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【摘 要】项目式学习是一种以跨学科问题为导向，培养学生创造性问题解决能力的教学方式。本文探索如何应用项目式框架进行3D打印教学设计，培养学生的创造力。教师根据专业智慧创造性地开展教学设计，按照“项目—任务—活动”进行课程项目实施，建立起系统、科学的创造思维培养模式，培育具有跨学科知识和素养的新一代学习者。
【关键词】创造力培养;项目式教学;3D打印
【中图分类号】G434 【文献标识码】A
【论文编号】1671-7384（2021）05-077-03
在技术飞速发展与经济全球化的今天，创新是一个国家核心竞争力形成的关键因素。在《中国制造 2025》中，国务院总理李克强提出，提升创新能力是实现从“制造大国”到“创新强国”转变的关键举措。项目式学习以培养具有创新性问题解决能力的学习者为目标[1]，与当前开展的课程改革的目标高度契合。同时，有研究者指出，3D打印技术蕴含创新设计思维理念，可实现虚拟与现实结合的教育创新，有利于促进学习者基于创造的学习[2]。如何提供有效的学习支持与干预，融合跨学科知识帮助学生顺利跨越“最近发展区”，是一线教师落实创新力培养亟需探索的课题和实践。
教学设计
本文以陕西西咸新区沣西实验学校3D打印课程“哨子发声的奥密”主题项目为例，按照项目式学习流程进行面向创造力培养的教学设计，包括每个阶段的活动、工具支持以及评价方式（图1），加强学生的创造性思维培养。
本项目引导学生通过项目式学习、团队合作的形式，围绕主题“哨子发声的奥秘”开展一系列项目活动。将信息技术工具引入每个环节，旨在实现以下功能：①促进基于“证据”的评估，避免教师主观性经验干预，同时能够实时传递教学互动反馈信息;②提供知识清单，帮助学生自主完成学习任务，从而与先前知识建立连接;③将精心设计的主题内容分解成易于管理的模块，设计活动，完成知识的理解和应用;④将学习过程融入游戏、限时在线测试等趣味活动中。
在整个项目中，需要考虑学生的认知加工和记忆能力，一种有效的方法是通过“分块”将内容分割成可控的子任务，以促进学习记忆中的知识融合。同时，在教学中注意最佳实施策略的选择，关注学生个体参与，重视团队建设和组员间的配合，形成真正的团队学习模式。通过本项目的学习，学生的表达能力、观察能力、团队合作能力、问题解决能力、情绪管理能力得到了明显的提升。本项目主要面向五年级的学生，涉及科学、工程、艺术等多个学科领域，约4课时。
教学实施
1.确定项目
在该环节包括创设情景和提出问题两个教学活动，教师先创设一个情景：学校每年的特色活动“跳蚤市场”快要举办了，我们抽选的主题是“响亮的哨子”，作为小小建模师的你，你想设计一款什么样的哨子在跳蚤市场特色展区售卖呢？随后完成任务一：上网查找资料，全方位了解哨子，包括哨子的种类和构造。提出问题前，教师先展示若干不一样的实物哨子，让学生观察、触摸和试吹，使学生对哨子有视觉、听觉和触觉的感受。通过对哨子进行实物接触，让学生提出他们的问题。鼓励学生思考后写下想法与计划，越多越好。然后完成任务二：上网查找资料，回答陈述学习单。在这个环节，教师需要给学生提供情景支架，采用任务管理策略，引导学生对哨子提出有趣且有意义的科学问题。
2.制定计划
为了最终制作出响亮的哨子，学生研讨提出自己的想法，对要解决的问题进行头脑风暴。学生们梳理想法后完成任务三：填写项目计划书以及任务框架图，同时确定小组分工，填写分工明细表。在学生填写任务框架图的过程中，教师需要巡视了解学生的知识储备情况，为学生提供先行组织者支架，帮助学生建构同化新学习任务的认知框架。采用协作、帮助策略，为学生的讨论提供关键句提示，这些提示往往会成为学生交流合作的“脚手架”，有助于提高合作交流的效率。
3.活动探究
该环节主要目标是探究哨子是如何发出声音的，为之后创造性设计哨子奠定知识储备，形成关联的认知结构，从而调动学生的跨学科解决问题能力。教师让学生将手放在自己的喉结处，感受自己在说话时有什么发现，引导学生了解声音的产生是因为声带的振动。随后迁移到哨子的发声，鼓励学生上网搜索资料，完成任务四：完成气流（空气）进入哨子后的流线图标记，在这个过程中要避免学生“迷思认知”的形成。一旦出现理解偏差的意识，将会影响学习者的进阶学习水平，具体可通过纠正易错点、提供先行预习等手段进行预防。
4.作品设计与制作
作品设计与制作环节是项目的核心，也是培养学生工程思维的过程。在本环节中，学生要用前面核心任务中学到的知识和工程设计，完成任务五：把自己脑海中创意哨子通过文字或图画的方式展现出来并制作出成品。在创意设计阶段采用组内竞争的方式促进小组合作学习，先让组内的学生各自阐述观点，开展讨论，选出最优方案，并同步优化。教师为学生在建模与打印过程中遇到的问题提供技术支持，鼓励学生进行发散性思考，帮助其纠正错误并总结经验，产生新的灵感与顿悟。学生根据绘制的草图进行建模， 在模型完成后，小组讨论继续完善模型，然后進行打印组装工作。
5.成果交流与评价
成果交流环节首先需要引导学生对项目的主题、知识内容、探究任务与整体学习目标的相关度进行审核和确认。随后学生需要完成任务六：将产品完善后完成项目汇报单，包括项目的分工、产品特色介绍、产品设计宣传语以及实施过程中遇到的困难和相对应的解决办法。
每个学习小组需要提交任务报告和说明性材料，由同学依据评分规则进行等级评估。创造力认知评分维度主要包含独创性、流畅性和变通性等三个维度。学生创造性主要从哨子整体评分、主题设定、色彩变化、造型变化、外加功能六个方面进行评价。最后，教师针对任务的流程和质量进行总结性评价和反馈。
总
【关键词】创造力培养;项目式教学;3D打印
【中图分类号】G434 【文献标识码】A
【论文编号】1671-7384（2021）05-077-03
在技术飞速发展与经济全球化的今天，创新是一个国家核心竞争力形成的关键因素。在《中国制造 2025》中，国务院总理李克强提出，提升创新能力是实现从“制造大国”到“创新强国”转变的关键举措。项目式学习以培养具有创新性问题解决能力的学习者为目标[1]，与当前开展的课程改革的目标高度契合。同时，有研究者指出，3D打印技术蕴含创新设计思维理念，可实现虚拟与现实结合的教育创新，有利于促进学习者基于创造的学习[2]。如何提供有效的学习支持与干预，融合跨学科知识帮助学生顺利跨越“最近发展区”，是一线教师落实创新力培养亟需探索的课题和实践。
教学设计
本文以陕西西咸新区沣西实验学校3D打印课程“哨子发声的奥密”主题项目为例，按照项目式学习流程进行面向创造力培养的教学设计，包括每个阶段的活动、工具支持以及评价方式（图1），加强学生的创造性思维培养。
本项目引导学生通过项目式学习、团队合作的形式，围绕主题“哨子发声的奥秘”开展一系列项目活动。将信息技术工具引入每个环节，旨在实现以下功能：①促进基于“证据”的评估，避免教师主观性经验干预，同时能够实时传递教学互动反馈信息;②提供知识清单，帮助学生自主完成学习任务，从而与先前知识建立连接;③将精心设计的主题内容分解成易于管理的模块，设计活动，完成知识的理解和应用;④将学习过程融入游戏、限时在线测试等趣味活动中。
在整个项目中，需要考虑学生的认知加工和记忆能力，一种有效的方法是通过“分块”将内容分割成可控的子任务，以促进学习记忆中的知识融合。同时，在教学中注意最佳实施策略的选择，关注学生个体参与，重视团队建设和组员间的配合，形成真正的团队学习模式。通过本项目的学习，学生的表达能力、观察能力、团队合作能力、问题解决能力、情绪管理能力得到了明显的提升。本项目主要面向五年级的学生，涉及科学、工程、艺术等多个学科领域，约4课时。
教学实施
1.确定项目
在该环节包括创设情景和提出问题两个教学活动，教师先创设一个情景：学校每年的特色活动“跳蚤市场”快要举办了，我们抽选的主题是“响亮的哨子”，作为小小建模师的你，你想设计一款什么样的哨子在跳蚤市场特色展区售卖呢？随后完成任务一：上网查找资料，全方位了解哨子，包括哨子的种类和构造。提出问题前，教师先展示若干不一样的实物哨子，让学生观察、触摸和试吹，使学生对哨子有视觉、听觉和触觉的感受。通过对哨子进行实物接触，让学生提出他们的问题。鼓励学生思考后写下想法与计划，越多越好。然后完成任务二：上网查找资料，回答陈述学习单。在这个环节，教师需要给学生提供情景支架，采用任务管理策略，引导学生对哨子提出有趣且有意义的科学问题。
2.制定计划
为了最终制作出响亮的哨子，学生研讨提出自己的想法，对要解决的问题进行头脑风暴。学生们梳理想法后完成任务三：填写项目计划书以及任务框架图，同时确定小组分工，填写分工明细表。在学生填写任务框架图的过程中，教师需要巡视了解学生的知识储备情况，为学生提供先行组织者支架，帮助学生建构同化新学习任务的认知框架。采用协作、帮助策略，为学生的讨论提供关键句提示，这些提示往往会成为学生交流合作的“脚手架”，有助于提高合作交流的效率。
3.活动探究
该环节主要目标是探究哨子是如何发出声音的，为之后创造性设计哨子奠定知识储备，形成关联的认知结构，从而调动学生的跨学科解决问题能力。教师让学生将手放在自己的喉结处，感受自己在说话时有什么发现，引导学生了解声音的产生是因为声带的振动。随后迁移到哨子的发声，鼓励学生上网搜索资料，完成任务四：完成气流（空气）进入哨子后的流线图标记，在这个过程中要避免学生“迷思认知”的形成。一旦出现理解偏差的意识，将会影响学习者的进阶学习水平，具体可通过纠正易错点、提供先行预习等手段进行预防。
4.作品设计与制作
作品设计与制作环节是项目的核心，也是培养学生工程思维的过程。在本环节中，学生要用前面核心任务中学到的知识和工程设计，完成任务五：把自己脑海中创意哨子通过文字或图画的方式展现出来并制作出成品。在创意设计阶段采用组内竞争的方式促进小组合作学习，先让组内的学生各自阐述观点，开展讨论，选出最优方案，并同步优化。教师为学生在建模与打印过程中遇到的问题提供技术支持，鼓励学生进行发散性思考，帮助其纠正错误并总结经验，产生新的灵感与顿悟。学生根据绘制的草图进行建模， 在模型完成后，小组讨论继续完善模型，然后進行打印组装工作。
5.成果交流与评价
成果交流环节首先需要引导学生对项目的主题、知识内容、探究任务与整体学习目标的相关度进行审核和确认。随后学生需要完成任务六：将产品完善后完成项目汇报单，包括项目的分工、产品特色介绍、产品设计宣传语以及实施过程中遇到的困难和相对应的解决办法。
每个学习小组需要提交任务报告和说明性材料，由同学依据评分规则进行等级评估。创造力认知评分维度主要包含独创性、流畅性和变通性等三个维度。学生创造性主要从哨子整体评分、主题设定、色彩变化、造型变化、外加功能六个方面进行评价。最后，教师针对任务的流程和质量进行总结性评价和反馈。
总