3D 打印与 K12 知识点融合——素质教育新课程进校记
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芥末堆 东瓜 3月29日报道
当各类知识点融合的新课程被更多公立校所接受，或许你以后听到别人说自己的主科是体育老师教的就不再那么惊讶了。事实上，这个现象早已存在，就在近日，上海天山第一小学的王嘉麒老师就在3D打印展上教授了一门穿插入3D打印知识的历史课，他原本的主科就是体育。除此之外，在这次展会上，来自上海向明初级中学的物理老师王梦也将物理知识，军事以及3D打印结合，带来了一堂特别的物理课。
王嘉麒的这堂课主要教授的是活字印刷术，在这堂课上，他的学生们将了解活字印刷术，并利用3D打印机制作活字，最终印出学校的办学理念“联通儿童与世界”。王嘉麒带领孩子们在课堂中做操，以跳镜面操的形式为学生们构筑空间感，使学生更好地领悟印刷活字的原理。该课程最大的亮点即这堂课恰到好处地融合了历史，体育课的知识点，让学习变得不枯燥，也让小学生感受到了最新科技的魅力。
随后，王嘉麒接受了芥末堆的采访。“在那堂课以后，你的生活有什么改变吗？”我问。“没有太大改变，我的主科还是体育，但是也有一些学校会邀请我去给他们的学生再上一次那天的课程。除此外，可能之后我的拓展兴趣班将开设3D打印相关内容的课程。”王嘉麒回答道。王老师口中的拓展兴趣班指的则是天山第一小学在每周三下午开设的拓展课，孩子们可以依据自己的兴趣选择相应的拓展兴趣班，而王老师此前开设的是机器人相关课程，与科技结合紧密，也是因为这个缘由，天山一小选择了他来做这次创新课试验。
“刚开始接触这个事时，合作企业太尔时代那边只给我了一份关于3D打印的相关课程和活字印刷术的资料，知识点与3D打印技术是分开的，我当时头都大了。”王老师笑着说。之后，太尔时代创酷营的贝勒老师进入天山一小给学生们上了一堂3D打印课，王佳麒也坐在底下边学边听。在往后的日子里，他一边学着技术，一边想着课程设计思路。“我也找了区里的专家以及学校的信息技术老师询问意见。”王老师接着说：“一开始很头疼，但是一直都没想到要怎么去设计，大概过了两个星期，才终于想清楚怎么进行融合比较好。”此时，就有了让镜面操和活字印刷原理融合起来的点子。
据贝勒老师回忆，王嘉麒当时做课程设计时压力特别大，睡不好，连开车的时间都在想。“没办法，找不到这样的先例，没有任何课程能做参照，只能靠自己。”王老师回忆道。“不过，如果以后的课程融合还需要我这样去思考设计，我还是很愿意的，这是老师应尽的义务。”王老师这样说道。他表示，孩子们都很喜欢3D打印这门技术，而在小学的课本里，知识点强调并不多，之后他也会继续做相应课程设计放在他的周三下午拓展课里。
“想到之前总有人以其他学科的知识是体育老师教的这种话来调侃我们，我想我为体育老师正名了吧。”王嘉麒笑着说。
据了解，天山第一小学目前与太尔时代创酷营为合作关系，预计合作半年，在这半年内，太尔时代将为天山第一小学提供3D打印机以及课程设计等服务。
不同于小学以拓展课的形式让3D打印技术进入课堂，向明初级中学想做的是真正将知识点与3D打印进行融合，以类似STEAM教育的形式，让学生真正能更好地吸收知识又能获得解决问题的能力。
“这可能跟学校的要求不同，毕竟小学时期学科知识点不会太多，也不会过于强调应试，但在中学教育中，知识点的概念还是比较重的，所以我们学校是希望能抽出部分合适的知识点与3D打印技术融合，做出更有趣的课程。”物理老师王梦说。从教3年的她，作为年轻的物理老师，在寒假时被委以重任，设计出一堂融合3D打印技术与物理知识的课。
“我当时就边学技术边在想怎么融合。当时太尔时代那边给过我们一些选择，浮力，密度，热机。”浮力的是初三的问题，要讲前面还需要做知识铺垫，一节课说不完。密度因打印材料受到了限制，如果通过实心空心来实现又超纲了，但是考虑到密度因为牵涉到实心空心的问题可能超纲了，也排除了。而选择热机后，3D打印出来的热机受限于材料，摩擦力太大，无法和现实热机运作类比只能放弃。王梦和区里的专家教研员们琢磨很久以后想到了初三要学的压强这一章。
“当时物理书上有一张坦克的图片，说到坦克的履带帮助坦克的轮子增大了接触面，减小了压强，所以我就想到要做一个结合军事知识，物理和3D打印技术的课程。”王梦说。在课程设计期间她不断向同组的物理老师以及带自己的老师请教，太尔时代的创酷营团队也不断地进行技术性援助，最终才顺利完成了整个课程设计。
在王梦的这堂课中，她先向学生介绍了各类坦克的知识，再讲述到履带的作用，让学生们实际算出同比例缩小型号的坦克，并为坦克设计一条履带，减小坦克的压强，防止坦克在进入沙地时下陷。而下陷的显示方式上，王梦又结合了电路的知识。她在3D打印的坦克底部贴上一块导电贴纸，若履带未减小到合适压强，坦克底部将接触电路形成开关，灯泡会亮。
履带的长度是固定的，同学们通过计算设计履带的宽度，再进行建模打印出履带，安装于坦克上，不少同学的实验还成功了，安装上履带的坦克未触动灯泡。“一开始，我们还想打印坦克的，被告知打印一个坦克需要几个小时，所以还是打印履带就好。”王梦说。除此外，王梦还想到了3D打印模型的缺陷，即轮子不能真正动起来，学生计算的履带比实际按比例缩小的履带要短，她在最后还放了坦克运转视频，让学生感受到这一点。通过这堂课，王梦的学生们不仅学会了知识，还将知识与实际问题结合，在课堂中就活学活用真的解决了一次问题，算是类STEAM的课程，不再是3D打印科普课的概念了。
据王梦介绍，向明初级中学还将建立一个创新课程实验室。实验室内将引入3D打印与基础课程结合的创新课程以及拓展类课程和探究类课程。第一批进入的基础课程为物理，数学以及信息技术。她作为物理课这边的课程设计方也将继续进行课程设计，挑选合适的知识点与3D打印相结合。“当然不是所有的课都适合3D打印，但3D打印还是比其他的实现手段更适配，开源，学生都特别有兴趣。”王梦笑着回忆道，她当初试着给学生上这堂课时，下一节课恰逢体育课，“在我们学校，体育课是神圣不可侵犯的，什么课都别想占用体育课的时间。但是那次上课，好多学生都在等最后的打印，自愿留下来希望我讲完，会对我说，‘没关系下一节反正是体育课’这样的话。”王梦笑了。
如今，不少一线城市学校对于STEAM、创客教育已经有所了解，他们很乐意让年轻教师进行类似课程设计，但大多数对于企业提供的课程服务不满意，因为他们给出的课程包一般以自带的课程体系为基础，差一点的甚至没有课程体系，更别提与学校的课程内容相融合。此前，北京玉泉小学教研老师Helen曾表示，她们学校也看过很多课程，有3D打印，有机器人等，做得很炫，但并不是学校所需要的。“我们更需要能适应知识点的创新课程，我们也希望它能和校本课融合的更好。”Helen说。
对此类现象，太尔时代创酷营的贝勒老师也表示他也注意到了。“我个人肯定还是更喜欢类似拓展课形式的3D打印课，此前我们也研发了大量这样的课程。但是目前为了符合进校的要求，我们也会研发出与K12阶段知识点结合得更好的3D打印创意课，之后我们可能会邀请类似王梦这样的老师合作研发。”贝勒老师坦言，毕竟要做创新技术与K12知识点对接的课程不是一个小工程，得慢慢来。但他提倡的3D打印变成一种技术手段来学习课程的理念还是被很多学校所接受的，也是目前更多公立校在践行校企合作时的出发点。
从内容上，目前的素质教育课程分两种形式正挺近学校。一种是被用得很多的，即企业提供给学校一系列创新课程的解决方案，但这一方案进校大多表现为选修课，拓展课内容，与正课分割开来。他们中更多是纯粹教授技术或制作东西、或科普课，即课程目标多为学习技术，学习知识但并没有做到真正的融合，更别提培养学生解决问题的能力。而另一种则是要与学校深度合作，研发与K12知识点融合进入正课的创新课程。
在走访中，芥末堆发现，校企合作虽被反复提及，但具体满足双方关于课程的看法、教育理念上想法却还需要长时间的磨合。作为公立校一方，建议多接触企业，确认企业有切实的课程体系或课程内容再购买。而作为企业方，若希望给学校提供完全融合K12知识点的课程，建议做好功课，扎实构建好自己的体系。而且在知识点融合上一定要做出可供参考的课程，并且在融合上减少对技术的痴迷，灵活使用技术元素，将技术作为工具而非课程主角，不然只能以K12的补充课程或拓展课、选修课形式出现在备选名单上。
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本文作者：东瓜
芥末堆 编辑关注兴趣类轻学习，学习是探索不是灌输。
作者：芥末堆－东瓜