摘要：在科学技术飞速发展的今天，信息技术特别是3D打印技术得到了广泛的应用，成为世界范围内教育领域最重大的革新之一。3D打印是数字制造新技术之一，可实现虚拟设计到现实物品的转换，以其效率高，成本低和可个性化定制的特点逐步被各行业广泛使用。特别是教育领域，3D打印的提出，给教学内容、教学方式等方面的改革带来了巨大的发展空间。研究旨在探索基于创客教育理念的3D打印中小学校本课程的开发与实施路径，推动3D打印技术在教育中的广泛应用，促进学生创新能力和实践能力的提升。

关键词：创客教育；3D打印；中小学；校本课程；开发实施

引言：在中小学教育中，创客教育这一注重实践、注重创新、注重自主学习的教育理念，正逐渐被更多教育者所喜爱。创客教育注重学生在动手实践与创造中培养创新精神与问题解决能力，而3D打印是创客教育中最重要的一种工具，它可以给学生们提供大量实践的机会，启发他们的创造力与探索精神，增进他们对于科学、技术、工程以及数学（STEM）领域的深刻理解与兴趣。但是，虽然3D打印技术具有很大的教育潜力，但是当前我国中小学教育对3D打印的运用尚处于刚刚起步的阶段，有关课程开发与实施仍然面临着很多挑战。

1创客教育概述

创客教育脱胎于“创客”文化，它强调以实践、创新与合作等形式激发学生创造力与解决问题能力。它的理论基础受建构主义学习理论影响较深，即知识的建构是由个人与周围环境相互作用，亲身体验以及实际操作而形成。在这种思想中，学生已不是被动地接受知识，而成为主动地探索者、创造者。创客教育强调对学生实践能力与创新思维的培养，提倡“做中学”教学方式，促使学生在动手操作，设计与实验等环节中学习与掌握知识。这一教育模式着重于跨学科的整合，消除了传统学科间的界限，并推动了科学、技术、工程以及数学（STEM）等多个学科知识的综合运用。除此之外，创客教育还倡导自主学习、团队合作等方式，相信学生能在自主完成项目过程中发展解决现实问题的技能，也能借助团队合作分享想法，促进交流协作。3D打印是创客教育中最重要的工具，它为创意变成现实提供实践平台，让学生通过物理制作来进一步了解理论知识并提高对科技的兴趣。所以，创客教育不只是培养学生的技能，而是要全面提高学生的综合素质与创新能力，这与现代教育培养有创新精神与实践能力未来人的要求相吻合。

2 3D打印中小学校本课程的开发要点

2.1 3D打印校本课程的框架设计

3D打印校本课程的框架设计以培养学生的创新精神和实践能力为核心，着重于结合创客教育理念和学科知识，构建一个系统化、模块化的课程体系。在课程目标方面，明确了通过3D打印技术的学习，不仅让学生掌握基本的操作技能和建模技巧，更重要的是激发他们的创造力，培养其解决实际问题的能力。课程内容的设计围绕多个主题展开，涵盖了从基础的3D建模与打印操作，到综合性创意项目的实现。每个模块通过具体的项目任务引导学生逐步实现从设计到打印的全过程，例如设计一个简易的机械装置、创作个性化的生活用品或进行环境保护相关的创意设计。为了适应不同年级和学科的特点，课程内容在深度与难度上有所区别，高年级的学生可以在课程中涉及到更加复杂的设计思维和工程实践，而低年级学生则主要侧重于简单的模型设计与操作。课程结构上，通过分阶段的学习任务、作品展示与反思环节，确保学生能够在实际操作中逐步掌握3D打印的关键技术，同时培养团队合作与创新表达能力。

2.2 3D打印课程的教学资源与工具

从硬件上看，学校要配备充足的3D打印机来保证每一位学生都能有参与打印过程的机会，还要有PLA或者ABS材料等优质打印耗材来确保打印准确有效。为适应不同的教学需要，打印机选型要有高度的操作便捷性与稳定性，能适应各种由简到繁的工程任务。另外，选用3D建模软件非常关键，常用的有Tinkercad，SketchUp，Fusion 360等等，这些软件可以帮助同学们完成从基本几何形状向复杂创意设计的完整建模。对于不同年级的学生，要对教学软件难易程度及作用进行区别，以保证学生在使用该软件时建模及设计能力能逐步提高。从教学资源上看，该课程除软硬件准备外，还需要有大量教学案例及参考资料，如设计教程，创意作品展示及有关技术科普文章等，这些资源可以启发学生设计灵感，有助于学生深入了解3D打印技术在设计中的运用。教师也需要及时提供技术支持与解决方案来帮助学生攻克教学中的技术难点。另外，借助网络平台实现远程学习与交互，是增强课程效果、能够使学生课后独立学习、交流学习体会的一个重要补充。

3基于创客教育的3D打印课程实施要点

3.1课程实施的准备工作

在开始实施之前，教师必须接受专业的培训，深入了解3D打印技术的核心理念、操作步骤以及常见问题的解决策略，并学会如何将3D打印技术融入到课堂教学中。训练内容既包括怎样操作3D打印机也包括怎样指导学员创意设计、模型制作和打印时解决问题。此外，为了确保学生能够独立设计并打印出满足标准的作品，课程的实施必须为他们提供适宜的学习资料，这包括3D建模工具、教程以及其他相关的参考资料。在硬件设施上，必须备足3D打印机及其相关资料，例如打印机耗材、计算机以及相关软件等的安装与调试等，以保证设备能正常工作，满足教学的需求。要想顺利地开展好这门课，学校也需要给予相关技术支持，以保证师生在执行中出现问题能及时获得帮助。

3.2课程实施的具体过程

课程实施具体流程以3D打印创客教育理念为核心，以实践活动为手段，启发学生创新思维与动手能力为目标。课程之初，由学生先完成创意设计和问题定义，在教师指导下，由学生挑选一个真实的问题或者设计任务来构思解决方案并利用3D建模软件完成初步设计。这一阶段在训练学生设计思维的同时，也使其初步理解设计理论及运用3D建模工具。其次，同学们按照设计模型对其进行了优化和调整，学会了如何将其转换为适合印刷的形式，并且按照印刷需要对参数进行了调整。打印阶段由学生自己动手操作3D打印机观察虚拟模型向实物产品转化的过程。这时学生可以在了解理论和实践密切联系的前提下，直观体会科技的神奇。在印刷结束时，同学们对自己的作品作了展示和思考，并讨论了其优缺点以及改进空间。这个过程不仅是对学生团队协作能力的检验，同时也是对他们问题解决能力的锻炼。

4 结束语

总的来说，3D打印校本课程不仅是技术教育的有力补充，也是培养学生创新精神和综合素质的重要途径。随着创客教育理念的进一步普及和3D打印技术的不断发展，3D打印在中小学教育中的应用前景广阔，未来有望成为培养新时代创新型人才的重要平台。

参考文献：

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项目信息：该文系内蒙古自治区教学研究室教学专项课题“中小学校本课程开发与实践研究（立项号：NMKY14520061）”的研究成果。