3D創意設計

宋文利 遼寧省本溪市南一小學科學教師，兼任學校科技輔導員，一級教師。2018年秋開始學習3DOne軟件，被i3DOne青少年三維創意社區授予“優秀創客導師”稱號。組建了學校3D創客社團，帶領社團學生在第三十四屆遼寧省青少年科技創新大賽中榮獲二等獎，個人也獲得科技教育活動項目省級二等獎。

教學背景

中共中央、國務院《關于深化教育教學改革全面提高義務教育質量的意見》中明確指出：“樹立科學的教育質量觀，深化改革，構建德智體美勞全面培養的教育體系，健全立德樹人落實機制，著力在堅定理想信念、厚植愛國主義情懷、加強品德修養、增長知識見識、培養奮斗精神、增強綜合素質上下功夫。堅持德育為先，教育引導學生愛黨愛國愛人民愛社會主義;堅持全面發展，為學生終身發展奠基;堅持面向全體，辦好每所學校、教好每名學生;堅持知行合一，讓學生成為生活和學習的主人。”學生綜合素養的培養離不開日常生活能力、勞動能力的培養。學生可以在生活和日常勞動鍛煉中將習得的科學文化知識學以致用，或者在此基礎上產生創新的靈感，用自己的小發明和小創造去改進身邊的工具，使生活變得更加輕松而美好。

教室中的飲水機給同學們課間喝熱水提供了方便，但是把重約20公斤且沒有抓手的桶裝水從一樓存水處搬運到樓上的教室可是一個力氣活。以前總是得有好幾個大力士的學生輪換著或抬或抱，費勁力氣才能完成這個任務。食堂兩個阿姨用轉運箱抬蔬菜啟發了我們，我校創客社團師生用3DOne設計了一款簡易抬桶裝水的裝置，并且用實物把它搭建出來，現在同學們抬20公斤的桶裝水上樓變成了輕而易舉的事情。

教學目標

知識與技能 學習使用3DOne軟件中的草圖繪制、草圖編輯，特征造型中的拉伸、掃掠、DE面偏移等完成繪圖，用圓角或者倒角命令修飾作品，用材質渲染美化作品。

過程與方法 通過對抬桶裝水問題的思考，給出適合校園環境的解決方案，利用3DOne軟件實現作品設計和改進完善并最終用實物搭建完成作品，服務于同學們的日常生活。

情感態度與價值觀 培養學生熱愛集體、熱愛勞動的思想情操，并能將科學文化知識學以致用，讓生活變得輕松而美好。

教學重點與難點

教學重點 能利用陀螺儀和輔助六面體完成繪圖平面的切換和陣列方向調整，能利用草圖編輯中的鏡像命令簡化繪圖過程。

教學難點 在利用3DOne軟件設計作品過程中，要考慮到實物搭建過程中材料的使用，關注技術細節。

教學過程

一、談話導入

教師邀請參加過徒手搬運桶裝水的學生發言，談談搬運的過程和感受：我們每天都用教室中的飲水機喝水，很便利，但是桶裝水圓圓的，沒有抓手，約20公斤重。我們把它從一樓存水處搬運到樓上的教室，需要好幾個力氣大的同學輪流著或抬或抱，費勁力氣才能搬到飲水機處。搬運過程太累了，需要休息時還得仔細調整角度，才能將其安全穩妥地放下，有時候甚至會傷到自己。

師生頭腦風暴，共同討論解決方案。方案一：可用混輪組吊升，理論上可以，但是考慮到校園安全問題，不太可行;方案二：可利用運水工人使用的拎水桶的卡環工具，但是小學生的腕力不足;方案三：有學生提議參考食堂阿姨搬運蔬菜的轉運箱，利用3DOne軟件自主設計“抬水工具”圖紙，再想辦法搭建出來。

不言而喻，方案三成為了受歡迎的備選方案。

二、小試牛刀，初畫草圖

有了初步方案后，我請學生先用鉛筆和紙，簡單勾勒出設計草圖，再用3DOne軟件完成自己的設計作品。然后挑選出最佳作品，并請創作者分享自己的設計思路。

楊云馳同學用最快的速度完成了下圖的作品設計，如圖1。

楊云馳在教師機上向全體學生演示了自己用3DOne軟件設計作品的過程，如下所示：

1.用草圖繪制長方形底板后，用圓角命令修飾四角。

2.用草圖繪制底板四角上小圓孔，辦法是一角繪制小圓后拉伸陣列到四角，然后減運算。

3.用基本實體中圓柱體設計框架和圍欄，先繪制一處，然后陣列出其余部分，也可用Ctrl+C原位復制后再用移動命令調整到需要位置，如圖2。

4.用草圖繪制中圓弧命令加掃掠命令完成提手設計，并用移動命令調整角度后鏡像出對面部分，如圖3。

5.用基本實體中圓柱體拉伸后繪制水桶，用淺藍透明色完成顏色渲染。

三、實物搭建試用并繼續改進

學生們找了一些材料，然后在王銳老師的幫助下開始搭建作品。我們利用了鐵絲、舊膠管和廢舊學生座椅上拆下的板子，王老師將板凳板和鐵絲連接，利用膠管套做把手，用舊的椅背板做底座（四個邊角各打一個孔眼），用鐵絲穿過四個孔眼，形成高45cm的圍欄，圍欄的四個頂點連接在另一根鐵絲圍成的直徑40cm的圓周上，再給圍欄兩側裝上帶有塑料套管的把手，簡易抬水裝置就做好了。這個裝置使抬水變得更方便省力，即使力氣小一點的兩個中年級學生也能把水抬回教室。

如果抬累了需要休息，也能很平穩地放下來，不用因為擔心水桶滾落而小心地去調整角度了，如圖4。

抬水裝置制作完成后，在學校使用階段得到了師生的一致好評。不過在使用過程中，我們發現，如果將四面圍合的圍欄打開一面，做成開門的話，上下水桶時就不用抬高，會更加方便省力。還有一點可改進的是，在底板下面加上輪子，這樣在平地的移動就更省力了。

在下一次的創客社團活動課上，我請學生們對楊云馳設計的作品進行修改，我們師生一起完成了下面的作品，并再一次在王銳老師的幫助下搭建出來，如圖6。

后來，我們帶著這個作品參加了第34屆遼寧省青少年科技創新大賽，獲得了二等獎。這個抬水工具也一直在我校“服役”，給大家帶來了方便。

教學反思

這是一次多名師生共同參與的綜合實踐課程。因為貼近學習與生活的需要，所以學生們都很熱情地參與其中。通過設計這個抬水神器，學生將所學和所用緊密結合起來，真正體會到了成功的喜悅，也感謝3DOne軟件助力我們完成作品設計。