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中学校园里的3D打印课

2020-05-25 18:19
来源:澎湃新闻·澎湃号·湃客
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文 | 尹若菲

采访 | 尹若菲

摄影 | 刘佳艺 王迪雅

编辑 | 刘雅昕

激活

科技创新实验室早在四年前就已建好。

2012 年,《北京市中小学建设三年行动计划》中提出,要「依托学校建成一批市级高中开放式重点实验室,形成具有北京特点的开放式重点实验室建设和运行模式。」北京市第二年的工作要点中也提到,要「实施高中创新教育支撑条件建设工程,重点建设 25 个市级高中开放式重点实验室。」2014 年,北京师大附中科技创新实验室建成。

实验室中有激光雕刻机,大型车床等多种设备。考虑到操作安全问题,许多设备需持上岗证才能使用,甚至直到现在都很少启用。其中 3D 打印设备相对安全,可以开放给学生直接使用。理论上,只要在打印时不触碰机器,就不会发生安全事故。

这里共有 6 台 3D 打印机,其中 4 台体型小巧,能满足日常基本需求。它们和实验室的 10 台电脑摆放在一起,同学在电脑上绘制完模型后可以直接传输进行打印。当打印机前的灯光亮起,由红变绿,代表机器已经激活,随后将加热融化所需线材,逐层打印到底板上。但这些机器之前并未真正激活,仅在小范围使用。直到最近,它们才在教学中派上用场。

姚茜老师在科技创新实验室

35 年前,3D 印刷技术在美国问世,后来逐渐商业化与普遍化,并于近年来进入中国,现已居世界前列。北京的许多中小学都开设有 3D 打印课程,有简单机器的家庭也不算少数,就像一位初三同学说的,「我们这个年纪的人都会对这个感兴趣」。

在 3D 打印选修课老师姚茜看来,「 3D 打印技术很简单」,甚至「小朋友都能学会」。她使用软件名为 3DOne,上手难度低,在网络上被描述为「专为中小学教育开发打造」的建模软件。但其实,她也是在开课前才学会这一软件的使用。

去年,她主动报名参与 10 周的 3D 打印技术教学培训,每周培训时间为两个小时。培训结束后,她放弃了自己连续开设七年的思维训练选修课,转而面向初二同学开办 3D 打印选修课。10 台电脑上的 3DOne 建模软件都需要激活码。在开课前,它们已被激活。

与之同时开课的还有科技老师赵昕。她开设的选修课面向高一年级,使用的建模软件也更高级,名为 SoildWorks,操作难度相比 3DOne 高上不少。科技创新实验室正式作为课程教室开放。

赵昕老师上课现场

探秘

3D 打印选修课在校园网上开放选课的时间是晚上 7 点。原初二 13 班的王翼天此时正在参加培训班的数学考试。她在进考场前已经告诉妈妈自己心仪的选修课,并希望妈妈能帮自己登录校园网选课,以免错失名额。为了保证授课效果,第一志愿 3D 打印仅招 10 人。担心选不上,她一连告诉妈妈五个志愿。

当她考完试,已是晚上 9 点。钻进车后,妈妈问自己考的如何,并翻开手机,打开校园网给她看选修课的报名结果。王翼天接过手机,滑动屏幕反复确认——第一志愿入选,她兴奋地叫了一声。

在她眼里,科技创新实验室是一个神秘的地方。因此在后来参加比赛录制视频时,她设计的也是从科技创新教室门口走进来,「仿佛就是探秘那种世界」,因为这里「太好看了」。姚茜老师也希望同学们能「保持一种探索的欲望」,对身边的问题多多思考,为此准备了很多奖励。

她经常随身携带一个鼓囊囊的黑色尼龙文件夹,大层放学案文件,小层网兜藏着许多糖果,奖励给班里的同学。王翼天曾是姚茜老师其他课的学生,她比别人更早清楚游戏规则:每次只要积极回答问题,有所思考,便可获得下课自取糖的权力。一个学期下来,因为参与积极,她吃了不少姚茜老师的糖。

3D 打印作品

姚茜老师似乎总是校园里的先锋。四叶草云课堂平台可以上传网课,但一直很少有老师使用。虽然学校很早就购买了 25 套录制网课的手写板,姚茜老师也为其他老师们进行过培训,但似乎对于他们来说,这还是一个很难的事情。

很多老师都认为,录制过程中只要说错一句话就要重头来过。但其实,通过视频剪辑就可以完成修改。姚茜老师会在说错内容后停顿几秒钟,方便后期编辑。一个 5 分钟的课程,她 15 分钟之内就能完成并发布。

上学期的 3D 打印课每周只有 60 分钟,用作设计作品远远不够。而打印一件作品需要 1 个小时左右,只有在下课前完成建模并交付打印,才能在第二天拿到成品。

为了留出更多时间给学生自己操作,姚茜老师选择录制网课,每个视频大约 5 分钟。每次上课,她会先讲一遍课程任务,带大家了解打印过程,之后同学们就可以跟着网课进行操作,而且还可以反复看,不用担心学不会。由于系统限制,目前,这门课程全校可见。姚茜老师表示,「大家都可以看也挺好的」。

四叶草云课程平台

守望

结课时,每人要交上一个自己设计的完整作品。首届全国青少年国际创新科技大赛的截止日期为 2018 年 5 月底,初赛选题为「让科技传递爱─为留守儿童设计创意礼物」,正好和选修课的结课日期接近。姚茜老师鼓励大家报名尝试,自由分组,每组自己设计作品参赛。此时,距离作品提交的最后期限仅剩一个月。

王翼天找到了同班的韩宗桓以及隔壁班的李盈润,三个人很快结成参赛小组,当天便展开讨论。后来,他们为自己的三人组合取名为「W.H.Y」,取每个人的名字中一个字母组成。作为队长,王翼天对参赛作品早有想法。

她想起自己 4 年前看的《舌尖上的中国》第二季,其中讲到苗族女孩李建英在环形土楼中望着远方,期待着半年来和父母的第一次见面。她想设计一个倒计时牌,以满足留守儿童的情感需求,「仿佛时间马上就要过去」,团圆时刻即将到来。她把自己的设想告诉组员们,全票通过。

「W.H.Y」三人组,从左至右依次:王翼天、韩宗桓、李盈润

之后的一个月内,三人每周借助仅有的选修课时间设计并实施他们的创意。李盈润有一定的美术功底,负责画设计草图。韩宗桓是队伍中的唯一男生,技术水平较强,负责分析方案是否可行。王翼天作为队长,起引领作用。他们认为这一作品难度不大,除选修课上讨论外,他们从报名到交作品,仅仅用了两个中午来讨论设计。「每次选修课上都很高效」,而在剩下的时间里,大家基本上是「楼道里,操场上,只要在学校里碰到面就说几句方案想法,然后就各自干各自的事情去了。」

他们本来想做一个能自动翻页的日历,但涉及到的知识太多,难以在短时间内掌握,只好放弃,改为手动翻页。做翻页日历牌时,因为机器无法打印 1mm 以下的细节, 2mm 打出来过薄,效果不好。最后厚度定为 5mm,做太多放不下,只做了一页作为象征,上边的数字 3 代表三人组。

历经多次推倒重来,作品终于打印完成,起名为《爱的倒数日》,象征对未来与家人团聚的期盼。打印一次只能选用一种颜色,为了美观,最后李盈润选择用丙烯颜料上色,做出由浅至深的渐变效果。除此之外,比赛还要求提交一个介绍作品的视频,王翼天请姚茜老师帮忙完成了视频的录制、后期剪辑、撰写简介等工作。

《爱的倒数日》

选修课的 10 名同学中,只有他们做出了作品并参加比赛。在 271 支队伍提交的 339 个参赛作品中,《爱的倒数日》获得优秀作品奖,这一奖项仅有 30 个名额。

现在,姚茜老师的新一届选修课已经开课。她发朋友圈晒出获奖证书,以及本届选修课学生打印的「火影忍者」标识。但相比作品的成功与否,她更注重参与同学思维能力的提升。

她写道:「选修课的副产品」,「今年的小朋友继续吧」。

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