择的软件是适合跨学校、跨科目的;二是提高各种资源的有效利用率,包括各学校的教9币资源、技术资源;三是促进交流与共享技术应用经验。技术与教学整合需要投入大量的时间、精力和人力。例如参与项目的Highworth女子文法学校有成功的案例,该校的DT老师和物理技术人员密切合作,共同设计一组可以通过金箔模拟阿尔法粒子的散射的设备。所以,教师与教学支持人员,包括专业技术人员、3D打印机厂商、同一学科或不同学科的教师之间的通力协作是推动探索技术促进学科教学的持续动力。
3.必要的软硬件环境建设 (1)软件
项目组织者和支持者为教师和学生提供使用设计软件的专门培训,而且尽可能选择容易上手且免费的设计软件,比如很多学校选择使用的免费Sketchup(草图大师)。基于该类设计软件的数字设计模型是3D打印机打印产品的源文件。该文件在打印输出时,通常是一个.stl文件,然后送入第二层软件并生成打印机指令(G code),该指令唯一指向于一个特定的打印机。.s3g文件格式的G代码通过SD卡输入打印机。打印项目中Makerware和复制因子G计划通常被用于生成G代码。数字设计模型可以从如Thingiverse等免费网站下载,这有助于入门打印机操作的学习。 (2)3D打印机
从英国3D打印技术应用到学科教学的项目经验分享中可以看出,3D打印机的选择关系着能否有效使用打印机并将其优势功能发挥到最大化。需要从以下几点考虑:第一,要考虑3D打印机的使用者和使用目的。若是教师使用3D打印机打印教学模具,优先考虑打印机的速度和质量:若是学生利用该技术制作模型,则还需要考虑其易用性、耗材和成本。第二,要考虑打印机本身的一些因素,比如打印速度、打印机文件传输接口、与学校操作系统和网络的兼容性以及质量和售后支持等。第三,要重视打印机所置放位置和环境,防止拖拉或移动,避免要打印出来的物体出现干燥和翘曲等问题。所以,学校或者教师在选择和使用3D打印机时需要全面且慎重考虑。 4.对应用过程提供系统的支持 (1)来自学校管理层的支持
参与项目的大多数学校里的领导教师都是具备专业计算机辅助设计能力的设计与技术专家,他们通过“低干涉”管理让学科教师更专注于技术使用方法和教学目标实现途径,这不仅为学校师生提供财政支持以及他们创新使用3D打印机的视角,而且在鼓励和支持教师使用新的、不熟悉的技术,组织并建立强大的人才团队以及给学生传授他们的技术知识等方面也起着积极作用。
(2)对应用3D打印技术的教师团队进行专门的培训 学校管理者与相关技术专家在学校引入3D打印技术后需要
对校内拟在教育教学中的应用3D打印技术的教师进行专门的、系统的培训。培训初始期间,3D打印技术的使用轻松实现教师、技术工作人员和学生的一些大胆创新性想法,进而激发他们对技术持续探索的热情。而且,跨部门在使用相关软件时证明专门的培训和持续的支持对技术使用与推广起着至关重要的作用,因为没有经验的教师必须花一段时间来提高使用打印机和应用设计软件的能力。
培训课程一般包含为教师提供3D打印机项目基础内容和实践机会,组织讨论会分享使用3D打印机的经验想法等活动。此外,教师需要花费正常教学以外的时间和精力来巩固编程技术和CAD专业技术,以保证熟练使用3D打印机并充分发挥3D打印机的功能。 四、结束语
2014年地平线报告中将3D打印技术应用划为2~3年的中期计划,报告中指出3D打印技术对教学和学习有很大的潜在价值。3D打印技术将无形的思想与设计有形化,通过提供观摩与探究、演示与构建、创造与制造等技术支持,为学生搭建一个知识运用空间,创造一个体验式学习中心,充分体现学生作为学习活动主体性的原则,有助于培养并发展学生的成功智力,即分析性智力、实践性智力和创新性智力。
3D打印技术在英国中小学学科教学中取得比较明显的应用成果,并且由此总结了相应的学科教学应用模式,不仅开启3D
打印技术促进教与学的探索,而且有望为其他国家或地区的学校引入该技术提供成功的案例和有价值地指引。但从项目试点学校反馈中可以发现在实践过程中存在一些问题,比如打印复杂模型时耗时、耗力的问题,网络软件与打印机接口契合的问题,教师和学生熟练使用3D打印机的问题等。如何将3D打印技术恰当有效地应用到学科教育中以优化教与学活动过程,提升教学质量,仍然是教育研究者值得探索的问题。