、3D打印工作坊課外活動(dòng)課程。2.24 3使用3D打印技術(shù)來(lái)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(dòng)課程的一個(gè)新的方向，它讓學(xué)生們認(rèn)識(shí)各種食材、學(xué)會(huì)食品烹飪過(guò)程、了解食物營(yíng)養(yǎng)搭配、并且透過(guò)食物設(shè)計(jì)與食物裝點(diǎn)了解進(jìn)食文化。北京這樣的一線城市里，各種不同的私人教育機(jī)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(xué)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(jī)構(gòu)，它的教育目的為了培養(yǎng)孩子的動(dòng)手和自理能力與增進(jìn)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(zhǎng)主動(dòng)全程參與、承擔(dān)家庭教育角色、借此培養(yǎng)兒童創(chuàng)意能力與社會(huì)感。然而，目前中國(guó)常見(jiàn)的兒童廚藝課的教學(xué)目標(biāo)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(xué)手段。在美國(guó)，3D打印制作DIY食物也沒(méi)有廣泛的用于教學(xué)，但是已經(jīng)有個(gè)人嘗試使用3D打印來(lái)開(kāi)展食物DIYo一個(gè)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(jiǎn)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(jī)快速打印出來(lái)，制作出有趣的動(dòng)物餅干。三“丁丁打印”在北京小學(xué)的實(shí)踐“丁丁打印”是一個(gè)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(xué)工程”的眾多課程之一，“北服小學(xué)工程”則是北京服裝學(xué)院的老師們?yōu)楸本┦卸c(diǎn)小學(xué)所開(kāi)設(shè)的藝術(shù)課程、社團(tuán)與課外活動(dòng)課程。當(dāng)前的“丁丁打印”重點(diǎn)放在3D打印DIY食物，在課程當(dāng)中引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用3D打印工具，制作出食品以及與進(jìn)食相關(guān)的器具，把制作食品與進(jìn)食的趣味性融入兒童的創(chuàng)造過(guò)程中，借此提高學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度。3.1課程設(shè)計(jì)理念丁打印”的課程設(shè)計(jì)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(shuō)是學(xué)習(xí)，它更像是一個(gè)透過(guò)“食物”這個(gè)主題來(lái)傳遞生活方式的體驗(yàn)過(guò)程。課程進(jìn)行中，老師將食物的儲(chǔ)存(FoodStorage)、制作(FoodProduction)、裝點(diǎn)(FoodDesign)、

9、食用(FoodConsumption)等知識(shí)點(diǎn)平均分配，讓學(xué)生們透過(guò)學(xué)習(xí)進(jìn)行食物的創(chuàng)作。相較于一般3D打印課程，它的課程開(kāi)始并不特別重視打印物件的設(shè)計(jì)，而是讓學(xué)生們更多接觸廚藝。這樣特殊的課程設(shè)計(jì)，源于一個(gè)簡(jiǎn)單的思考點(diǎn)，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(kāi)展之前，我們?cè)?jīng)嘗試使用Paintshop這款3DAPP來(lái)輔助教學(xué)，當(dāng)時(shí)孩子們透過(guò)APP設(shè)計(jì)完后打印出來(lái)的物件就只能有戒指、項(xiàng)鏈、和字體等選項(xiàng)。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(gè)創(chuàng)建(Build)模型的工具。相反，“丁丁打印”的課程設(shè)計(jì)更希望重視孩子們的“創(chuàng)作(Create)”。如同米蘭設(shè)計(jì)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(kāi)胃菜臺(tái)子(AppetizerHolder)設(shè)計(jì)精巧而且簡(jiǎn)單。Luglioz的關(guān)注點(diǎn)就是飲食與生活的關(guān)聯(lián)，這點(diǎn)和“丁丁打印”的設(shè)想不謀而合，課程的學(xué)習(xí)重點(diǎn)不應(yīng)該只有3D打印，更重要的是食物設(shè)計(jì)與生活的關(guān)聯(lián)。3.3 課程安排從2014年10月開(kāi)始實(shí)施的

11、課程，先后進(jìn)行了三次，對(duì)象是北京市小學(xué)五年級(jí)學(xué)生。利用3D打印食物模具制作食物。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，孩子們與家長(zhǎng)一起參與制作，一起設(shè)計(jì)并打印出有趣好玩的小模型來(lái)裝點(diǎn)自己的食物，分享自己的原創(chuàng)設(shè)計(jì)。讓傳統(tǒng)中國(guó)食物的制作課程變得充滿趣味性和互動(dòng)性，增強(qiáng)學(xué)生們的社交能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。不同于其他3D打印課程，“丁丁打印”具備四個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)(圖9),即：1 .親子參與性(ParentalInvolvement)2 .娛樂(lè)性(Entertaining)3 .強(qiáng)調(diào)打印與生活的融合(PrintingAsPaitofOurLife)4 .中國(guó)美食文化(ChineseFoodCulture)制作月餅(第一次課程)：(圖1

12、0)與中國(guó)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(shí)際操作環(huán)節(jié)的創(chuàng)新點(diǎn)在于學(xué)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(lái)制作月餅，而非傳統(tǒng)的月餅制作模具。在糕點(diǎn)老師的指導(dǎo)下，學(xué)生自己制作出不同口味的月餅，烘烤成型后獻(xiàn)給現(xiàn)場(chǎng)參與課程的父母?jìng)兤穱L，并父母?jìng)凅w會(huì)了孩子的感恩和他們勞動(dòng)的價(jià)值。(圖11)制作年糕（第二次課程）：將中國(guó)食物文化重新演繹，制作出創(chuàng)意節(jié)氣點(diǎn)心，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)3D新技術(shù)的同時(shí)更加深入地了解中國(guó)傳統(tǒng)節(jié)氣食物文化的精髓。實(shí)際操作環(huán)節(jié)的創(chuàng)新點(diǎn)在于學(xué)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(xué)中使學(xué)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(xì)技術(shù)，然后以圣誕節(jié)的主題讓學(xué)生自己從圣誕樹(shù)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(dòng)性和趣味性，因此學(xué)生、家長(zhǎng)、小學(xué)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(xué)老師以及70多名小學(xué)生的反饋里發(fā)現(xiàn)，80%以上的學(xué)生喜歡

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