3D打印系列課程

陳毅 湖南省長沙市長郡梅溪湖中學(xué)通用技術(shù)教師，擔任學(xué)校機器人社團、3D打印社團教練。2017年獲得長沙市通用技術(shù)優(yōu)秀教研工作者稱號，2018年在湖南省通用技術(shù)現(xiàn)場賽課活動中獲得一等獎， 2018年參加中央電教館新媒體新技術(shù)課例展示活動獲得全國三等獎。輔導(dǎo)學(xué)生參加科技創(chuàng)新、創(chuàng)客、3D打印等比賽獲得國家級獎勵四項，省級獎勵十余項，市級獎勵二十余項，多次被評為創(chuàng)客、機器人、3D打印等比賽的優(yōu)秀指導(dǎo)教師。

教學(xué)背景

隨著社會的不斷發(fā)展，國家對科技和創(chuàng)新的重視，教育體制的不斷完善，各地中小學(xué)校越來越重視對學(xué)生的創(chuàng)新教育，開設(shè)了3D打印、三維設(shè)計等相關(guān)課程。我校在創(chuàng)新教育教學(xué)實踐過程中，隨著教學(xué)計劃的不斷更新和完善，于2017年開設(shè)了3D打印課程，并利用三維設(shè)計軟件3DOne進行教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計和動手實踐能力。本課是3D打印系列課程中的一節(jié)。

我校3D打印課程教學(xué)采用的是項目式教學(xué)，一節(jié)課，一個項目，一個作品，課程內(nèi)容比較精煉。本課是通過學(xué)習(xí)創(chuàng)意花瓶的繪制，讓學(xué)生能利用陣列命令快速構(gòu)成比較復(fù)雜、具有一定規(guī)律的三維圖形，從而提高繪圖效率和繪圖技巧。

教學(xué)目標

知識與技能 學(xué)會使用陣列命令，了解陣列的三種類型及其應(yīng)用。

過程與方法 通過三維設(shè)計軟件設(shè)計創(chuàng)意花瓶，掌握創(chuàng)意花瓶設(shè)計成型的方法。

情感態(tài)度與價值觀 通過對創(chuàng)意花瓶設(shè)計的學(xué)習(xí)，能遷移知識，探究其他同類型物品的繪制。

教學(xué)重點與難點

教學(xué)重點 1.了解陣列的三種類型及其應(yīng)用。2.能根據(jù)繪圖需要，合理地繪制輔助體。

教學(xué)難點 能根據(jù)花瓶結(jié)構(gòu)，合理地使用陣列命令和旋轉(zhuǎn)調(diào)整陣列物體的擺放角度。

教學(xué)策略

1.利用精美的圖片、微視頻和實物激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望。

2.采用演示法、問答法引導(dǎo)學(xué)生思考、討論，讓學(xué)生了解陣列命令的使用。

3.通過個性化輔導(dǎo)，讓學(xué)生掌握創(chuàng)意花瓶的繪制。

4.通過展示學(xué)生作品，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

教學(xué)過程

一、問題引入

教師展示3D打印的鏤空花瓶，并提出“這樣的創(chuàng)意花瓶是怎么做出來的呢？”這一問題，讓學(xué)生通過分析花瓶設(shè)計成型過程，進行回答。

設(shè)計意圖：通過3D打印的實物花瓶展示激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣;通過對花瓶結(jié)構(gòu)的探究，分析花瓶的成型規(guī)律——圓環(huán)的規(guī)則排列，從而引出本課的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容——陣列命令。

二、重點微視

播放微視頻《陣列命令的類型及應(yīng)用》，通過視頻讓學(xué)生了解陣列命令的三種形式——線性陣列、圓形陣列、在曲線上陣列，并了解其應(yīng)用方法。

1.線性陣列：在一個方向或兩個相互垂直的直線方向上生成的陣列特征，主要參數(shù)為方向和線性陣列的長度。

2.圓形陣列：對圖形進行圓周陣列，主要參數(shù)為陣列的圓心軸和個數(shù)。

3.在曲線上陣列：在一條曲線上將圖形進行陣列，主要參數(shù)為邊界和間距。

設(shè)計意圖：利用微視頻，激發(fā)和保持學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生了解陣列命令的使用。

三、高效探究

學(xué)生分組探究鏤空花瓶的設(shè)計過程，并展示其方案。教師總結(jié)并點評學(xué)生提出的方案，并演示鏤空花瓶繪制過程。

四、演示操作步驟

1.在基準網(wǎng)格面繪制草圖

在視圖導(dǎo)航器中選擇上視圖，利用草圖繪制中的“通過點繪制曲線”命令，選取坐標點繪制花瓶側(cè)邊線，然后再單擊確定，退出草圖。

2.繪制圓環(huán)

在“基本實體”命令中選擇“圓環(huán)體”，圓環(huán)中心選擇花瓶側(cè)邊線的頂端，圓環(huán)外半徑輸入5，內(nèi)半徑為1，點擊確定。

3.移動圓環(huán)

在“基本編輯”中選擇“移動”，選擇“動態(tài)移動”，將圓環(huán)體旋轉(zhuǎn)到與花瓶頂端側(cè)邊線方向一致。

4.陣列圓環(huán)

在“基本編輯”中選擇“陣列”，選擇“在曲線上陣列”，基體選擇圓環(huán)，間距根據(jù)圓環(huán)大小調(diào)整（圓環(huán)與圓環(huán)之間的一邊重合連接即可），數(shù)量是將曲線上鋪滿就可，然后隱藏花瓶側(cè)邊線。

在“基本實體”中選擇“六面體”，放置在陣列圓環(huán)的左面，方便花瓶旋轉(zhuǎn)陣列時選取中心線（軸的選取影響花瓶大小）。

在“基本編輯”中選擇“陣列，”選擇“環(huán)形陣列”，基體選擇所有的圓環(huán)，陣列方向選擇六面體與網(wǎng)格平面所接觸的線。

5.加花瓶底座

在“基本實體”中選擇“圓柱”，半徑大小剛好合乎花瓶底部大小，厚度設(shè)為3，將花瓶底部移動到花瓶中心。隱藏六面體，上色。

設(shè)計意圖：通過安排學(xué)生思考和探究鏤空花瓶的繪制，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和空間思維，教師通過演示、示范，讓學(xué)生了解陣列命令的使用和鏤空花瓶的制作。

五、幸福創(chuàng)造

學(xué)生自主制作，教師巡視指導(dǎo)。學(xué)生通過創(chuàng)意花瓶的動手制作，掌握陣列命令的使用。

六、幸福分享

教師通過屏幕墻功能展示學(xué)生的作品，讓學(xué)生和教師共同賞析點評。

設(shè)計意圖：通過展示、分享，增強學(xué)生的工程思維、創(chuàng)新設(shè)計和圖樣表達能力，提升學(xué)生的核心素養(yǎng)，同時檢測學(xué)生對本課的掌握程度。

七、歸納小結(jié)

陣列是一個強大的功能，我們可以陣列出許多有創(chuàng)意的物品，比如我們繪制房屋時的樓層，繪制桌子時的桌腳，等等。還有許多規(guī)則排列的物品，都可以使用陣列，學(xué)生在應(yīng)用時，要合理分析。

教學(xué)反思

課程的引入要更加新穎，課程教學(xué)過程中，注意對設(shè)計制作的物品結(jié)構(gòu)的分析，培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力，也要加強學(xué)生自己分類、歸納的能力。教學(xué)過程中要多組織學(xué)生進行小組探究活動，提升學(xué)生的交流與合作能力。另外學(xué)生展示時盡量讓學(xué)生上臺來講解。

（本課件由i3DOne青少年三維創(chuàng)意社區(qū)推薦）