导语：在2022年3月北京大学国家智能社会治理（教育）实验基地举办的教育叙事研究工作坊中，承德县第一小学老师孙志学分享了自己多年来在工作中使用MakerBrush 3D建模软件的探索和尝试。从课堂教学到社团活动，孙老师不断反思和修正科技融入创客教育的合适方式。在这个过程中，孙老师突破了多重现实困境，实现了自身教育信念的蜕变。
MakerBrush 3D 建模软件
创客教学中的应用探索
姓名：孙志学
主题：小学资讯科技
年级：4 年级和 5 年级
学校：承德县第一小学
MakerBrush3D建模软件是一款智能化的3D建模软件，操作简单易用，非常适合中小学生学习使用。MakerBrush3D建模软件是一款以“所见即所得”的方式设计三维模型的软件，模型可以在激光切割机上切割，然后组装成三维模型，也可以在3D打印机上打印出来。在软件中，3D模型的构建依赖于将一块块平板“拼接”在一起，可以设置不同厚度的板材，所采用的建模方式是相互拼接或去除多余部分。这种“积木式”的组装、切割三维模型的方法不仅直观，而且避免了由于对实物拼接细节考虑不周而导致的错误。
MakerBrush 3D建模软件入门门槛很低，通过面板工具即可选取并确定图形，对图形选取进行绘制、擦除、移动、翻转等操作，构建模型。其直线连接、自动生成纹理等功能，方便学生进行镂空、曲面设计。此外，还具备预制、结构件库、电子元件库等专业功能，在学生3D模型设计、机器人外观及整体搭建、数字劳动教育等方面均能发挥极佳的作用。
我对MakerBrush 3D建模软件在教学中的应用进行了一系列的探索和尝试，现将我的实践和思考介绍如下：
一
发挥学校劳动教学作用
MakerBrush 3D 建模软件的优势
劳动教育越来越受到重视，每所学校都在探索实践劳动教育的有效途径和方法。现在，世界正在推动数字化的普及，我们身边有无数的数字化生产机器和设备。数字化学习也应该从小学生开始，培养掌握数字化技能的新时代劳动者。MakerBrush 3D建模软件是学生学习数字化劳动知识启蒙的不错选择。
鼓励学生创建三维模型
在创客活动中，动手能力很重要，制作模型、设计实物外观也是必备技能。利用MakerBrush 3D建模软件自带的简易工具和其他功能模块，配合所见即所得的特性，可以轻松制作三维模型和数字作品，并可以在激光切割软件中生成图纸并加工成实物作品。
当学生在课堂上学习完必修学习内容后，我会为他们设计一些更有挑战性的学习内容，让有能力的学生提高制作水平，将来设计出更好更实用的创客作品。图（1-1）这是学生学习了榫卯结构的制作方法后，我设计的花盆模型。这件作品对学生最大的挑战是倾斜角度的问题。
图 1-1
机器人模型设计
软件中的“电子元件库”可以很方便地将设计好的机器人结构与电子元件无缝连接，不仅尺寸合适，还能提前看到实物的实际效果，大大提高效率。图（1-2）和（1-3）是我制作多功能乐器时设计制作的数字作品模型，以及生成的可直接处理的“.dxf”图纸文件。
图 1-2
图 1-3
当然这些只是实际应用中的简单例子，在机器人制造过程中，一些细小的零件，一些经过反复测量仍然难以确定尺寸的零件，都可以在软件中很方便地生成，在仿真中起到非常重要的作用。
数字化机械设备与手工设备对比
我使用MakerBrush三维建模软件设计了一个小房子，并生成了蓝图。第一次，我让学生根据蓝图用剪刀、壁纸刀等工具裁剪瓦楞纸，然后组装起来。第二次，我用激光切割机根据蓝图裁剪瓦楞纸，然后组装起来。在两次裁剪和组装活动中，学生的表现形成了鲜明的对比。第一次，学生操作非常吃力，裁剪得到的瓦楞纸零件也不是很标准，用胶水粘贴时不容易组装，做出的模型也不是很美观。第二次，激光切割机加工出来的瓦楞纸零件很标准，用胶水粘贴时更容易组装，做出的模型也比较美观。图（1-4）分别是小房子的建模图和手工裁剪和激光切割机裁剪、组装的模型。
图 1-4
MakerBrush 3D 建模软件
与其他 2D 建模软件的比较
笔者使用2D建模软件设计制作图（1-5）的电子钢琴时，设计图档修改多次，大部分设计尺寸一开始都不对，特别是电子元件的螺丝孔，经过多次测量修改才适合实际安装。有些部位要拼接才能符合要求，每次都要用木质材料加工后才能实际安装，如果加工后的材料不适合，就报废了，要重新制作。难点在于每层的螺丝孔都要在同一个位置，否则就无法包覆外部结构，非常费时费力费料。
图 1-5
图（1-6）是利用MakerBrush 3D建模软件制作的电子钢琴数字模型。将此三维图形导出为图纸，在激光切割机软件中直接加工结构部件，然后直接组装。这种设计再次体现了所见即所得的创意局面，其好处不言而喻。
图 1-6
MakerBrush 3D 建模软件
培养学生的立体感
在劳动实践操作中，学生利用MakerBrush 3D建模软件进行模型设计，可以增强学生的立体感，对以后的学习、工作和思考有很大的帮助。小学生的空间感较差，决定了他们在思维和处事上存在很多不足，如果按照数学课本的知识体系，到高中阶段才能系统地学习立体几何知识。如果学生在小学阶段就掌握了MakerBrush 3D建模软件中的堆叠、拼接技巧，那么在三维层面上数据的变化会对物体的位置产生相应的影响，这些无疑会对其立体感的发展起到非常重要的作用，这种科学的体验式学习内容，会让学生受益终身。
二
探索学生创客俱乐部
如何学习MakerBrush 3D建模软件
我觉得这个软件很适合小学生学习制作东西，所以我决定向学校申请，为我校四年级开设创客俱乐部课程。在学校同意后，我就开始着手准备。我打算用一种新的方式来教授这门课程，这也是对创客教学模式的一个挑战。
为了让学生学习MakerBrush3D建模软件的操作知识，我选择了北京师范大学吴俊杰博士开发的一门针对中小学的开源课程。这门课程讲的是使用MakerBrush3D建模软件进行数字三维建模的知识，一共六个级别，十八课时。首先，我简单编辑了课程内容，放在我的教学公众号里（图2-1），供学生随时观看学习。为了方便学生在计算机课堂上观看学习，我把链接放在了我的教学博客里（图2-2）电子琴连接电脑 软件，学生可以通过搜索一串数字来访问我的博客，点击链接即可了解教学内容。
图 2-1
图 2-2
一切准备就绪，我们开始上课吧。
第一节课，我让所有孩子都看了这节课的视频讲解，教学内容很吸引学生，看完教学视频后，我简单强调，布置任务，学生基本完成了这节课要求的内容，我很满意。我以为大家都能听懂，于是又进一步要求，让学生在家看、自学。这样既可以节省课堂讲解时间，又可以让学生学到更多的内容。我觉得前两节课学生表现不错，学生有视频讲解材料，每节课都有具体要求，老师也有巡视、帮助。让学生自学，既方便了教学，又培养了学生的自学能力。这节课应该轻松点，我打算再放手一步。第三节课，我决定让学生自己做。在课堂上电子琴连接电脑 软件，我把这节课的学习内容提出来给学生听，问学生在家有没有学过这节课的视频？学生说：“都学会了。”我说：那这节课的内容你们自己做吧。简单安排了一下之后，我就让学生自己设计。结果这节课学生上得并不好，没有达到我预想的效果。
问题出在哪里呢？我的思路和方向应该没有问题。我想应该是我组织教学的方式不对，给学生太多了。第四节课，我改变了策略，上课时我问学生学得怎么样。这次大家好像积极性都不太高，于是我先让一个自信满满的学生演示了这节课的制作内容，学生看完之后，对这个学生表示十分赞赏。然后，表扬了这个学生之后，我纠正了他的部分操作，让孩子自己操作。这节课的效果还可以。但是还没有达到我的预期。怎样才能让孩子主动参与，变被动学习为主动学习，改变他们长期靠填鸭式学习的被动学习习惯呢？
总结教训，调整方法，继续探索
有一点可以肯定的是，学生喜欢学习的内容，因为每节课都有新生想加入创客俱乐部，那为什么达不到预期的效果呢？我觉得首先是课外学习时间的不确定性，无法保证学生的学习时间和条件，因为学生家里基本没有电脑，手机也不一定随时可用。关键还是学生长期养成的学习习惯，习惯了老师讲解，然后完成老师布置的学习任务的学习方式。学生不再有那么强烈的求知欲望，习惯了“衣来伸手，食来张口”的懒惰学习方式。寒假学习了项目式学习法的理念后，我决定将自己的学习成果运用到课堂教学的理念中去。如果不改变学生“懒惰”的学习方式，又怎么激发他们的创造欲望呢？我的创客俱乐部只会是一个学习知识的课堂，最多是学习技能的课堂，学生的创客作品的开发、设计并不能被我“包办”。
接下来我让学生自愿报名预留一位同学在下一堂课讲解学习内容，以便课后认真准备。这次真的有一位同学主动报名了，虽然这位同学家里没有电脑，但我还是决定让他尝试一下，利用学校里的电脑完成了学习任务，准备在课堂上给同学们讲解。结果这位同学由于第一次讲解，紧张又缺乏经验，在讲解过程中出现了设计尺寸上的错误，但总体效果还不错，毕竟有人敢站出来讲解。
由于没有找到主动上课的学生，我就鼓励他再上一次课。下课后，我让他根据自己上课的不足之处，整理一下要讲的内容，写下学习心得，在课堂上和大家分享。结果，这次没有太大的突破，他有点“坚持不住了”，想“休息一下”。怎么办？还是找不到主动上课的学生，就安排参与度和学习效果都不错的刘同学上课。她爽快地答应了。我给她做了些指示，这次刘同学讲得非常好。我当场表扬了她，同学们也都认可这堂课的效果很好。下课后，我把我的评价发给了学习小组（图2-3）。更让我高兴的是，这次终于有学生主动上课了，也许是她的表现激励了其他同学。苏同学这次更加积极了，当天晚上，他就把自己的操作视频发给了我（图2-4）。讲解的很熟练，上课讲得也很好。而且，通过学生的示范讲解，我发现学生的学习积极性高了很多。课后，我也及时表扬了学习小组里的苏老师（图2-5）。结果，当我再次动员学生做示范讲解时，只有之前做过的三位学生主动报名了，其他学生还是没有勇气自告奋勇。我觉得我们开了个好头，接下来的工作会一点一点地突破，毕竟这么多年养成的习惯不是一朝一夕就能改变的。
当然除了这项工作，还有很多问题需要解决。比如如何通过MakerBrush 3D建模来激发学生创新发明的习惯，提高学生的素养；如何规范学生的研究行为方法；如何让学生主动思考、主动发现等等。有些问题甚至我自己也需要继续学习如何突破。这些都是我需要在教学中不断探索和学习的。
接下来将进行学校教学楼缩小模型活动课程的设计。
图 2-3
图 2-4
图 2-5
我们常说要培养学生的创新精神，这种创新精神是通过动手实践培养出来的；要培养大工匠，大工匠是通过无数的生活实践磨练出来的；我们的创造力需要变成现实，呈现在我们面前，这是通过实践创造出来的。只有动手行动，才能产生成果，这才是我们劳动的意义。数字工作者是这个时代不可或缺的人才。教育应该从小抓起，小学正是我们进行这些知识启蒙的大好时机。
作为教师，我们需要教导学生不断创新，让创新精神在学生成长的过程中生根发芽。在这个过程中，我们需要做的是通过科学的手段去完成我们的任务。我们不仅需要有充足的知识储备，还需要有实用的教学方法，而这些正是我们需要不断获取和培养的。
通过让学生学习和使用MakerBrush 3D建模软件，我也在探索和尝试在学校使用数字化工具进行劳动教育课程的教学。也希望得到更多他人的建议和指导。
