智慧教育背景下，教育研究與實踐領域在不斷探討如何將以教師教為主的“教學結構”，轉變為以學生學為主的“學習結構”，進而真正關注學習者的主觀能動性，實現以學習者為中心。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，不僅為變革傳統教學結構、改變傳統師生關系提供機會，還為師生創設更加自主與真實的學習環境，促進實現以學為主的學習結構提供條件。以教與學的基本形態要素“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要素出發，助力教學結構向學習結構轉型，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打印技術為抓手，開展相關教育變革，真正落實“以學習者為中心”的教育理念，實現智慧學習。

人的視角：融入新型教育理念，塑造新型師生關系

和教與學直接相關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—新知應用—新知遷移—新知再需求”的良性迭代學習循環。在此過程中，學習者不再是知識的被動接受者，而是根據自己的愛好，借助不同學習組織形式、資源內容和表征形式，在自主設計、打印、修正數字原型等學習過程中，自主發現問題、產生學習需求，成為問題探究與解決的知識建構者。教師由知識傳授者轉變為學習活動的統籌、規劃與設計者，發現學習需求、補充學習資源、提供針對性輔導。3D打印具備創設深度參與式學習活動的潛質，為充分發揮學生主體性與塑造新型師生關系提供契機。

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生的環境或條件。首先，就過程而言，現存的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上，自主設計、創造指向目標達成的多樣化數字制品原型，最終用3D打印機打印實現。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提供機會，有利于充分尊重學生的個性化需求。其次，就結果而言，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快速小規模生產，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，形成促進學生理解或幫助學生修正設計方案的實體模型，類似數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打印過程和結果對教與學的支持，都既有利于滿足真實需求，又有利于關注差異與個性，助力實現以學習者為中心。

事的視角：暗含有序活動序列，實現能力進階

“事”指與3D打印相融合的教與學相關事宜。當前，國內外關于3D打印的教育應用雖不豐富，但已有研究幾乎都強調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作為線索展開。創作過程可概括為三個階段：前期思想構思、中期制品設計、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“構思—設計—打印—驗證—修正”的迭代循環中，實現問題意識、空間意識、制品設計以及創新、問題解決等多重能力的雙向促進與螺旋上升，為創新型和智慧型人才培養創造契機。

境的視角：創設真實學習情境，促進知識遷移

“境”指真實世界的情境。3D打印能夠將不同學科知識映射于數字原型設計和制品檢驗與修正等過程中，通過數字原型向實體模型的轉換，為學習者提供完整真實的學習體驗。3D打印創設的境主要包含兩種：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聯，進一步體會知識的價值；另一種是真實原型測試情境，即應用3D打印技術將設計的數字原型或方案實現為實體模型，創設制品運行的真實應用情境，以實現數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，為學習者創建知識應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聯的同時，實現知識的應用與遷移。

脈的視角：形成清晰學習主線，構建完整知能體系

“脈”指學習內容間的關聯。3D打印教育應用以項目化學習為載體，通常涉及科學、數學、技術、藝術、工程等多學科領域知識，不僅是實現跨學科融合教學的有效技術工具，還是形成以制品創作為學習主線的技術載體。在制品創作過程中，3D打印各階段以串聯活動序列的方式將學習內容有效銜接，使學習者在有序的制品創作過程中，厘清知識間的內在邏輯，建立知識的內在關聯，將其快速納入原有認知結構，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要素的變革出發，促進教學結構向學習結構轉型，后續研究與應用即可立足“人、物、事、境、脈”基本形態要素，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“江蘇高校優勢學科建設工程資助項目”成果）

《中國教育報》2019年11月28日第7版