智慧教育背景下，教育研究與實(shí)踐領(lǐng)域在不斷探討如何將以教師教為主的“教學(xué)結(jié)構(gòu)”，轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生學(xué)為主的“學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)”，進(jìn)而真正關(guān)注學(xué)習(xí)者的主觀能動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)以學(xué)習(xí)者為中心。從教與學(xué)的角度看，3D打印踐行的“做中學(xué)”和“學(xué)中做”教育理念，不僅為變革傳統(tǒng)教學(xué)結(jié)構(gòu)、改變傳統(tǒng)師生關(guān)系提供機(jī)會(huì)，還為師生創(chuàng)設(shè)更加自主與真實(shí)的學(xué)習(xí)環(huán)境，促進(jìn)實(shí)現(xiàn)以學(xué)為主的學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)提供條件。以教與學(xué)的基本形態(tài)要素“人、物、事、境、脈”作為分析框架，分析3D打印如何從教與學(xué)的不同形態(tài)要素出發(fā)，助力教學(xué)結(jié)構(gòu)向?qū)W習(xí)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，一方面有助于研究者和實(shí)踐者建立對(duì)3D打印教育價(jià)值的清晰認(rèn)知；另一方面引導(dǎo)他們進(jìn)一步以3D打印技術(shù)為抓手，開展相關(guān)教育變革，真正落實(shí)“以學(xué)習(xí)者為中心”的教育理念，實(shí)現(xiàn)智慧學(xué)習(xí)。

人的視角：融入新型教育理念，塑造新型師生關(guān)系

和教與學(xué)直接相關(guān)的人主要是教師和學(xué)生。3D打印踐行的“做中學(xué)”和“學(xué)中做”理念，使學(xué)生能夠在融合3D打印的教與學(xué)過程中形成“新知需求—新知獲取—新知應(yīng)用—新知遷移—新知再需求”的良性迭代學(xué)習(xí)循環(huán)。在此過程中，學(xué)習(xí)者不再是知識(shí)的被動(dòng)接受者，而是根據(jù)自己的愛好，借助不同學(xué)習(xí)組織形式、資源內(nèi)容和表征形式，在自主設(shè)計(jì)、打印、修正數(shù)字原型等學(xué)習(xí)過程中，自主發(fā)現(xiàn)問題、產(chǎn)生學(xué)習(xí)需求，成為問題探究與解決的知識(shí)建構(gòu)者。教師由知識(shí)傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)活動(dòng)的統(tǒng)籌、規(guī)劃與設(shè)計(jì)者，發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)需求、補(bǔ)充學(xué)習(xí)資源、提供針對(duì)性輔導(dǎo)。3D打印具備創(chuàng)設(shè)深度參與式學(xué)習(xí)活動(dòng)的潛質(zhì)，為充分發(fā)揮學(xué)生主體性與塑造新型師生關(guān)系提供契機(jī)。

物的視角：提供選擇性外部條件，滿足個(gè)性化需求

“物”主要指3D打印支持下的教與學(xué)行為發(fā)生的環(huán)境或條件。首先，就過程而言，現(xiàn)存的3D建模軟件、打印材料成分、顏色等都有多種類型，學(xué)習(xí)者可以在按需選擇的基礎(chǔ)上，自主設(shè)計(jì)、創(chuàng)造指向目標(biāo)達(dá)成的多樣化數(shù)字制品原型，最終用3D打印機(jī)打印實(shí)現(xiàn)。該過程能夠?yàn)閷W(xué)生選擇工具與路徑，完成指向目標(biāo)達(dá)成的學(xué)習(xí)任務(wù)提供機(jī)會(huì)，有利于充分尊重學(xué)生的個(gè)性化需求。其次，就結(jié)果而言，它是師生獲得私人訂制式教具、學(xué)具的重要方式，3D打印制作不僅可以實(shí)現(xiàn)快速小規(guī)模生產(chǎn)，而且更加忠于師生的真實(shí)需求。教師可以將備課靈感借助3D打印快速實(shí)現(xiàn)，形成促進(jìn)學(xué)生理解或幫助學(xué)生修正設(shè)計(jì)方案的實(shí)體模型，類似數(shù)學(xué)中的立體幾何和雙曲線模型、科學(xué)課中的火箭和橋梁測(cè)試模型等。3D打印過程和結(jié)果對(duì)教與學(xué)的支持，都既有利于滿足真實(shí)需求，又有利于關(guān)注差異與個(gè)性，助力實(shí)現(xiàn)以學(xué)習(xí)者為中心。

事的視角：暗含有序活動(dòng)序列，實(shí)現(xiàn)能力進(jìn)階

“事”指與3D打印相融合的教與學(xué)相關(guān)事宜。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于3D打印的教育應(yīng)用雖不豐富，但已有研究幾乎都強(qiáng)調(diào)以項(xiàng)目化學(xué)習(xí)為載體，最終都要形成指向真實(shí)問題解決的策略、制品或方案，且這些策略、制品或方案的設(shè)計(jì)思想都會(huì)借助3D打印制品進(jìn)行表征、檢驗(yàn)與修訂，以確保其有效性。因而，融入3D打印的教與學(xué)會(huì)主要以打印制品創(chuàng)作為線索展開。創(chuàng)作過程可概括為三個(gè)階段：前期思想構(gòu)思、中期制品設(shè)計(jì)、后期制品驗(yàn)證與方案修訂。由此可見，融入3D打印的教與學(xué)過程，本身暗含有序、連貫且富有層次的活動(dòng)序列，學(xué)生可以自主選擇指向目標(biāo)達(dá)成的項(xiàng)目主題，通過教師授導(dǎo)、合作探究等學(xué)習(xí)方式，在“構(gòu)思—設(shè)計(jì)—打印—驗(yàn)證—修正”的迭代循環(huán)中，實(shí)現(xiàn)問題意識(shí)、空間意識(shí)、制品設(shè)計(jì)以及創(chuàng)新、問題解決等多重能力的雙向促進(jìn)與螺旋上升，為創(chuàng)新型和智慧型人才培養(yǎng)創(chuàng)造契機(jī)。

境的視角：創(chuàng)設(shè)真實(shí)學(xué)習(xí)情境，促進(jìn)知識(shí)遷移

“境”指真實(shí)世界的情境。3D打印能夠?qū)⒉煌瑢W(xué)科知識(shí)映射于數(shù)字原型設(shè)計(jì)和制品檢驗(yàn)與修正等過程中，通過數(shù)字原型向?qū)嶓w模型的轉(zhuǎn)換，為學(xué)習(xí)者提供完整真實(shí)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。3D打印創(chuàng)設(shè)的境主要包含兩種：一種是真實(shí)世界問題情境，即學(xué)科知識(shí)映射以真實(shí)世界為依托的問題情境，旨在幫助學(xué)習(xí)者建立書本知識(shí)與真實(shí)世界的關(guān)聯(lián)，進(jìn)一步體會(huì)知識(shí)的價(jià)值；另一種是真實(shí)原型測(cè)試情境，即應(yīng)用3D打印技術(shù)將設(shè)計(jì)的數(shù)字原型或方案實(shí)現(xiàn)為實(shí)體模型，創(chuàng)設(shè)制品運(yùn)行的真實(shí)應(yīng)用情境，以實(shí)現(xiàn)數(shù)字原型或方案的及時(shí)測(cè)試、修正與改進(jìn)，如打印橋梁、火箭實(shí)體模型，測(cè)試其受重性能、飛行能力等，對(duì)設(shè)計(jì)原型進(jìn)行修正與改進(jìn)。這兩種情境均立足于真實(shí)性，為學(xué)習(xí)者創(chuàng)建知識(shí)應(yīng)用或知識(shí)起源的真實(shí)場(chǎng)所，在真實(shí)問題解決中，建立知識(shí)與真實(shí)世界關(guān)聯(lián)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的應(yīng)用與遷移。

脈的視角：形成清晰學(xué)習(xí)主線，構(gòu)建完整知能體系

“脈”指學(xué)習(xí)內(nèi)容間的關(guān)聯(lián)。3D打印教育應(yīng)用以項(xiàng)目化學(xué)習(xí)為載體，通常涉及科學(xué)、數(shù)學(xué)、技術(shù)、藝術(shù)、工程等多學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)，不僅是實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科融合教學(xué)的有效技術(shù)工具，還是形成以制品創(chuàng)作為學(xué)習(xí)主線的技術(shù)載體。在制品創(chuàng)作過程中，3D打印各階段以串聯(lián)活動(dòng)序列的方式將學(xué)習(xí)內(nèi)容有效銜接，使學(xué)習(xí)者在有序的制品創(chuàng)作過程中，厘清知識(shí)間的內(nèi)在邏輯，建立知識(shí)的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，將其快速納入原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)，建立完整知能體系，促進(jìn)形成面向未來的學(xué)習(xí)力。

3D打印能夠從助力教與學(xué)過程基本形態(tài)要素的變革出發(fā)，促進(jìn)教學(xué)結(jié)構(gòu)向?qū)W習(xí)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，后續(xù)研究與應(yīng)用即可立足“人、物、事、境、脈”基本形態(tài)要素，探索3D打印之于具體學(xué)科的教育價(jià)值。

來源：《中國(guó)教育報(bào)》