自制烏篷船

曹瑩瑩

教學背景

人類社會進入21世紀后，信息化浪潮席卷全球，以云計算、大數據、物聯網、移動互聯網以及3D打印等技術為代表的先進信息技術對社會經濟發展產生了深刻影響，日益改變著我們的生活方式，并且已經影響了學校教育與人才培養方式。基礎教育逐步信息化的發展趨勢，反映了信息時代帶來的變化與挑戰。

本節課將生活中的常見問題引入課堂，探討船能夠漂浮在水面的影響因素，并通過分析船體結構，融入3D打印技術，實現實物再現。課堂利用三維設計及3D打印技術，使得學生可以更好地理解船的結構并展示個人創意構思，進行設計、渲染、制作及搭建。學生在三維設計的過程中可以更加深入地了解作品的結構及原理，更快速地進行方案及結構優化，提升自身設計水平，培養技術素養。

教學目標

了解影響浮力大小的因素;認識船體基本結構;使用三維軟件設計，培養創新和物化能力。

教學重點與難點

教學重點 探究影響浮力大小的因素。

教學難點 船體基本結構及設計。

教學準備

多媒體機，水盆，不同密度的水，鐵塊，3D打印小船，3DOne Plus軟件，3D打印機。

教學過程

一、課程導入

教師播放鐵船浮在水中的視頻。

師：為什么鐵塊放入水中會沉底，鐵船反而能漂浮在水面上？

學生交流討論。師生討論，思考探究。

二、實踐探究

教師在水盆里分別放入足量的淡水和鹽水，帶領學生依次將鐵塊、3D打印小船按壓入水中，進行多次實驗，探討影響浮力大小的因素及船體基本結構。

三、總結探究結果

師：通過剛才的探究我們發現，影響物體在水中浮力大小的因素有水的密度及物體排開水的體積;船體基本結構包括船舷、底板、船篷等，如圖1。

四、制作步驟

1.選擇草圖繪制—橢圓命令（160mm×40mm）;選擇草圖繪制—直線命令，分割橢圓;選擇草圖編輯，單擊修剪命令。如圖2，繪制船舷輪廓。

2.選擇特征造型—拉伸命令，拉伸厚度為3mm，如圖3，船舷繪制完成。

3.選擇基本編輯—陣列命令（線性陣列，2個，方向），如圖4，繪制對稱船舷。

4.同前三步，繪制橢圓底板，拉伸高度為37mm;選擇特殊功能—抽殼命令，向內抽殼，厚度可設為-1.5mm，開放面為頂面，如圖5。

5.選擇組合編輯命令，加運算，將船舷與底板組合在一起，如圖6。

6.選擇草圖繪制—矩形命令（45mm×40mm）;選擇特征造型—拉伸命令;選擇基本實體—六面體（減運算）命令。如圖7，繪制鏤窗船篷。

7.選擇基本編輯—陣列命令（線性陣列，2個，方向），如圖8，繪制對稱鏤窗船篷。

8.選擇基本實體—圓柱體命令，繪制篷頂。將圓柱體進行切割，選擇基本編輯—移動命令和縮放命令，調節篷頂，如圖9。

9.選擇基本實體—圓柱體命令;選擇組合編輯—減運算，繪制彎頂船篷;選擇基本實體—六面體命令，繪制船板;選擇底邊工具欄中渲染模式—消隱命令，顯示繪制效果，如圖10。

10.選擇顏色，進行相應色調的渲染，如圖11。

五、作品展示

學生輪流展示作品，設計作品符合船體基本結構，且部分學生創意新穎，船體包含多功能設計。

教學反思

利用三維設計軟件進行作品設計可以更好地將學生的創意展現出來，培養學生的圖形表達能力。同時，采用3D打印，可以更快速地將三維設計作品轉換為實物，提升學生學習的興趣。

本課程使學生了解影響浮力大小的因素，學會使用三維設計軟件進行創意設計，增強學生綜合運用所學知識的能力，強調學生將創意物化。通過設計的一般過程，增強學生的實踐創新意識和動手意識，提高創意實現能力。

曹瑩瑩 畢業于首都師范大學，碩士研究生，現任北京市通州區運河中學造物坊社團教師，教授創客系列課程。多次參加教學設計和課堂教學比賽，指導學生多次在科技創新類比賽中取得優異的成績，如2018年三維設計與成型比賽北京市一等獎，2018年創客奧斯卡比賽最佳人文獎，2019年全國未來工程師比賽創意微拍全國二等獎，創意花窗全國三等獎，等等。