隨著3D打印機越來越多地進入中小學課堂，隨之而來的是多方面的挑戰，如何協調教育與技術這兩方面的作用，既又不過多地增加一線教師的負擔，又讓技術能更好地為教育服務，是廣大學校必須面臨的新課題。

        近年來，3D打印成為教育領域的“新時尚”，一大批中小學校紛紛購買3D打印機開設創客空間或創客教育實驗班，探索3D打印結合下的創客教育，尤其是在語文、歷史、地理、通用技術等學科中，3D打印的應用較為廣泛。

        但隨著3D打印越來越多地進入課堂，新的挑戰也隨之而來。大多數學校僅僅把3D打印當成一種工具，最短的學校上了3周的課，把廠家附帶的模型打印出來以后就不知道下面的課該怎么上了。也有的學校雖然有專門的興趣社團，也配備專門的信息技術老師，但因為技術語言與學科教研語言之間的互聯互通沒有徹底貫穿，也沒能通過課堂實現3D打印與學科知識的有效銜接。

技術是手段，不管多么先進;教育才是根本，不能本末倒置

        在引進了3D打印的學校中，有些學校忽略了學科教學的本質。比如，有些學校以通用技術課作為3D打印課程的主陣地，一會兒打印變形金剛，一會兒打印埃菲爾鐵塔。這當然是一件好事，可以充分利用學生對于新生事物的好奇心進行啟蒙與引導，但老師對于如何把3D打印與語文、數學學科相結合，就顯得有點力不從心了。

        有些學校倒是嘗試了與學科教學的結合。比如在數學課上，通過簡易建模軟件，讓學生自行建模并打印出圓柱體、長方體等立體幾何圖形，課堂上倒是響聲一片，卻忽略了對立體幾何這一知識體系中關鍵知識點(比如輔助線)的關聯與導入。而且因為建模軟件不是短期內能精通的，而像數學這樣的主科課程不可能留出太多的時間讓學生們去掌握軟件的操作，導致所謂的結合最終還是停留于表面。

        過去，一支粉筆一塊黑板，一群學生一位老師，就是課堂的全部。現在，信息技術已經成為課堂教學必不可少的要素。繼智能機器人、無人機之后，3D打印機也迅速走進課堂，成為各級學校教育信息化建設的新“標配”。但是，技術只是教學的手段，不能變成教學的目的。再先進的技術、再高級的軟件，也無法替代教研的規劃、教法的設計，無法取代用了心的教師的言傳身教，無法取代一線老師多年在教學一線對于學科課程的深度把握。3D打印進課堂，一定要考慮學科特點，從學科的本質入手來靈活地使用技術，而不是從技術本身入手來開展學科教學。

從學科入手，以知識點為內容節點，通過3D打印串聯，構筑立體課堂

        重慶渝高中學的劉文韜老師，在講解高中語文課文《歸園田居》時，將學生分組，有的設計“方宅、草屋”，有的打印“榆柳、桃李”，有的則考慮“曖曖遠人村，依依墟里煙”和“戶庭無塵雜，虛室有余閑”的布局。然后，在一曲流傳了幾百年的古曲《漁樵問答》中，組織學生進行討論，結合知識點引導學生領會課文要義、感悟作者的思想。

        考慮到課堂時間有限，劉文韜老師將打印的過程安排在了課后，這樣既不占用課堂時間，也絲毫沒有減弱學生們對于自己制作的產品的興趣，好多學生因為是自己付出勞動和思想構思、創作出來的作品，所以尤為珍惜。同時通過小組討論，對詩句更是倒背如流，一點也沒有以前那種死記硬背的感覺。據劉老師介紹，相關比較好結合的《蜀道難》、《荷塘月色》和《南州六月荔枝丹》等課文，都準備采取這種與3D打印結合的方式來授課。

        還有一節課，是通過3D打印《兵家必爭之地》，結合中國版圖，可以很好地了解中國省份邊界的曲折與美國、澳大利亞的平直之間的區別，正反映了中國古代藩鎮格局，政權治理思路，春秋戰國時期國與國之間合縱聯橫的必要性，而這往往是中國古代史的考點之一。

        可能有人會說，這些歷史、地理有形的學科還好跟3D打印結合，那英語學科呢?其實，在這方面，有些學校已經在嘗試了，而且效果很好。福建莆田一中的英語老師，在一節英語視聽課上，先是播放電影《2012》的原聲，讓學生們聽對白。緊接著，從中外觀眾對電影《2012》中所預示的“世界末日”的相信程度驚人的對比，引出世界古代史中知識點中歐洲一些小國“亡國滅種”的慘痛經歷，說明外國觀眾大多數相信2012的原因。再讓學生搜索“沉沒于大西冰底的龐貝古城”，并用3D打印機進行局部“古城還原”，最后讓學生用1-2句英語描述一下自己這節課的感受，并附上所有小組同學的姓名，同樣用3D打印機刻在課堂作品上。

        通過這些課例，學生不僅沒有通常英語視聽課上只看情節不聽對白的“不走心”的現象，反而都想通過最終的英文小結顯示自己的特長，再加上歷史知識點的導入，這樣就在潤物細無聲中提高了學生對知識是多緯度的概念的認知，有興趣的學生在課后會翻出歷史課本甚至找一些地理書籍來求證。這樣的多學科融合的課堂應該說就很鮮活了。

多學科融合的3D打印創客教育，需要多方面的共同努力

        3D打印具有可視化、立體化、靈活性等特征，為課堂教學提供了良好的技術支撐和豐富的效果選擇。但是，“新技術”不等于“新教育”，更不等同于“創新教育”。要想讓3D打印為傳統教學錦上添花，一定要分清主次，課堂教學和學科知識是土壤，是基礎;然后再從以下幾個方面加以協調，才能有所增益。

1.課程結構的更新

        跨越學科之間的界限，開展面向真實生活的主題教學，讓3D打印從教師的教學工具，變成學生學習的興趣啟蒙工具。比如，重慶廣益中學的黃祖清和廖義員2位老師將歷史學科變成為歷史、考古、美術、社會實踐的統一體。學生從教室走進磁器口古鎮，走進重慶博物館，結合本地特色歷史、人文，用3D打印機重現自己眼中的歷史，立體呈現我眼中的故鄉——“黃桷椏老街”。3D打印機幫助學生留下觀察世界的記憶，收獲學習知識的成果和快樂。

2.教學流程的調整

        因為3D打印本身過程較為漫長，可以嘗試打破40或45分鐘的固定課時安排，根據學科和課型特點靈活設置長短課或大小課，開展混合式教學。課堂上老師瞄準需要精講的知識點，發揮講授式教學的優勢，幫助學生形成基本的認知結構，促進知識的內化。而課后結合3D打印則應采用研究性學習的教學方式，鼓勵學生利用3D打印開展自主學習和合作學習，更深層次地理解知識，實現知識的有效遷移。

3.教研內容的創新

        盡管3D打印具備強大的先進技術特征，但它并不會自然而然地帶來教學創新。教研內容的創新是3D打印進課堂取得成功的關鍵。教研，同樣是一門思維的藝術，不同的學科、不同的知識點背后隱藏著內在的關聯。比如通過“護航黃巖島”的這一虛擬課程的設計，讓學生“指揮”艦隊從寧波港出發，給定出發月份，距離、航速等條件，讓初次接觸物理課的同學迅速理解勻速直線運動的概念，同時又融合進海里與公里的換算，航速“節”的概念。在同學們迅速給出答案時，提醒同學們7月份是季風多發季節，還有洋流運動得考慮進去……通過這樣一節課的教研設計，地理學科的很多知識被深深地印在學生腦海里。很多時候，正是對看似簡單答案的不斷追問，才能讓學生對知識有更深層次的理解。3D打印不能僅僅停留在技術的新穎上，它的未來應當是在發揮信息技術優勢的基礎上，通過學科知識點重組和教法的創新，開創的一種技術為教育服務的全新課堂方式 。

讓技術為教育服務，迎接創新教育的美好時代

        2016年5月30日，全國科技創新大會、中國科學院第十八次院士大會和中國工程院第十三次院士大會、中國科學技術協會第九次全國代表大會在京舉行，習近平總書記在“科技三會”上發表重要講話，進一步闡明科技實力、創新發展對中國進步的意義。自十八大以來，習總書記對科技和創新的重視程度有目共睹。這次的“科技三會”將再次吹響科技強國的新號角。

        6月25-27日，第一期多學科融合3D打印創新課程培訓在中科院廣州電子研究所進行，培訓以3D打印與中小學學科教學結合為主題，培養中小學學科帶頭人為目標，以提升學生的創新實踐能力為方向，約有來自全國13所學校的20多位一線學科老師參加。

        作為國家3D打印重要科研單位之一，中科院廣州電子研究所李耀棠所長表示：“通過與廣大中小學校合作共建‘中科院3D打印創新實驗室’，發現不管是過程結合，還是成果呈現，都離不開內容的創新，只有讓技術更好地為教育服務，構筑創新校園才能成為現實”。(作者：鄭毅騫，中科院3D打印創新實驗室聯合實施單位中興華教育科技(北京)有限公司)