信息技術(shù)的應(yīng)用已成為引領(lǐng)教育裝備技術(shù)現(xiàn)代化的新課題
信息化時(shí)代，大量的新裝備與新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，如人工智能、納米技術(shù)、3D打印、大數(shù)據(jù)、石墨烯等。其中，3D打印(VR、AR)技術(shù)由于其趣味性、開(kāi)放性、實(shí)踐性、體驗(yàn)性等特點(diǎn)，受到各國(guó)教育界的普遍重視，而成為教育裝備現(xiàn)代化建設(shè)的重要內(nèi)容。
在
北京市的一所小學(xué)，記者實(shí)地觀摩了該校學(xué)生在老師的指導(dǎo)下進(jìn)行3D建模的制作，并嘗試用3D打印筆制作工藝品。在與記者的交流中，學(xué)生們表現(xiàn)出了對(duì)3D打印(VR、AR)技術(shù)的濃厚興趣。他們認(rèn)為，這些新奇技術(shù)能夠營(yíng)造出“自主學(xué)習(xí)”的環(huán)境，建立各種虛擬的實(shí)驗(yàn)室與體驗(yàn)室，感受、體驗(yàn)諸如太空旅行、火災(zāi)地震安全逃生、人體生理結(jié)構(gòu)、化合物分子結(jié)構(gòu)等等，獲取平時(shí)課堂上說(shuō)教難以描述的知識(shí)與技能。
對(duì)于3D打印而言，最核心的價(jià)值是為學(xué)生提供個(gè)性化創(chuàng)新的實(shí)踐載體，并將創(chuàng)新的思維延伸落實(shí)在真實(shí)的問(wèn)題情境之中。3D打印技術(shù)可以體現(xiàn)不同學(xué)生的設(shè)計(jì)意圖與理念，沒(méi)有唯一的標(biāo)準(zhǔn)答案，這種個(gè)性化的打印最能讓學(xué)生體驗(yàn)到喜悅感和成就感，從而進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的想象力、認(rèn)知欲和創(chuàng)造力，引導(dǎo)學(xué)生向更深的領(lǐng)域發(fā)展。
覆蓋面狹隘與師資力量不足，成為阻礙3D打印技術(shù)應(yīng)用于教育的“攔路虎”
由于3D打印(VR、AR)技術(shù)所特有的教育品質(zhì)，3D打印裝備在近幾年得到了教育裝備部門(mén)和學(xué)校的高度重視，在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)出現(xiàn)了以?；蚴袇^(qū)為特征的配備以及實(shí)際應(yīng)用的先行先試。
目前，在小學(xué)階段，3D打印技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在建設(shè)3D打印實(shí)驗(yàn)室，建立供少數(shù)學(xué)生體驗(yàn)的社團(tuán)，以開(kāi)展綜合實(shí)踐活動(dòng)為主;中學(xué)階段，此類(lèi)技術(shù)多數(shù)在創(chuàng)客空間中使用，結(jié)合社團(tuán)的具體內(nèi)容來(lái)開(kāi)展活動(dòng);而在職業(yè)教育階段，一般是通過(guò)校企合作形式，讓學(xué)生依據(jù)企業(yè)所提供的設(shè)備，學(xué)習(xí)操作實(shí)踐，學(xué)以致用，畢業(yè)以后能夠操作企業(yè)儀器設(shè)備即可，專(zhuān)業(yè)性和指向性明確，比如機(jī)械制造、口腔工藝等，但沒(méi)有專(zhuān)門(mén)開(kāi)設(shè)課程;而在高校當(dāng)中，目前還沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的3D打印技術(shù)的專(zhuān)業(yè)和課程。
由此可見(jiàn)，中小學(xué)的3D打印技術(shù)應(yīng)用缺乏普遍的通識(shí)教育，而是以社團(tuán)的形式開(kāi)展少數(shù)的、精英式的教育，應(yīng)用的覆蓋面比較狹隘。雖然部分地區(qū)和學(xué)校開(kāi)始積極探索，也取得了一些經(jīng)驗(yàn)，但是問(wèn)題還是很多。主要的根源是沒(méi)有把技術(shù)與教育很好融合，缺乏頂層設(shè)計(jì)與實(shí)踐指導(dǎo)。比如在調(diào)研中，盡管大多數(shù)受訪者對(duì)3D打印技術(shù)進(jìn)入學(xué)校持積極態(tài)度，但理解不夠、認(rèn)識(shí)膚淺，在與記者的交流中不少校長(zhǎng)表示，3D打印等技術(shù)科技含量高，如果長(zhǎng)期不解決配套教材、課程標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)軟件問(wèn)題，3D打印在中小學(xué)教育教學(xué)中的應(yīng)用會(huì)流于形式。沈陽(yáng)敬業(yè)中學(xué)校長(zhǎng)李冬云告訴記者，“很渴望給學(xué)生引入3D打印(VR、AR)技術(shù)的教育，已經(jīng)多次考察，因國(guó)家尚未規(guī)定課時(shí)，看到一些學(xué)校只限于社團(tuán)活動(dòng)，成了少數(shù)學(xué)生的奢侈課程，所以還在猶豫不決中。”
此外，師資問(wèn)題也是阻礙3D打印技術(shù)應(yīng)用于教育教學(xué)的“攔路虎”。由于我國(guó)教師教育長(zhǎng)期以來(lái)實(shí)行單科專(zhuān)業(yè)化培養(yǎng)與培訓(xùn)，在3D打印技術(shù)應(yīng)用于教育教學(xué)中，學(xué)科教師普遍感覺(jué)到知識(shí)和能力結(jié)構(gòu)不適應(yīng)，不能把3D打印新技術(shù)與本學(xué)科或多種學(xué)科知識(shí)融會(huì)貫通在教學(xué)活動(dòng)中，于是這門(mén)課程的教學(xué)主要由信息技術(shù)或勞動(dòng)技術(shù)課老師擔(dān)任，被定位于非主流課程。因此，要將3D打印(VR、AR)新技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)中，必須加強(qiáng)專(zhuān)業(yè)技術(shù)教師和學(xué)科骨干教師的培訓(xùn)，加強(qiáng)教學(xué)科研的緊密合作。
課程、裝備并駕齊驅(qū)，以實(shí)驗(yàn)區(qū)推進(jìn)3D打印技術(shù)與教育的深度融合
通過(guò)對(duì)調(diào)研地的走訪，針對(duì)3D打印技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀和困境，“3D打印技術(shù)教育教學(xué)應(yīng)用協(xié)同創(chuàng)新中心”提煉出了以建立實(shí)驗(yàn)區(qū)為抓手的解決3D打印(VR、AR)技術(shù)教育問(wèn)題的基本思路和方法，即“理念引領(lǐng)，課程引導(dǎo)，裝備支撐，實(shí)驗(yàn)先行，搭建平臺(tái)，逐步推廣”。
首先，堅(jiān)持以人為本，在協(xié)同創(chuàng)新中整體推進(jìn)。任何一項(xiàng)工作的推進(jìn)，都必須做好謀劃，謀定而后動(dòng)。各地教育局、學(xué)校呼吁，推動(dòng)3D打印進(jìn)教室，必須由教育部裝備主管部門(mén)盡快組織專(zhuān)家隊(duì)伍開(kāi)發(fā)課程資源，解決教材和設(shè)計(jì)軟件問(wèn)題，必須緊緊依靠教育專(zhuān)家、技術(shù)專(zhuān)家、一線教師深入研究，厘清課程理念、內(nèi)容和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，并做好推廣的一系列措施，整體協(xié)調(diào)推進(jìn)。
其次，以實(shí)驗(yàn)區(qū)建設(shè)為基礎(chǔ)，在教育理論指導(dǎo)下穩(wěn)步推進(jìn)。以市、區(qū)(縣)為單位建立3D打印(VR、AR)技術(shù)教育教學(xué)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)區(qū)，面向全體學(xué)生，以地方課程的形式，對(duì)3D打印技術(shù)教育理念、課程、裝備配置和評(píng)價(jià)進(jìn)行小范圍的實(shí)驗(yàn)，開(kāi)展教學(xué)實(shí)踐，通過(guò)實(shí)驗(yàn)形成完善的整體解決方案，在取得經(jīng)驗(yàn)之后再逐步推廣。
再其次，大力開(kāi)展教師培訓(xùn)，結(jié)合科研促進(jìn)教師專(zhuān)業(yè)成長(zhǎng)。中國(guó)教育科學(xué)研究院教授畢誠(chéng)表示，目前，最要緊的是要解決師資問(wèn)題，有計(jì)劃地實(shí)施專(zhuān)業(yè)教師和學(xué)科教師技術(shù)培訓(xùn)，教師熟練掌握技能后，才能實(shí)現(xiàn)技術(shù)與課程和教學(xué)實(shí)踐的深度融合。為此，建議將此新技術(shù)培訓(xùn)納入我國(guó)教師繼續(xù)教育范疇。教師培訓(xùn)分兩類(lèi)，一類(lèi)是3D打印(VR、AR)技術(shù)專(zhuān)業(yè)教師的培訓(xùn)，另一類(lèi)是技術(shù)與學(xué)科教育的融合，要對(duì)學(xué)科教師進(jìn)行培訓(xùn)。同時(shí)在實(shí)驗(yàn)區(qū)內(nèi)，必須設(shè)立教師科研平臺(tái)，充分發(fā)揮教師的創(chuàng)造力，讓更多的教師通過(guò)課題研究和教學(xué)實(shí)踐，不斷拓展3D打印(VR、AR)技術(shù)教育教學(xué)的應(yīng)用范圍。
最后，以實(shí)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)政策創(chuàng)新，促進(jìn)裝備技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)。在采購(gòu)新技術(shù)裝備、建設(shè)實(shí)驗(yàn)室時(shí)，應(yīng)探索一種包含使用、培訓(xùn)、服務(wù)、指導(dǎo)的整體配備機(jī)制，形成實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)化新思路，并逐漸形成新的政策導(dǎo)向，加強(qiáng)政策引導(dǎo)和規(guī)范管理，確保教育裝備技術(shù)教育功能最大程度發(fā)揮。
總之，3D打印(VR、AR)技術(shù)在教育教學(xué)中的應(yīng)用普及，已經(jīng)顯示出新技術(shù)驅(qū)動(dòng)教育創(chuàng)新的強(qiáng)大潛力。教育部教育裝備研究與發(fā)展中心主任曹志祥表示，教育裝備主管部門(mén)必須緊密聯(lián)合教育科研機(jī)構(gòu)、現(xiàn)代教育裝備技術(shù)研發(fā)與生產(chǎn)企業(yè)、學(xué)校，通過(guò)技術(shù)與教育的協(xié)同創(chuàng)新，大力推進(jìn)整體配套的3D打印課程、教師培訓(xùn)、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，教學(xué)資源配置以及教學(xué)評(píng)價(jià)等，同時(shí)研究VR、AR技術(shù)教育教學(xué)應(yīng)用模式，并以此為先導(dǎo)，推進(jìn)我國(guó)教育裝備技術(shù)現(xiàn)代化建設(shè)邁入規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)化的新階段。
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