3D打印应用于学科课程教学中,能够颠覆传统的学生动手实践活动。罗彻斯特理工学院(RochesterInstituteofTechnology)的教师在静力学课程教学中讲授桥梁结构受力时,让学生们在课程中设计桥梁,并计算桥梁的受力情况。学生所设计的桥梁通过3D打印机按比例打印后,可以观察到设计的实际效果,还可以对建筑物的各种结构进行试验和测试,通过试验检验受力效果。学生通过3D打印机合作完成“桥梁设计”的流程如下:①学生组合成几个小组;②学生在电脑上查找桥梁相关的资料;③小组学生共同讨论桥梁设计的要点及步骤;④小组学生运用软件设计桥梁,先进的软件能很轻松地把学生的想法变成三维图像;⑤各小组分别完成了桥梁作品设计,老师现场连线桥梁设计专家,专家通过大屏幕对学生作品做出点评;⑥各小组分别运用计算机软件对所设计的桥梁进行虚拟的承重试验;⑦若因桥梁结构设计不合理导致桥梁垮塌,则小组学生共同讨论,重新设计桥梁,并再次进行虚拟试验;⑧试验成功后,各小组使用3D打印机打印出桥梁部件,拼装成桥梁模型。
三、教育游戏正逐步改变学习观念
“教育游戏”为能够培养游戏使用者的知识、技能、智力、情感、态度、价值观,并具有一定教育意义的计算机游戏类软件,专门针对特定学习需要而开发,具有教育性和娱乐性并重的特点,目的在于让学习者在感受轻松和快乐的游戏中,获得严肃、准确的知识内容。
20世纪80年代,人们开始了对教育游戏的研究,无论是语言学习、数学运算、虚拟实验、在线地图、思维训练、治疗诊断、决策判断,还是各种个别化问题解决能力的训练、休闲益智类教学抑或是在线情景模拟培训游戏,在发达国家都非常广泛。起初家长对游戏是让孩子玩还是让孩子学保持怀疑态度,但随着互联网的发展和教育观念的转变,美国娱乐软件协会(TheEntertainmentSoftwareAssociation)发布的“2011游戏行业调查报告”指出有90%的父母愿意为孩子们玩游戏买单,68%的父母已经开始相信游戏是可以提供教育功能的,57%的父母认为游戏可以促进家庭关系和谐进步,然而在五年前,家长对游戏的态度还相当保守。因看到了教育游戏促进学生学习有利因素以及背后巨大的市场利益,美国欧空局的合作伙伴与电子艺术戏剧研究所、麦克阿瑟基金会、比尔和梅林达·盖茨基金会,联合支持建设了游戏学习与评估实验室。近年来,国外也涌现了诸多著名的教育游戏,如Microsoft(微软公司)和MIT(麻省理工学院)合作的Games-to-Teach项目,法国的Cryo公司和Canal环广公司多媒体分部联合制作历史知识方面的“凡尔赛:宫廷疑云”和“埃及:法老王之墓”,IBM公司在2007年2月16日推出了一款名为PowerUp(能量升级)的免费网络游戏,在游戏中青少年要成为生态勇士去拯救一个虚拟星球脱离生态灾难。目前,教育游戏已经成为课堂教学、职业教育、企业培训的一种重要手段和方式,众多高等院校、专业机构和大型企业都致力于教育游戏的研究与设计。
(一)“免疫攻击”带来的趣味学习
教育游戏是含有教育目标的游戏,是通过游戏的方式,以计算机软件的形式为学生营造一定的情境,以引导、训练、模拟等强化学习效果的一种学习方式。游戏中情境的设置有利于学生获得直观体验,又因游戏本身的竞争性、趣味性提高了学生在情境中的参与度,从而在游戏中完成关于知识的意义建构。
