一、教學(xué)背景與目標(biāo)定位：為何選擇“植物模型”？演講人教學(xué)背景與目標(biāo)定位：為何選擇“植物模型”？01教學(xué)實施：從觀察到打印的完整實踐02教學(xué)準(zhǔn)備：從知識儲備到工具適配03教學(xué)評價與拓展：從課堂到生活的延伸04目錄2025小學(xué)技術(shù)課3D打印之植物模型課件引言作為一名深耕小學(xué)技術(shù)教育十年的教師，我始終堅信：技術(shù)課的核心不是教授工具的使用，而是通過工具激發(fā)學(xué)生對世界的觀察、思考與創(chuàng)造。當(dāng)3D打印技術(shù)逐漸走進(jìn)小學(xué)課堂，如何讓這項“未來科技”真正服務(wù)于兒童的認(rèn)知發(fā)展？經(jīng)過三年的實踐探索，我發(fā)現(xiàn)“植物模型”是一個極佳的切入點——植物是學(xué)生最熟悉的自然伙伴，3D打印則能將抽象的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為可觸摸的實體，在生物認(rèn)知與技術(shù)實踐的碰撞中，點亮學(xué)生的科學(xué)思維與創(chuàng)新潛能。今天，我將以“2025小學(xué)技術(shù)課3D打印之植物模型”為主題，從教學(xué)背景、實施路徑到評價拓展，系統(tǒng)梳理這一課程的設(shè)計邏輯與實踐經(jīng)驗。01教學(xué)背景與目標(biāo)定位：為何選擇“植物模型”？1課程價值的雙重性小學(xué)技術(shù)課的核心任務(wù)是落實《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》中“技術(shù)與工程”領(lǐng)域的要求，培養(yǎng)學(xué)生“利用工具解決實際問題”的能力。而植物模型的3D打印，恰好實現(xiàn)了“科學(xué)認(rèn)知”與“技術(shù)實踐”的雙向賦能：科學(xué)維度：植物的根、莖、葉、花、果實、種子等結(jié)構(gòu)是生命科學(xué)的基礎(chǔ)內(nèi)容，但教材中的平面圖或標(biāo)本往往難以呈現(xiàn)動態(tài)生長過程（如種子萌發(fā)時胚根的延伸）、微觀特征（如葉片的異面葉結(jié)構(gòu)）或特殊形態(tài)（如豬籠草的捕蟲籠）。3D模型能將這些抽象知識轉(zhuǎn)化為可觀察、可拆解的實體，幫助學(xué)生建立“結(jié)構(gòu)-功能”的認(rèn)知關(guān)聯(lián)。技術(shù)維度：3D打印涉及建模、切片、打印等核心環(huán)節(jié)，需要學(xué)生掌握“從設(shè)計到實物”的完整工程思維。植物作為自然對象，其不規(guī)則形態(tài)（如藤蔓的彎曲、花瓣的弧度）對建模能力提出了具體挑戰(zhàn)，能有效鍛煉學(xué)生的空間想象與參數(shù)調(diào)整能力。2學(xué)生需求的適配性針對小學(xué)高段（五、六年級）學(xué)生的認(rèn)知特點，植物模型的3D打印具有天然的親和力：興趣驅(qū)動：學(xué)生對植物有豐富的生活經(jīng)驗（如養(yǎng)綠蘿、觀察校園植物），將熟悉的事物轉(zhuǎn)化為“可打印的模型”能極大激發(fā)參與熱情。我曾在課前調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，90%的學(xué)生對“打印自己設(shè)計的多肉植物”表現(xiàn)出強烈興趣。能力匹配：五年級學(xué)生已具備基礎(chǔ)的幾何認(rèn)知（如圓柱體、球體的組合）和信息技術(shù)操作能力（如使用簡單繪圖軟件），而Tinkercad等兒童友好型建模工具的參數(shù)化設(shè)計功能，恰好能支持他們將觀察到的植物特征轉(zhuǎn)化為數(shù)字模型。3教學(xué)目標(biāo)的分層設(shè)計基于“核心素養(yǎng)導(dǎo)向”的課程理念，本課程的目標(biāo)分為三個層次：知識目標(biāo)：掌握植物主要器官的結(jié)構(gòu)特征（如雙子葉植物葉片的網(wǎng)狀脈與單子葉植物的平行脈）；理解3D打印的基本原理（層疊制造）及建模軟件的操作邏輯（參數(shù)化設(shè)計）。能力目標(biāo)：能通過觀察記錄植物特征，運用建模軟件完成簡單植物模型的設(shè)計；能根據(jù)打印結(jié)果調(diào)整模型參數(shù)（如壁厚、支撐結(jié)構(gòu)），解決打印過程中的常見問題（如翹邊、層間分離）。情感目標(biāo)：感受技術(shù)對科學(xué)認(rèn)知的促進(jìn)作用，激發(fā)對跨學(xué)科學(xué)習(xí)的興趣；在小組合作中體會“設(shè)計-實踐-改進(jìn)”的工程思維，培養(yǎng)耐心與創(chuàng)新意識。02教學(xué)準(zhǔn)備：從知識儲備到工具適配1前置知識的結(jié)構(gòu)化鋪墊為避免“為打印而打印”的工具化傾向，課程需先建立扎實的科學(xué)認(rèn)知基礎(chǔ)。我通常會用2課時完成“植物結(jié)構(gòu)”的前置學(xué)習(xí)：觀察實踐：帶領(lǐng)學(xué)生觀察校園植物（如月季、銀杏、水稻），用“特征記錄卡”記錄根（直根系/須根系）、莖（木質(zhì)莖/草質(zhì)莖）、葉（單葉/復(fù)葉）等關(guān)鍵特征，并用素描或拍照記錄細(xì)節(jié)（如葉片的鋸齒邊緣）。對比分析：通過顯微鏡觀察葉片橫切玻片，對比海綿組織與柵欄組織的分布；用剖開的蘋果、花生講解果實與種子的關(guān)系。這些觀察能幫助學(xué)生明確“哪些結(jié)構(gòu)需要在模型中重點呈現(xiàn)”（如葉片的葉脈走向、花朵的雌蕊柱頭形態(tài)）。2工具與材料的適配選擇3D打印的工具選擇需兼顧安全性、可操作性與教學(xué)目標(biāo)：打印機：優(yōu)先選擇桌面級FDM（熔融沉積成型）打印機（如Prusai3MK3S），其開放式結(jié)構(gòu)便于學(xué)生觀察打印過程（層疊堆積），且PLA耗材（玉米淀粉基）無刺激性氣味，符合小學(xué)安全標(biāo)準(zhǔn)。建模軟件：Tinkercad是最佳選擇——其“拖拽式”操作界面無需編程基礎(chǔ)，內(nèi)置的“組合”（Union）、“差集”（Difference）功能可輕松實現(xiàn)植物的復(fù)雜形態(tài)（如用圓柱體“差集”出葉脈的凹陷）。輔助材料：除PLA耗材外，需準(zhǔn)備砂紙（120目-800目）用于后處理打磨，丙烯顏料（水性，無毒）用于模型上色（如給花瓣涂粉色、葉片涂綠色），增強模型的真實感。3案例庫的梯度化設(shè)計為兼顧不同能力學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，我建立了“基礎(chǔ)-進(jìn)階-挑戰(zhàn)”三級案例庫：基礎(chǔ)案例：綠蘿（結(jié)構(gòu)簡單，莖呈圓柱形，葉片為心形單葉）。學(xué)生只需用圓柱體（莖）、橢球體（葉片）組合即可完成，重點練習(xí)“對齊”“縮放”等基礎(chǔ)操作。進(jìn)階案例：向日葵（包含花盤、花瓣、莖上的剛毛）。需使用“陣列”功能復(fù)制花瓣，用“球體+圓柱體”組合花盤上的小花，同時學(xué)習(xí)添加“支撐結(jié)構(gòu)”（因花盤突出部分易下垂）。挑戰(zhàn)案例：松樹（針形葉、球果）。針形葉需用“圓錐體-圓柱體”差集出尖銳末端，球果需用“螺旋陣列”模擬鱗片的排列，對空間想象力要求較高。03教學(xué)實施：從觀察到打印的完整實踐1第一階段：觀察與分析——用科學(xué)眼光解構(gòu)植物“建模的前提是深度觀察?！蔽页W(xué)生說。這一階段的關(guān)鍵是引導(dǎo)學(xué)生從“日常觀察”轉(zhuǎn)向“科學(xué)觀察”：任務(wù)驅(qū)動：每組領(lǐng)取一種植物（如多肉植物玉露、鳳仙花），完成“三維特征記錄表”，包括：①整體形態(tài)（直立/匍匐）；②各器官的幾何近似（如莖是圓柱體，直徑2cm；葉片是倒卵形，長5cm、寬3cm）；③特殊結(jié)構(gòu)（如玉露的透明“窗”、鳳仙花的彈性果皮）。教師引導(dǎo)：針對學(xué)生易忽略的細(xì)節(jié)，我會用問題鏈追問：“玉露的‘窗’是凸起還是凹陷？”“鳳仙花的花瓣是左右對稱還是輻射對稱？”“如果要打印，哪些結(jié)構(gòu)需要支撐？”這些問題能幫助學(xué)生將觀察重點轉(zhuǎn)向“可打印性”。2第二階段：建模與設(shè)計——用數(shù)字工具重構(gòu)植物建模是最具創(chuàng)造性的環(huán)節(jié)，需分步驟引導(dǎo)學(xué)生從“模仿”到“創(chuàng)新”：基礎(chǔ)操作教學(xué)（1課時）：以綠蘿為例，演示Tinkercad的基本功能：①插入圓柱體（莖），調(diào)整高度（10cm）、直徑（0.5cm）；②插入橢球體（葉片），通過“縮放”調(diào)整為長5cm、寬3cm，用“旋轉(zhuǎn)”調(diào)整角度（與莖呈45）；③用“組合”將莖與葉片合并，導(dǎo)出STL文件。學(xué)生模仿操作時，我會重點糾正“比例失調(diào)”問題（如葉片過大導(dǎo)致莖無法支撐）。細(xì)節(jié)優(yōu)化（2課時）：以向日葵為例，講解“陣列”與“差集”的應(yīng)用：①插入圓形（花盤），直徑8cm，厚度0.5cm；②插入花瓣（水滴形，長3cm），用“陣列”繞花盤邊緣復(fù)制20個；③插入圓柱體（雌蕊），用“差集”在花盤中心挖出凹槽；④添加“支撐結(jié)構(gòu)”（在花瓣與花盤的連接點下方生成柱狀支撐）。學(xué)生常遇到“花瓣角度不一致”的問題，我會引導(dǎo)他們使用“對齊”工具確保對稱。2第二階段：建模與設(shè)計——用數(shù)字工具重構(gòu)植物個性化設(shè)計（1課時）：鼓勵學(xué)生基于觀察記錄添加創(chuàng)意元素。例如，有學(xué)生在綠蘿模型中加入“氣生根”（用細(xì)圓柱體模擬），有學(xué)生為向日葵花盤添加“種子”（用小球體陣列）。這些設(shè)計讓模型從“形似”走向“神似”。3第三階段：打印與調(diào)試——在實踐中理解技術(shù)原理打印環(huán)節(jié)是“從數(shù)字到實體”的關(guān)鍵，需讓學(xué)生理解每一步操作的科學(xué)意義：切片與設(shè)置（0.5課時）：用Cura軟件打開STL文件，講解“層厚”（0.2mm適合小學(xué)，平衡精度與速度）、“填充率”（20%兼顧強度與耗材）、“支撐結(jié)構(gòu)”（僅在懸空部分生成）的設(shè)置邏輯。學(xué)生需記錄“打印時間”（如10cm高的綠蘿約需1.5小時）和“耗材用量”（約15g），建立“時間-材料-成本”的工程意識。打印操作（2課時）：學(xué)生分組操作打印機，重點強調(diào)安全規(guī)范（如避免觸碰加熱頭，溫度約200℃）。打印過程中，我會暫停機器讓學(xué)生觀察層疊堆積的過程：“看，每一層都是0.2mm厚的PLA絲，這就是3D打印‘增材制造’的原理?！庇龅酱蛴栴}（如翹邊），我會引導(dǎo)學(xué)生分析原因（平臺溫度過低？模型底部面積過??？），并嘗試調(diào)整（升高平臺溫度至60℃，添加“底墊”擴(kuò)大接觸面積）。3第三階段：打印與調(diào)試——在實踐中理解技術(shù)原理后處理（1課時）：打印完成后，學(xué)生用工具刀小心去除支撐，用砂紙打磨毛邊（從120目粗砂到800目細(xì)砂），最后用丙烯顏料上色。有學(xué)生發(fā)現(xiàn)“直接打印的PLA模型顏色單一，上色后更接近真實植物”，這恰好印證了“技術(shù)需要與藝術(shù)結(jié)合”的理念。4第四階段：展示與反思——在交流中深化認(rèn)知展示不是終點，而是思維碰撞的起點。我設(shè)計了“模型發(fā)布會”環(huán)節(jié)：成果展示：每組用PPT匯報“設(shè)計思路-遇到的問題-解決方法”，重點說明“哪些結(jié)構(gòu)在模型中得到了突出呈現(xiàn)”（如某組打印的松樹模型，通過透明PLA耗材模擬松針的蠟質(zhì)層）?；釉u價：其他組從“科學(xué)準(zhǔn)確性”（如葉片脈序是否正確）、“技術(shù)合理性”（如支撐結(jié)構(gòu)是否必要）、“創(chuàng)意性”（如是否添加獨特細(xì)節(jié)）三方面提問。例如，有學(xué)生質(zhì)疑：“你們的多肉模型葉片太厚，真實的玉露葉片是半透明的，能否用更薄的壁厚？”這種對話能推動學(xué)生從“完成任務(wù)”轉(zhuǎn)向“追求完美”。反思總結(jié)：學(xué)生填寫“學(xué)習(xí)反思卡”，記錄“最自豪的設(shè)計”“最困惑的問題”（如“為什么打印的莖比設(shè)計的更細(xì)？”）和“未來想改進(jìn)的方向”（如“用柔性耗材打印藤蔓”）。這些反思為后續(xù)學(xué)習(xí)埋下了伏筆。04教學(xué)評價與拓展：從課堂到生活的延伸1多元評價體系的構(gòu)建為全面反映學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，評價需兼顧過程與結(jié)果：過程性評價（40%）：包括觀察記錄的完整性（20%）、小組合作的參與度（10%）、建模過程中的問題解決能力（10%）。例如，某組學(xué)生在打印時發(fā)現(xiàn)模型傾斜，主動調(diào)整了打印平臺的水平度，這一行為可獲得額外加分。成果性評價（50%）：從“科學(xué)準(zhǔn)確性”（30%，如各器官比例是否符合真實植物）、“技術(shù)完成度”（15%，如模型無斷裂、支撐去除干凈）、“創(chuàng)意性”（5%，如是否有獨特設(shè)計）三方面打分。反思性評價（10%）：根據(jù)“學(xué)習(xí)反思卡”的深度（如能否關(guān)聯(lián)科學(xué)知識與技術(shù)原理）給予評價。2跨學(xué)科拓展的實踐路徑3D打印植物模型的價值遠(yuǎn)不止于技術(shù)課，它能成為跨學(xué)科融合的橋梁：科學(xué)課延伸：將打印的植物模型用于“植物與環(huán)境”單元教學(xué)，學(xué)生通過對比不同環(huán)境下植物的模型（如沙漠植物的肉質(zhì)莖、水生植物的通氣組織），更深刻理解“適者生存”的進(jìn)化思想。美術(shù)課融合：與美術(shù)老師合作開展“藝術(shù)化植物模型設(shè)計”，學(xué)生用3D打印制作抽象化的植物雕塑（如用螺旋結(jié)構(gòu)表現(xiàn)藤蔓的生長），在技術(shù)中融入審美表達(dá)。社會實踐：組織學(xué)生為社區(qū)科普館打印瀕危植物模型（如珙桐、水杉），并擔(dān)任“小講解員”。有學(xué)生在活動后說：“看到爺爺奶奶圍著我們的模型拍照，我覺得3D打印不僅是玩具，還能傳遞知識?！苯Y(jié)語：技術(shù)為翼，讓植物“生長”在數(shù)字與現(xiàn)實之間2跨學(xué)科拓展的實踐路徑回顧整個課程，我最深的感受是：3D打印不是目的，而是一把鑰匙——它打開了學(xué)生觀察植物的新視角，讓“結(jié)構(gòu)-功能”的科學(xué)原理從課本走向指尖；它搭建了從設(shè)計到實踐的橋