從教學結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向?qū)W習結(jié)構(gòu)

智慧教育背景下，教育研究與實踐領(lǐng)域在不斷探討如何將以教師教為主的“教學結(jié)構(gòu)”，轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W生學為主的“學習結(jié)構(gòu)”，進而真正關(guān)注學習者的主觀能動性，實現(xiàn)以學習者為中心。從教與學的角度看，3D打印踐行的“做中學”和“學中做”教育理念，不僅為變革傳統(tǒng)教學結(jié)構(gòu)、改變傳統(tǒng)師生關(guān)系提供機會，還為師生創(chuàng)設(shè)更加自主與真實的學習環(huán)境，促進實現(xiàn)以學為主的學習結(jié)構(gòu)提供條件。以教與學的基本形態(tài)要素“人、物、事、境、脈”作為分析框架，分析3D打印如何從教與學的不同形態(tài)要素出發(fā)，助力教學結(jié)構(gòu)向?qū)W習結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，一方面有助于研究者和實踐者建立對3D打印教育價值的清晰認知；另一方面引導他們進一步以3D打印技術(shù)為抓手，開展相關(guān)教育變革，真正落實“以學習者為中心”的教育理念，實現(xiàn)智慧學習。

人的視角：融入新型教育理念，塑造新型師生關(guān)系

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

物的視角：提供選擇性外部條件，滿足個性化需求

“物”主要指3D打印支持下的教與學行為發(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，學習者可以在按需選擇的基礎(chǔ)上，自主設(shè)計、創(chuàng)造指向目標達成的多樣化數(shù)字制品原型，最終用3D打印機打印實現(xiàn)。該過程能夠為學生選擇工具與路徑，完成指向目標達成的學習任務(wù)提供機會，有利于充分尊重學生的個性化需求。其次，就結(jié)果而言，它是師生獲得私人訂制式教具、學具的重要方式，3D打印制作不僅可以實現(xiàn)快速小規(guī)模生產(chǎn)，而且更加忠于師生的真實需求。教師可以將備課靈感借助3D打印快速實現(xiàn)，形成促進學生理解或幫助學生修正設(shè)計方案的實體模型，類似數(shù)學中的立體幾何和雙曲線模型、科學課中的火箭和橋梁測試模型等。3D打印過程和結(jié)果對教與學的支持，都既有利于滿足真實需求，又有利于關(guān)注差異與個性，助力實現(xiàn)以學習者為中心。

事的視角：暗含有序活動序列，實現(xiàn)能力進階

“事”指與3D打印相融合的教與學相關(guān)事宜。當前，國內(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調(diào)以項目化學習為載體，最終都要形成指向真實問題解決的策略、制品或方案，且這些策略、制品或方案的設(shè)計思想都會借助3D打印制品進行表征、檢驗與修訂，以確保其有效性。因而，融入3D打印的教與學會主要以打印制品創(chuàng)作為線索展開。創(chuàng)作過程可概括為三個階段：前期思想構(gòu)思、中期制品設(shè)計、后期制品驗證與方案修訂。由此可見，融入3D打印的教與學過程，本身暗含有序、連貫且富有層次的活動序列，學生可以自主選擇指向目標達成的項目主題，通過教師授導、合作探究等學習方式，在“構(gòu)思—設(shè)計—打印—驗證—修正”的迭代循環(huán)中，實現(xiàn)問題意識、空間意識、制品設(shè)計以及創(chuàng)新、問題解決等多重能力的雙向促進與螺旋上升，為創(chuàng)新型和智慧型人才培養(yǎng)創(chuàng)造契機。

境的視角：創(chuàng)設(shè)真實學習情境，促進知識遷移

“境”指真實世界的情境。3D打印能夠?qū)⒉煌瑢W科知識映射于數(shù)字原型設(shè)計和制品檢驗與修正等過程中，通過數(shù)字原型向?qū)嶓w模型的轉(zhuǎn)換，為學習者提供完整真實的學習體驗。3D打印創(chuàng)設(shè)的境主要包含兩種：一種是真實世界問題情境，即學科知識映射以真實世界為依托的問題情境，旨在幫助學習者建立書本知識與真實世界的關(guān)聯(lián)，進一步體會知識的價值；另一種是真實原型測試情境，即應(yīng)用3D打印技術(shù)將設(shè)計的數(shù)字原型或方案實現(xiàn)為實體模型，創(chuàng)設(shè)制品運行的真實應(yīng)用情境，以實現(xiàn)數(shù)字原型或方案的及時測試、修正與改進，如打印橋梁、火箭實體模型，測試其受重性能、飛行能力等，對設(shè)計原型進行修正與改進。這兩種情境均立足于真實性，為學習者創(chuàng)建知識應(yīng)用或知識起源的真實場所，在真實問題解決中，建立知識與真實世界關(guān)聯(lián)的同時，實現(xiàn)知識的應(yīng)用與遷移。

脈的視角：形成清晰學習主線，構(gòu)建完整知能體系

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

3D打印能夠從助力教與學過程基本形態(tài)要素的變革出發(fā)，促進教學結(jié)構(gòu)向?qū)W習結(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打印之于具體學科的教育價值。

（作者單位：南京師范大學教育科學學院，本文系“江蘇高校優(yōu)勢學科建設(shè)工程資助項目”成果）

《中國教育報》2019年11月28日第7版