高 勇
一次精彩的“三维创意设计作品答辩及展示活动”
2015年4月3日，北京市东城区教委及东城区教育研修学院在北京市第五十中学分校举办了“东城区首届中小学三维创意设计作品答辩及展示活动”。在活动中，东城区各中小学学生结合自身学习与实践活动特点及生活实际，积极探索、勇于创新，运用现代技术手段设计和创作作品，学生发现问题、分析问题和解决问题的能力得到了最佳展现。
本次活动分为小学组和中学组，所有参加的团队都要在讲台上介绍自己的三维创意设计作品，并回答评委老师提出的关于创意和制作方面的问题。现场的展示台上摆满了来自各个学校的学生作品。这些作品种类丰富、造型各异，有校园模型、教学教具、传统家具、游乐设施、卡通人物、军事模型、无人飞行器等，灵感和创意大多来自于学生们身边的生活和学习，来自于学生对未来的畅想。体育馆路小学的学生们用3D打印机制作了最受小学生欢迎的悠悠球，现场为大家带来了一段表演秀。五十中学分校的学生们不仅开发出了便于教师课堂使用的新教具，还带来了一段无人飞行器的精彩表演。二十四中学的学生们结合磁悬浮知识设计出的“会跳舞的女孩存钱罐”深受在场学生们的喜爱。类似于上述的作品在展示活动中比比皆是，各校学生们的展示及答辩赢得了在场评委、专家、领导和老师的阵阵掌声。
本次“三维创意设计作品答辩及展示活动”是课程实施过程中多元化评价方式的一个重要体现。多学科相互融合的综合性学习方式，决定了我们必然要采用“答辩”的形式对学生的学习效果进行全面、客观的评估。学生能力的培养是课程实施及考核方式变革的核心。我们要在“答辩及展示”环节中进一步培养学生的思辨能力、问题解决能力及语言表达能力。学生经历了从自主设计学习到合作探究学习的过程，最终将作品在校级层面进行答辩展示，优秀学生或学习团队也将在区级的平台上进行更深层次的展示、交流和历练。
让学生跟上世界技术发展的步伐
北京市东城区教委在实施教育精品特色发展战略的目标下，按照全面育人的理念，注重对中小学学生全面能力与技能的培养与提升。“三维创意设计”课程的建立，从培养学生创新能力与实践能力的角度出发，打破了传统课程体系中小学、初中、高中三学段的界限，形成了统一规划、分段设计、服务学生认知阶段发展的新理念。在实施过程中，“三维创意设计”课程是以多学科知识的综合应用为载体，积极探索各学科教师的相互合作机制，共同为学生建构一种利用多学科知识解决创意设计作品中综合性任务的环境。“三维创意设计”课程不仅仅是提升学生三维设计能力的平台，更是提高学生实践能力，激发学生学习动力与探索知识奥秘的实践平台。
在2008年北京市高中新课程改革的引领下，北京市的各所中学在高中阶段均开设了一门新的课程——通用技术。这门课程注重学生创造潜能的开发，注重对学生实践能力的培养。作为一名高中通用技术学科教研员，我一直都在探索一条提升高中学生技术素养的道路。
课程开设稳定后，为了再度提升授课教师的整体教学水平，我们在每学期定期组织学科教师进行常态化教学研究的基础上，还组织教师进行了专题性的研究展示课，及“以问题解决为出发点”的专项科研课题研究。
教师队伍和课程开设趋于成熟后，作为学科教研员，我时常在思考学科未来发展的方向。我时常会问自己这样几个问题：我们高中学生应该掌握的技术能力究竟是什么？怎样提高学生的技术创新能力？怎样提高学生的工艺水平？怎样引导学生跟上世界技术发展的步伐？ 面对这些问题，我进行了大量的实地调研和专家访谈工作。最终确定了学科未来的发展方向：引领学生认识先进的技术，学会运用科学的方法进行创新，应用规范的设计方法和先进的技术加工手段实现自己的“创新设计梦想”。
方向确定后，我们首先要引入的就是“三维设计软件”。面对全世界的30多种三维设计软件，我们进行了细致的分析、筛选和测试，最终选定了目前我国唯一拥有自主知识产权的“中望3D”三维设计软件，并于2012年8月在东城区教育研修学院建成了全北京市唯一的三维设计软件教师培训基地。随后，我们与市级教研机构联合，对全市的通用技术学科教师进行了“三维设计软件”的通识性培训。区内我们采用了“螺旋上升式”的培训模式对通用技术学科教师和部分高中校学生进行了“三维设计软件”的初级、高级培训。与此同时，东城教委信息办还组织了多次与项目相关的“推动技术课程进行有效教学”的研讨工作。
3D打印技术的引入打破“学了忘、忘了学”的怪圈
经历了上述多种形式的“三维设计软件”培训后，我们发现学科教师和高中学生总是处于一种“学了忘，忘了学，学了再忘，忘了再学”的怪圈中。面对问题，我们进行了访谈和深刻的反思。绝大多数教师和学生的反馈结果都是“学习软件的时候自己非常明白，但学过后就忘了怎么用；软件的学习缺乏系统性，没有规律和章法可循；自己总感觉计算机中的设计都是虚拟的，看不见摸不着；自己的设计思想要想实现，凭着现有学生和老师的技能水平，根本就是不可能的。”
面对这些困惑，我们积极寻求市级教研的帮助。2013年11月，东城区教育研修学院承办了“北京市通用技术学科教师专项能力提升”项目，首次将“3D打印技术”引入到北京市高中通用技术学科课堂教学中。“3D打印技术”的引入，将我们已经学会的“三维设计软件”与“3D打印技术”结合在一起，能很好地解决通用技术学科教师及高中学生在学习“三维设计软件”时“学了忘，忘了学”的问题，并能在短期内迅速提高学科教师和高中学生的技术设计能力，制作出较为规范的作品。
在取得了一定的实践成果后，我们确立了要研发一系列具有东城区特色的中小学生“三维创意设计”课程的总目标。作为教研员，我深入到全区的各个中小学校进行了深入的前期调研与课程设计工作。我们确立了东城区中小学“三维创意设计”课程的研发主旨：以培养学生创新能力与实践能力为根本出发点，以目前国产的三维设计软件和3D打印技术为依托，开发出适合东城区小学高年级学生、初中学生及高中学生的三个版本的“三维创意设计”教材。
“三维创意设计”课程教材的编写、微视频的录制及硬件的筛选
在小学版教材（A版）的编写中，我们注重对学生教师团队协作解决问题人文精神的培养。教材分别从科学、环保、道德、交流与创新设计等小学生应具备的五种基本素质出发进行编写。在初中版教材（B版）的编写中，我们更加注重与实际生活中的产品相结合。教材通过锅盖架、CD架、床头柜、大鼓桌椅到桥梁设计等五个案例，教学生从生活实际出发，学会设计，学会制作，学会创新。对于高中版教材（C版）的编写，因为学生将要面对的是未来大学专业的选定，所以我们的出发点是与工业生产相接轨。教材选定8种笔筒、3种耳机盒、2种机关盒、1种逆风行驶小车及1种八爪蜘蛛为案例，从简单的工业设计逐步帮助学生学会规范的、较为复杂的工业产品创新设计。为了便于前期阶段授课教师和学校学生的自主学习，我们对3个版本教材中的全部案例进行了微视频的录制。在东城区教委信息办的支持下，我们研发了慕课式的网络自主学习平台，并开发了中小学3D打印社区网站。
“三维创意设计”课程的顺利实施，仅仅有三维设计软件和相应教材的支撑是不够的。3D打印机的合理选取，也是课程能否顺利实施的重要保障。我们在编写教材的同时，对当时市场上出现的20多种3D打印机从机器价格、耗材价格、维护成本、操作难度、厂家售后、环保健康等多项指标进行了综合分析，并从中选择了3种型号的打印机进行实际的使用测试。从真实的使用体验中，我们选定了国产的UP!2型3D打印机作为我区开设“三维创意设计”课程的基本配置。
“三维创意设计”课程在东城区中小学从试验到实验不断发展
硬件、软件、教材都准备好了，这些内容到底能不能适用于我们东城区的中小学的学生呢？我们必须要把课程内容放到教学实践中去检验一下。2014年3月，我们选定了东城区的第五十中学分校的学生，以及东城区回民小学四、五、六年级的学生，进行了实际授课的试验。试验取得成功后，为了全面提升本区学生的技术素养、开发学生创造潜能、培养学生实践能力、反映先进技术文化、不断丰富学生的学习过程，东城区教委中教科、小教科和信息办联合本区17所中小学组织了“三维创意设计”课程实验校的具体授课实施工作。
2014年9月至2014年11月期间，东城区教育研修学院对各实验校选拔出来的第一批“三维创意设计”课程主讲教师从软件使用、硬件维护、教材应用、教法实施等多个维度进行了培训。各实验校教师克服了工作中的困难，一边参加区内培训一边把培训中学到的知识技能传授给自己的学生。在进入各实验校进行实地调研的过程中，我们发现学校目前开设“三维创意设计”课程主要有以下三种形式：一是学校利用高中通用技术课程，以教材中1~2个较复杂的实例设计案例为基础，教会学生三维设计软件的基本使用技巧和3D打印机的基本使用方法；二是学校利用信息技术课，为学生讲解三维设计软件及3D打印机的应用技巧；三是学校以社团或课外活动的形式，组织学生从兴趣出发学习三维设计与3D打印技术，为进一步培养学生的创新能力做好前期的准备。
东城区“三维创意设计”课程的实施，引起了北京市及各区县教研部门的高度重视。2014年11月29日，我受邀到北京市基教研中心为全市高中通用技术学科教研员及骨干教师做了“东城区三维创意设计课程实施方法”的汇报。海南省教研部门还专程请我为全省通用技术学科和信息技术学科的教师做了“3D打印与通用技术教学”的专题报告。
2015年3月，东城区教委又吸收了第二批东城区“三维创意设计”课程的实验校共计18所。截至目前，东城区开设“三维创意设计”课程的学校共有35所，有百余名教师参加了“三维创意设计”课程进修培训，千余名中小学生接受了“三维创意设计”课程学习。未来我们准备继续吸收第三批、第四批……直至把“三维创意设计”课程开设成我们全东城区中小学的特色课程。除此以外，在未来“三维创意设计”课程发展的道路上，我们一方面准备将“三维创意设计”与具体学科相结合，帮助一线教师解决教学中的实际问题；另一方面准备将“三维创意设计”与结构力学、材料力学等相关知识结合，为工科类大学输送高素质人才；我们还将“三维创意设计”与电子技术、智能技术相结合，将三维设计的国际赛事引入东城区，拓展东城区学生的国际视野。
“三维创意设计”课程在北京东城区中小学的广泛实施，验证了东城区全面提升学生创新意识与实践能力的决心。“三维创意设计”课程符合时代发展的需要，贴近学生生活，注重学生对技术的思想和方法的领悟与运用，着力培养学生对人文素养的感悟与理解，加强了学生在技术学习中的探究、试验、创造等多方面的能力，改善了学生传统的学习方式，促进了学生终身学习能力的发展。作为这门课程的开拓者和负责人，看到我区教师和学生们创新能力的成长，我感到无比的欣慰。“三维创意设计”课程让我们看到了中国技术教育发展的未来，看到了“中国创造”这艘巨型的“航母”正在北京市东城区的中小学课堂中扬帆启航！
（作者单位：北京市东城区教育研修学院）