基于ARCS动机模型的3D打印教学探究

张莉

[摘要] 基于南京市第五初级中学“3D打印创意设计”校本课程的现状，借助ARCS动机模型，从注意、相关性、自信心与满意度四个要素出发，构建了基于ARCS动机模型的3D打印教学模式，并以“专属挂件设计”一课为例，采用此模式开展课堂教学实践，以期提高学生在3D创意设计课堂中的学习内驱力，为后续的教学提供思路。

[关键词] ARCS模型;3D打印;学习动机;教学模式

随着创客教育的不断发展，越来越多的学校将3D打印课程融入中学信息技术学科教学中。然而，实际教学容易将3D打印教学转化为建模软件的学习，目的只是学会软件的使用，而不是设计和造物本身。学生也只是依葫芦画瓢，按照老师的制作步骤一步步完成作品建模，风格千篇一律，缺少个性化的主动构建[1]。鉴于此，笔者认为在3D打印教学中需要重新设计课堂教学环节，以激发和维持学生学习动机为目标，通过项目的设计与实施，探索新的课堂教学模式，提升课堂教学质量。

一、ARCS动机模型

ARCS动机模型于20世纪80年代被提出。该模型是在成就动机理论、需要理论、强化动机理论等众多动机理论的研究基础上，关注学生的整个动机激发和维持过程，系统地探讨对学生动机的设计策略，并提出影响学习者学习的四个要素：注意（Attention）、相关性（Relevance）、自信心（Confidence）和满足感（Satisfaction）[2]。ARCS动机模型从学习者的角度出发，突出系统化的教学设计，有的放矢地改善了传统教学模式中学习者学习动机较低的现状[3]。

ARCS动机模型为激发并维持学习者学习动机的教学提供了理论基础。基于ARCS动机模型的课堂从注意、相关性、自信心与满足感四个要素出发，将课堂教学的各个环节有机地结合起来进行整体设计，使动机的激发并维持的过程和课堂教学形成相互统一的、动态的整体，进而使学习者积极地参与课堂学习，主动地建构3D打印创意设计。

二、基于ARCS模型的教学模式

笔者根据ARCS动机模型与教学实践重构了3D打印创意设计课堂教学模式（如图1），结合ARCS模型四要素将课堂分为教学前活动、内容呈现、活动参与、应用评价四个阶段，通过各阶段的学习来实现动机的激发维持与强化发展的有效循环。主要教学过程如下：

1.教学前活动：此阶段是课堂开始的首要环节，需要引起学习者的注意，学习者后续学习动机的维持将直接受这一环节所影响。ARCS视角下教学前活动的设计需要根据项目创设特定的问题情境，能够尽快地增强学生对3D打印的注意与学习兴趣，并能够快速进入3D打印课堂学习状态，激起学习者继续探究三维设计的欲望。通过此阶段能让学习者认识到不是被迫学习，而是想学习，一旦激发出学习者内心的主动性，课堂教学就会达到更好的效果[4]。

2.内容呈现阶段：此阶段是让学习者在建立初步注意的基础上进一步建立学习者的切身性，将学内容与学习者的个人发展相联系，认识到所学习内容的重要性。因此，在这一阶段教师要引导学习者明确3D打印创意设计的学习目标并建立对三维建模的熟悉感，促使学习者明确学习三维设计相关内容能够解决生活的实际问题，建立起从内心对3D打印创意设计学习的需求与渴望，学习者的内驱力得到进一步维持。

3.活动参与阶段：此阶段教师要设计与组织有效的学习活动，让学生积极地去完成新知识的意义建构。在这一阶段，学习者通过自主探究和协作学习等方式完成3D打印创意设计活动，同时建立对三维设计学习的信心。教师根据不同能力的学习者设计分层任务，学习者通过自主研究先完成基本任务，在遇到困难时可以寻求老师提供的学件资源，通过完成基本的设计，学习者建立起初步自信。当遇到高阶任务时可以引导学生协作学习，共同商议来完成复杂的三维创意设计作品。在此阶段，学习者在自主探究和互帮互助的过程中，不仅加深了对3D打印的概念理解，也锻炼了合作交流能力，在潜移默化中建立了自信心与满足感，进一步增强了学习的内驱力。

4.应用评价阶段：此阶段是学习者对三维设计学习的一种反馈评价，对前阶段所学的知识与三维作品进行应用。因此，教师需要从3D实体打印、三维社区、设计比赛等多个渠道为学习者提供真实的展示机会，这样能够让学习者感受到自己所设计的作品具有价值，进而从中获得成就感与满足感。在评价过程中，根据评价量规，学生先进行自我评价，然后小组间相互评价提供指导意见，教师也参与评价，评价主体多元化，学生既是评价的客体也是评价的主体。评价的内容不仅仅是最后可视化的作品，还要关注学生的空间思维、创造技能、设计品质、实践能力等维度[5]，考察评估学生综合能力指数。

综上，基于ARCS动机模型的3D打印课堂教学模式遵循一定的工作流程。首先，在教学前阶段通过具体问题情境引发学生对三维设计学习的注意力和兴趣;然后，通过具体的设计目标让学生明白完成三維设计作品与自己有密切的相关性;接着，通过自主探究、小组协作与教师支架等方式让学习者认为自己可以完成相关设计并建立自信心;最后，通过作品展示让学生发现学习的价值，体验到成就感和满足感[6]。

三、基于ARCS教学模式的实践

我校“3D打印创意设计”课程是以信息技术学科为依托，面向七年级学生开放的一门校本课程。由于学生初步接触3D打印，因此选用简洁、实用、易于上手的3D one建模软件作为学生3D打印设计的启蒙工具。在教学实践中落实基于ARCS动机模型的3D打印课堂教学模式相关环节，通过设置丰富又贴近实际生活的实例，由简到繁、由易到难地掌握3D打印创意设计的思路，调动学生学习3D打印的积极性。下面，笔者以“专属挂件设计”一课为例，对教学模式中的各环节进行阐述，从贴近身边的问题出发，引导学生设计一个自己的专属创意挂件并打印出来，通过该课程来激发学习者对3D打印创意设计的兴趣和积极性，学生获得成就感，便于维持学生后续的学习热情。

1.创设生活情境，吸引注意力

在正式上课之前，教师展示两个问题情境：其一，在刚刚举行的秋季运动会上，班级小韩同学的公交卡丢了，可是运动会时所有班级都在操场上，人比较多，不容易找到;其二，在我们的机房内，张老师收集到很多被同学或老师遗忘的U盘，但让人为难的是，无法帮助它们找到主人。学生带着这两个问题情境，引发困惑与思考，展开讨论与头脑风暴，该如何帮助小韩及张老师解决难题呢？

学生课堂初期往往还未产生兴趣。因此，教师在创设情境时要通过问题和作品等引发学生的困惑与悬念，激发学生对三维设计产生探究的欲望及学习动机。同时，3D打印设计是来源于生活的，在教学开始前，从生活中发现需求，创设真实而贴近生活的问题情境，以生活为根，以创造为本，将生活化的情境同3D打印学习有机结合，将抽象知识通俗化、具体化、生活化，从而加强学生的共鸣。

2.设计教学任务，增强相关度

在学生激发了好奇心的情况下继续引导，这就是我们日常生活中经常会遇到的问题，钥匙、公交卡、U盘等小物件随手一放就找不到了，即使有人找到也很难将东西还给主人。我们尝试思考，利用学习的3D打印技术能不能解决生活中这类问题呢？进而切入到本节的主题任务：3D one设计之我的挂件。

在3D打印课堂中任务驱动是常见的教学形式，而其中任务的选择是教学内容设计的关键与灵魂。因此，在引发学习者对学习内容的注意之后，需要让学生感受到利用三维创意设计可以解决生活中存在的实际问题，建立起知识间的联系，将学习内容与学生的生活需求结合起来，体现出学习内容与实际认知的相关性，并产生一定的期望，感受到学习3D打印创意设计是有价值的，让学生在实现自己目标的同时完成教学目标。

3.开展学习活动，建立自信心

在学生熟悉了教学内容后，教师展示已打印使用的3D作品：即带有老师姓名牌的钥匙扣挂件，并和同学们一起分析其结构及制作过程。此时则可以为学生提供明确的目标，即完成属于自己的挂件，学生可以预想到通过学习自己将获得的成果。教学目标的达成需要将目标分解成各个小任务，逐层递进，通过教师给予的任务单，学生可以明确方向。另外，任务单的设置也要具有层次性，除了要有所有同学都应完成的基础任务即基本挂件的设计创建;也要有具有挑战性的小组任务即创意挂件的综合制作，这样不仅能有效控制学习方向，还有利于增强学习者信心。同时，在这个过程中教师要及时巡视发现问题，遇到困难的同学可以向小组、老师或者智能软件等寻求帮助，获得成功的体验。

开展学习活动是3D创意设计课程教学的主要环节，在此阶段通过教师提供的学习目标，给予适宜的资源和技能的支持等途径，让每一个学生都能够有机会去体验成功的喜悦，建立对3D打印学习的自信心，进一步维持学习动机。

4.多元化评价，提升满足感

在课堂的最后环节，学生将自己的作品上传到青少年三维社区平台，教师引导各小组按照三维创意设计评价表从学习过程、知识理解、产品设计三个方面进行综合评价，指出作品及设计过程中的优点与不足，教师再根据学生们的评价进行总结。同时，未能在课上展示的作品可以在后续上传至社区平台，供更多的老師和同学进行查看、点赞与点评;教师将优秀作品通过3D打印机变成实体进行展览，学生在感叹优秀作品巧妙的同时积累经验;在适当的机会还会参加区、市组织的3D打印创意设计比赛，带着自己的作品走出班级、走出学校，走向更高的平台。

在3D打印学习中不仅要关注操作技能的学习，更要重视评价环节部分，以期达到学以致用、以评促学的效果。将评价环节从课上延伸到课下，通过各方面渗透让学习者体验学习三维设计的成就感。学习者在解决生活问题的过程中，于润物无声中唤醒创造的愿望和梦想，促进了学生综合创新能力的培养。

“3D打印创意设计”是一门实践性与应用性很强的课程，将ARCS动机模型与3D打印创意设计教学实践相结合，从注意、相关性、自信心与满意度四要素出发，设计适合该课程的教学策略，形成一套有利于激发并维持学生学习动机的教学方案、教学资源与教学方法。

[本文系南京市教育科学规划第十一期个人课题“基于ARCS动机模型初中3D打印教学实践研究”（项目编号：Dr3235）阶段性研究成果]

[参考文献]

[1]刘金鹏.3D打印课程，你关注学生核心素养了吗[J].中小学信息技术教育，2017（03）：66-68.

[2][4]周亚运. ARCS动机设计模型在高中信息技术课堂中的应用研究[D].杭州：浙江师范大学，2016.

[3]杨帆.基于ARCS动机模型的初中英语课堂教学研究[J].教育观察，2013（07）：41-43.

[5]王昊.3D打印技术的创意实体课程设计探究[J].中国信息技术教育，2019（23）：80-82.

[6]包艳丽.ARCS模式在计算机公共课教学中的应用研究[J].课程教育研究，2016（35）：48-49.