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指向核心素养的小学3D建模教学策略

来源:用户上传      作者:杨雅薇

  近几年,3D建模成为中小学创客教育、STEAM教育、信息技术教育的重要组成部分,相当一部分中小学在兴趣小组、社团活动中都开设了相应的课程。而当前小学3D建模的教学现状是:教师缺乏深度的专业知识和专业理解,很难做到在教学过程中游刃有余、深入浅出;学生虽然对3D打印“造物”非常感兴趣,但空间思维、动手能力存在不足,且缺少基础的专业知识与技能。笔者在核心素养的指引下,从教学的选材、提问、演示、过程与体验、项目几个方面入手展开实践,破解小学3D建模教学难题,探索小学3D建模教学策略,有效地提高了小学3D建模教学质量,促进了学生核心素养的提升,并总结了如下教学策略。
  ● 选材:贴近学生生活
  小学3D建模教学中所造之物,要贴近学生的实际生活,这样一方面拉近了学生与物之间的距离,另一方面让学生体验到打印之物具有实际的使用价值。
  例如,苏教2018版五年级《小学信息技术》3D创意设计模块各课所造之物,其立体剪影、笔筒、花瓶、手机架、棋子,均来源于学生的日常生活,学生非常熟悉。这有助于培养学生从实际生活中发现问题、分析问题、解决问题的能力,发展学生的设计思维、计算思维。
  ● 提问:聚焦问题实质,有效引导
  所提问题要有明确的目标性和指向性,这样有助于学生抓住问题的实质,在问题的指引下,逐步走向有深度的思考与学习。
  例如,在讲解《设计花瓶》一课时,学生将接触到半剖面通过旋转成立体图形,然后抽壳成空心立体图形等概念、原理,这些都是学习和理解的难点。在导入部分,教师可以设计如下提问:①这些花瓶的半剖面是一个什么样的平面图形?②这些花瓶上有哪些点缀的装饰物?③这些花瓶是空心的吗?学生在欣赏各种精美的花瓶素材的同时,在教师提问的引领下聚焦于本课的教学要点,展开观察,在具体、形象、直观的情境中,更好地理解与获得体验。
  ● 演示:借助实物演示,促进二维平面到三维空间的变换
  3D建模需要从二维的平面图形转化生成三维立体图形。小学生的空间思维能力比较弱,理解并接受这一知识需要一个过程。而在这个过程中,教师可以借助实物演示搭建学习支架来帮助学生理解,改善学习体验,提高学习获得感。
  例如,在讲授《制作立体剪影》一课时,教师可以使用“样条曲线”绘制剪影轮廓平面图,通过“拉动”让二维的剪影轮廓平面图变为三维的立体剪影。由于由二维平面到三维空间的变换是学生学习的难点,教师可以借助实物演示,帮助学生理解和掌握由二维平面图形生成三维立体图形。用简易收纳水桶(如下页图)来展示由二维平面图形“圆”到三维立体图形“圆柱形水桶”的变换。简易收纳水桶在收纳状态呈圆形,在拉动和展开的过程当中,恰好完美地展示了从平面图形经过拉伸形成立体图形的一个过程,给学生完美而动态地呈现了平面的二维图形通过拉伸变成三维的立体图形的过程,使学生轻松认识DSM软件“拉动”工具从平面到立体的过程,促进学生平面思维向空间立体思维的发展。
  ● 过程:注重计算机“造物”体验
  良好的学习体验,一方面有助于激发学生的学习热情和兴趣,另一方面也有助于学生加深对知识概念的理解,促进深层思考和深度学习的发生,使知识的迁移和运用水到渠成。3D打印的过程需要一定的时间,不可能在较短时间内完成。教师在教学过程中,可将现场3D打印和教学过程有机结合起来,打印的具体内容视教学而定,3D打印是教学过程的一个环节,开始打印的时间可依据教学节奏来决定。在等待打印完成的过程中,可继续教学,让学生身临造物现场,一节课结束,一件作品也打印完成,即使一节课只打印完成了一部分,也能让学生获得充分的造物体验。
  例如,运用3D建模、3D打印解决象棋里丢失的棋子。全班分工协作,建模设计不同的棋子,凑齐一副全球独一无二的象棋。学生在获得计算机造物体验的同时将获得成功的体验,充分感受3D建模、3D打印技术在解决生活中实际问题的过程中的作用。
  ● 项目:基于小项目开展教学
  项目式学习指向学生解决实际问题的能力,符合学生素养提升目标。项目式学习需要调动的资源非常多,需要众多人力、物力的支撑与配合,往往耗时比较长,时间跨度大,通常一个学期才能完成一个完整的作品。这种标准化的项目式学习方式,在普及性的小学3D建模教学中就不太适用了。取而代之的可以是折中方案——基于小项目。小项目本身比较简单,所需调动的资源比较少,在1~2人的参与下,1~2节课的时间基本就能完成,同时不涉及过高要求的跨学科知识的综合运用,更多的是一种偏向一个有意义的、真实的、完整的实例。
  例如,3D创意设计模块的教学内容,制作立体剪影、设计笔筒等都是基于小项目进行编排。教师可基于小项目组织教学,让学生在教师的引导下,经过动手实践、合作探究,积极地主动地学习,习得知识与技能,积累经验,促进深度理解与体验,以实现知识的迁移与运用。在交流展示、自评、互评中,促进学生反思。
  总之,指向核心素养的小学3D建模教學是在小学开展3D建模教学的初衷,是本质回归。它不是一句简单的口号,需要在具体的实际行动当中得以体现。
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