手機支架3D創意設計

管端梅

課例特色

STEM教育旨在培養未來卓越擔當人才，依賴于情感和思維交互的創造力，兼容不同學科和領域知識，激發學生專業層次的籌劃型實體思維。手機已成為日常生活必不可少的物品，而手機支架能夠讓手機使用更加方便。設計一個實用又好看的手機支架，是情感價值的體現。基于STEM課程設計的理念、PBL教學設計理論，結合筆者在海安市實驗小學對STEM課程的實踐情況，本課題以“設計手機支架”為小的切入點，以“調查一探索”循環、“設計-再設計”循環為理論支撐，提升了學生的學習興趣，激發了學生的創造潛能。

教學目標

1.讓學生在此過程中能夠對設計流程和規范有初步體驗。

2.引導學生關注手機支架使用者的用戶體驗，提升用戶體驗質量。

3.從二維到三維，使學生虛無的想法、創意變成看得見的實體。

4.使學生在想象與創造的空間里實現飛一般的成長。

教學重點與難點

教學重點

創新設計手機支架造型，實現多想法多用途的融合。

教學難點在Autodesk 123D Design中。使用相應指令完成建模設計。

教學過程

一、情境導入

1.提出問題

教師引導學生回憶現有手機支架的優缺點并進行對比，為接下來的作品設計埋下了一顆種子，然后通過一些外界因素來讓這顆種子發芽。

2.師生角色扮演

教師當設計公司的老板，接到一個大額訂單，讓全班學生擔任設計師來設計一個獨一無二限量版的手機支架，從實用性、便攜性、外觀和使用材質考慮，采納的設計師將獲得豐厚的回報。學生容易接受這樣的情境，積極動手設計。

3.教師課中及時介入

手機支架為什么能支撐手機？是怎樣的原理？教師事先調查和查閱資料，向學生介紹設計的原理，對學生設計過程中發現的問題及時指導和分析，修補和改進學生原有知識結構，引導學生像設計師一樣思考，完成設計的第一步。

二、想法成形

學生通過頭腦風暴快速產生大量的點子，形成最終方案。學生的作品設計分為兩種類型：顏值型和功能型。學生設計的側重點不同，所呈現的手機支架的總體結構必然有所區別。顏值型的支架更注重外觀的設計，在實現基本功能的基礎上，外觀上的設計更勝一籌，如圖1.

功能型的設計者在手機支架上大做文章，在支架附屬功能方面（如圖2），讓手機支架越來越智能化和綠色化：安上CIGS薄膜太陽能芯片的太陽能電池板，有陽光就能充電;加上手電筒，變成隨身攜帶的照明燈;加上自拍桿;加上無線感應智能快充，一放即充，方便快捷;設計成帶鏡子的小型錢包，讓手機支架更生活化;設計四個桿子，多處調節最終能夠達成想要的傾斜度;等等。

三、思維進階

紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。如何在建模軟件中做出一模一樣的作品呢？需要在建模軟件里先畫出平面草圖、基本框架，再進行三維拉伸或扭曲。

根據學生的前期圖紙建模，我們發現很多學生的設計都是分段式的，這時候學生會自主地把整體分解為多個部分，分批建模，最后組裝。這也考驗了學生整體數據統計和分析能力，雖然是一個小的項目，卻也從各個角度和細節考驗著學生的核心素養。學生會用筆在紙上記錄數據，確保每個部分最后組裝時能夠契合。

整個項目需要一些時間，先是設想，然后下筆、修改。教師只是一個旁觀者和適時的介入者，學生為主體，手機支架為主題，畫畫為技能，創意為主導，電腦操作為手段，建模軟件為工具，學生收獲的不僅僅是項目本身的真實反饋，更是自己內心和心智的真實質變。

四、3D建橫

學生是天生的創造者，3D打印的設計軟件很多，我們選用的是Autodesk 123D Design，界面簡潔無冗余，操作也比較簡單，適合小學生接受新事物的心理過程，滿足了學生基礎操作的需求。學生使用該軟件容易上手，也容易產生共鳴。

畫草圖、拉伸、倒圓角、鏡像、陣列、偏移曲線、掃掠、合并組合……因為學生設計的作品樣式不同，形狀不同，所需要的操作指令不盡相同。具體的體系，具體的目標，學生有章可循，才能做出好的作品。所以，教師要引導學生建立作品的框架，粗加工、深加工，再精雕細琢，將技術思維貫穿其中，以匠人之心做好每一件事。

基礎框架搭好后（如圖3），我們該如何像草圖設計的那樣做出類似或更好的作品呢？教師可引導學生加入工程設計的元素（如圖4）。如有的學生添加了裝杯子的圓孔，既能通過杯子等增加手機支架的重量，也能防止手機后翻;還有的學生給手機設計躺椅式的手機支架、筆筒式的手機支架等多功能的手機支架。教師鼓勵學生多搭建模型，通過生活中的原材料來豐富模型，把作品做得更細致完善。

教學反思

3D建模是作品呈現最重要的環節，尺寸是否匹配各種類型的手機，每個設計區域的尺寸是否貼合設計需要，能不能真正固定住手機，這些問題一直考驗著學生的思維。設計得再好看、再精致，會不會華而不實？最終手機支架的作用能不能體現出來，會不會最終淪為裝飾品，比如筆筒或玩具呢？

學生通過切片軟件Cura，轉換成3D打印機能夠真正識別和執行的數據文件，更重要的是對自己作品進行最終的修飾。有些學生建模時沒有考慮打印機能夠打印的實際長寬高，所以需要在切片軟件中進行相應的縮放和參數設置，這一部分顯得尤其重要。但是在這個項目中，我更多地關注了學生作品的設計樣式和新穎度，對作品尺寸關注得不多，導致學生最后不能成功地打印成品，要么太小，要么太大，需要進行二次修改和多次微調。

教學點評

蓋教育云者，固授人以學識、技能而使之能生存于世界也。僅以講求實用之知能者為限，亦猶實業教育也。PBL學習運用復雜、真實的生活項目，同時又與課程內容緊密相關，是促進和提供學習經驗的一種教學方法。3D打印作為智慧教育時代推動教育改革的重要利器進入小學生的課堂，如何開展活動，如何讓學生在項目化學習中得到能力培養和提升，開辟個性化學習空間，豐富課堂學習樣態，拓展創新智造形式，是我們一線教師應該思考的問題。期待3D打印技術通過教育體現其作用，提升其價值，希望本研究能為今后的課程建設與研究提供一些小小的借鑒。