您现在的位置:胜利第一中学>> 技术支持

设计与智造专题 | “三维设计与智造”课程设计与实施

作者: 来源:王胄青 中国信息技术教育 发布日期:2020年12月21日 浏览次数:

“三维设计与智造”课程的设计采用了ADDIE模型,主要解决课程开发的三个核心问题,即学什么(目标)?怎么学(策略)?效果如何(评估)?该模型包括五个步骤:分析(Analysis)、设计(Design)、开发(Develop)、实施(Implement)、评估(Evaluate)。其中,分析与设计属于前提,开发与实施是核心,评估为保证,三者互为联系、密不可分。开发模型的五个步骤在时间顺序上也会有交错和融合,甚至循环往复。

课程分析

1.设计理念

“三维设计与智造”课程的宗旨是让学生在教师的指导下,学习相关技术,并运用所学知识与技能,遵循设计思维的方法论,进行有目的的设计与智造,以形成具有一定功能的电子作品或物化产品作为最终成果。

“设计与智造”既是教学目标,又是学习方式,即在本课程学习中,引领学生在“设计与智造”的过程中学会“设计与智造”的一种沉浸式学习,也即技术课程中强调的“做中学、学中做”的理念。具体来说,教学中主要采用项目学习方式,强调学习内容的选择性和整合性、学习过程的开放性和实践性、学习成果的多样性和创新性。通过学习方式的统整和变革,引导学生实现知识与技能的迁移,提高学习效率和技术素养。

 

2.课程目标

“三维设计与智造”课程统整了通用技术和信息技术的学科内容和育人目标,旨在培养学生的信息意识和技术意识、计算思维和工程思维、数字化学习与创新设计、图样表达和物化能力、信息社会责任等核心素养。

通过本课程的学习,学生能够体验三维技术在社会生产和生活中的广泛应用,以开阔的视野,有远见且理性地看待技术世界,了解三维设计的发展动向,把握技术的本质及其社会价值,形成信息社会责任;经历项目产品的设计与智造,自觉主动地发现问题,采用恰当的方式获取并处理信息,利用计算机和网络开展数字化学习和创新设计,运用计算思维和工程思维方法来界定问题、抽象特征,领悟信息、数据等技术概念及思想方法并加以运用;通过可视化的方式,如绘制草图、思维导图及三维软件建模等对产品进行图样表达和交流,理解三维打印的工艺和原理;在最终形成物化产品的过程中培养严谨细致、精益求精的工作态度和工匠精神,达成技术学科立德树人的终极目标。

 

3.课程内容

基于课程统整的理念,本课程融合了高中通用技术中的必修模块“技术与设计1”“技术与设计2”,选择性必修“技术与创造”系列模块,以及高中信息技术的选择性必修模块“三维设计与创意”的相关内容,具体课程内容扫描下方二维码。

 

4.学习者分析

从认知特点来说,现在的高中生是数字时代的原住民,他们对新技术和新产品有着与生俱来的好

奇感和适应性,因而对“三维设计与智造”选修课程的兴趣浓厚。但是,他们对产品设计和智造的原理、设计思维和创新方法都只有模糊、粗浅的认识,真正要从新技术、新产品的使用者转变成产品的设计者、制造者是一个比较漫长且需要积累的过程。

从先决素养来说,高一学生在初中大多学过信息技术和综合实践课程,掌握了基本的信息技能,具备简单的动手能力。但是,初中课程的内容简单、课时紧张、考查容易,因而在教学中,教师偏重讲授和演示,学生倾向模仿和操练,大多把技术当作“工具”来学习,忽略对技术知识、技术思维和技术文化的掌握和领悟,在核心素养各个方面的发展很不均衡。

从学习方式来说,高一学生习惯了接受学习和分科学习,很少有跨学科学习和项目学习经验,自主、合作和探究学习的机会和能力都欠缺。因此,对具有一定开放性的问题,学生缺乏发现问题、解决问题的意识和能力。对具有一定复杂性和挑战性的问题,学生缺少小组分工、取长补短的合作意识和能力。

课程设计

程设计

1.课程大纲(以创意小台灯项目为例)

课程大纲主要分三个部分:教学内容、核心素养以及核心素养描述。(具体课程大纲扫描下方二维码)

2.资源设计

①文本资源:《三维设计与智造学习手册》《创意小台灯设计项目手册》。

②视频资源:《3D One软件建模》系列教学微课,三维打印相关作品视频等。

③教具:计算机(Windows7+Office2007以上+3D One),三维打印机和耗材若干。

④教室环境:网络机房、一体机或投影仪、音箱等。

⑤网络学习平台。

 

课程开发与实施策略

课程的开发与实施是一个相互融合的过程。在整个校本课程实施期间,教师按照课程大纲的安排,对每一课时进行具体的课程开发和实施。课程开发包括确定每课时的教学目标及具体内容、制作教学课件、录制教学微课、管理教学资源等。课程实施则包括上课时组织教学活动、指导学生实践、课后批阅学生作业、点评学生作品。学生的作业往往反映了课程实施的成败之处,可以为教师后续的课时开发与实施提供经验和教训。因此,课程开发与实施的过程相辅相成。

 

课程的实施强调“学中做”“做中学”,以项目学习为主统整各种学习方式,真正确立学生的学习主体地位,彰显技术学科的实践性和创造性特征。为了贴近学生生活,课程以创意小台灯和校园文创作品为项目主题,具有一定的开放性和自由度,将教学内容与项目实施有机统整,通过学生的主体参与和实践体验,激发其好奇心和求知欲,从而积极、有效地在设计活动中建构技术知识、应用技术原理、体悟设计过程,生成技术学习经验,并逐步形成和发展计算与创新思维、技术与工程思维,理解技术文化,最终落实学科核心素养。

 

项目学习中还融合了自主学习、合作学习、混合学习等形式,以支撑学生的学习需要。例如,三维建模软件的操作方法,不同学力的学生需要的学练时间不同,因此,教师将设计所需的各种操作方法录制成微课。这样不仅可以将视频放在机房教师机的共享中供学生上课时随时自主学习,还可以在教学平台上开放网络课程供学生回家后在线学习,确保学生对操作技能的熟练掌握。创意小台灯是高中通用技术必修课中的项目,笔者要求每位学生设计一个方案,经小组讨论后可修改完善各自方案,每人独立自主完成台灯制作。校园文创作品的开放度较大,鼓励学生以小组形式合作完成,能让他们体验群策群力、取长补短的团队合作,提升学生的团队意识和合作能力。

课程评估

1.评价方式

课程评价包括过程性评价和总结性评价两个部分。具体按照如下标准打分。过程性评价:考勤20%+平时30%(课堂表现、平时作业);总结性评价:作品50%(包括草图、三维模型文件及三维打印成品)。

具体到项目作品,主要依据学生提交的《项目学习手册》,其中反映了学生在项目学习过程中发现的问题,开展的讨论,方案的评估,绘制的草图,作品的实物照片,作品的自评、互评和教师评价,最后是学生的反思。因此,作品评价同样注重学习过程评价。

 

2.学生成果

经过一个学期的学习,选修班所有学生都完成了创意台灯作品,但完整度差异较大。有一小部分学生提交了完美的台灯作品,用3D打印机打印的底座、灯罩和支撑杆组装了结构稳固的台灯,而且内部电子电路焊接良好,光照效果好。大部分学生只完成了一个台灯组件(灯罩或底座)的三维设计与打印,完整度不够,美观度不足,但可实现照明效果。

 

除了台灯作品,学生还提交了《创意台灯项目学习手册》。他们在手册上学会了使用九宫格、SCAMPER、KANO等设计思维方法,详实地记录了作品构思、设计方案、作品草图、台灯照片、自我评价与反思等,教师也打分并填写了评语。

 

台灯作品主要体现了学生的物化能力,而学习手册记录了学习的整个过程,反映了学生的信息意识、设计思维、技术思维、图样表达等能力,是学生技术素养的综合体现。

课程反思

回顾课程的设计到实施,笔者认为信息技术与通用技术的融合是可行的,而且路径还有很多。从“三维设计与智造”课程来看,主要是立足于通用技术的必修一和必修二,整合通用技术和信息技术的选择性必修模块的相关内容。通过项目学习和混合学习,笔者引导学生初步体验了产品设计的基本流程,感受了产品设计的系统性和实践性,在数字化学习与创新的过程中训练了学生的计算思维、工程思维、设计思维等,切实提高了学生的图样表达和物化能力,真正提升了学生的技术素养。

 

在实践中笔者也发现了若干问题,并提出了解决方案。一是融合课程对学生的综合能力挑战比较大,18课时比较紧张,因此项目难度不能太大,台灯项目需要灯罩、底座、支撑杆的组装,还有电子电路的安装和焊接,一个环节没跟上,就会使项目进度变缓,目前考虑将台灯改成小夜灯以降低难度;二是三维建模软件原来采用Slideworks,但操作难度较大,现在准备采用3Done,更适合初学者,更容易实现创意;三是原先采用的云平台功能比较单一,对师生互动的支持比较少,后续准备更换其他云课堂进行课程教学与管理,尝试进行线上线下混合学习的教学。



收藏】 【打印文章
地址:山东省东营市烟台路99号 邮政编码:257100