小學生3D模型制作教學的研究

摘 要：在小學生中開展3D模型制作的教學是對信息技術教學的補充，是加強信息技術綜合應用和學科創新的有益工具。三維空間思維的發展極大地豐富了學生的想象力，將想象變成可能。3D Builder軟件易學易用，3D模型設計，貼合小學生的直觀感受，學生的三維創造性思維得到了很好的發展。

關鍵詞：信息技術 3D三維 3D Builder 教學

研究背景：小學生信息技術教學中要加強信息技術在生活和創新中的應用。信息技術學科創新，讓學習更有意義，能幫助自己綜合應用信息技術知識。能快速地將自己的創意進行展現和實踐。信息技術知識要拓展，要學科創新，就要有新的內容。現在最流行的就是3D打印，電腦3D模型制作。電腦3D模型制作也是創客實踐活動的重要內容。3D制作軟件，現在都是可視化的，操作方便，易學易用。[1]

研究意義：2D是平面圖形，3D是三維圖形。小學生在2D平面畫圖中將信息技術知識應用到3D模型制作中，是一個創造思維的提升和飛躍。三維空間思維的發展極大地豐富了學生的想象力，將想象變成實物，通過3D模型的創新制作和應用，極大地開闊了學生的視野，學生的創造力將得到長足的發展。電腦3D模型的制作，在軟件中以相機的角度來調整不同的位置，從而來觀察物體，空間觀念很強。通過3D模型的制作，帶領學生進入三維的空間，開拓了學生的思維，啟迪了智慧。[2]

研究過程：

一、教學軟件的選用

3D是 Three-Dimensional的縮寫，意為三維立體圖形。3D軟件可以制作三維立體圖形。3D軟件可選用的很多，而簡單方便，易學習的有3D one，123D Design，3D Builder，Tinkercad等等。 Tinkercad是AutoCAD公司的在線三維設計軟件，需要在網頁上進行登錄、設計，功能相對簡單，操作也方便，但由于網絡原因，打開很慢。123D Design軟件也是AutoCAD公司產品，已經停止開發了，這款軟件操作稍微有點復雜，有草圖設計和曲面設計，使用的人也多。3D one是廣州中望龍騰軟件股份有限公司的產品，產品和123D Design類似，該公司擴展和發展了該軟件，增加和豐富了一些電子整合和編程項目，但是該軟件屬于收費項目。這幾個軟件我都使用過，經過使用和對比，在教學活動的開展和研究中，我選用了三維制作軟件3D Builder。3D Builder這款軟件由微軟開發，是windows10系統自帶軟件，方便在學生中普及，軟件還在不斷升級更新，不擔心斷層，也最適合小學生快速上手，而且，這款軟件一是免費，二是操作簡單、易上手，三是功能基本豐富，四是滿足教學需求，也非常適合小學生操作學習，五是比較貼近學生的直觀感受。

二、教學研究的必要性

小學生畫圖信息技術教學中，對于畫圖，一直處于2D狀態，學生用線條繪畫出各種創意畫，并涂上自己喜歡的顏色。繪畫是一種夢想，是展現自我內心豐富世界的最有效的表現形式，繪畫是世界的，更是世界傳統文化中，最美的語言符號。在信息技術時代，電腦繪畫更是對傳統文化的有益補充，小學生的電腦繪畫夢想，將與時俱進。教師作為引領者，任重而道遠。教師只有通過課題研究，將成果應用于教學，才能成就光榮與夢想。

繪畫是世界的傳統文化，是世界性的語言，來源于生活，回歸于大自然。在信息技術快速發展的今天，精美的平面海報和動畫電影，都離不開繪畫這一藝術。繪畫需要一定的素養和天賦，基礎從學生時代起就要培養。

從2D到3D，是思維空間的提升，可以使學生想象力走向更開闊的境界。把平面變成立體，是一種偉大的創造力，學生豐富的想象力需要這把開通3D的鑰匙。學習3D模型的制作是信息技術教學活動中最重要的拓展，3D模型的制作，創造了思維，改變了思維，發展了思維，是信息技術應用于學科創新最重要的工具，是教學創客活動3D打印中最重要的組成部分。

在教學活動中，不僅要學習知識，發展知識，還要應用知識于學習生活之中，這樣才能取得進步，才能推動社會的發展。科學是第一生產力。不滿足是向上的車輪。教師要與時俱進，深入發展信息技術核心素養，開展富有創新的教學活動，展現每一個學生心中的美。[3]

三、教學研究過程

開展3D教學活動，首先要學習和了解3D軟件。其次開展教學活動要符合學生的認知規律，由淺入深地進行。通過設計主題教學活動，將知識點滲透于教學之中，提高學生的興趣，在快樂中學習。

1.根據教學實踐，設計主題教學活動，將知識點按接受順序，設計成教學設計，并形成如下教學目錄。

（1）漂亮的房子（主要學習插入新物體、移動物體、相機視角角度的轉換）

（2）彩色鉛筆（主要學習對物體的縮放、組合、復制、拆分物體、物體顏色）

（3）汽車總動員（主要學習對物體的旋轉、移動、組合、復制）

（4）小小木匠（主要學習相交的兩個物體的減去，生成第二個物體）

（5）漂亮的杯子（主要學習在物體內部進行挖洞，掏空物體內部，應用物體材料和涂色）

（6）小小印章（主要學習在物體上進行浮雕的設計）

（7）灑水壺（綜合應用練習、挖洞）

（8）直沖云霄（綜合應用練習，制作C919大飛機模型）

（9）彩色風扇（綜合應用練習，制作風扇模型）

（10）彈起我心愛的吉他（高階綜合應用練習，制作吉他模型）

2.案例：3D Builder教學設計

課題：2《彩色鉛筆》

學習內容：

2.1.學習拆分功能來分割物體。

2.2.學習組合，將多個物體組合成一組。

2.3.學習縮放功能，來將物體進行大小的調整。

2.4.學習通過復制，得到第二個物體。

知識點：

2.1.拆分。

2.2.縮放。

2.3.組合。

2.4.復制。

學習過程：

2.1.分析鉛筆模型。

拿出鉛筆，分析鉛筆由哪些3D物體組成。（圓柱圖、錐形）

2.2.制作鉛筆3D模型。

2.2.1.插入圓柱圖。

2.2.2.選擇圓柱圖，將箭頭屬性調整為縮放，并調整圓柱的高度為一支鉛筆的高度。

2.2.3.插入圓錐，并移動到圓柱頂端，并調整好圓錐的高度。

2.2.4.選中圓柱，在編輯菜單里選擇拆分，將圓柱拆分為兩部分。分割出鉛

筆橡皮部分。

中間綠色部分為拆分平面，默認是中間位置，拖動綠色分割平面向下移動，改變分割位置，調整合適后，保留兩者，然后點拆分，完成對物體的拆分，拆分出橡皮部分。

2.2.5.選中圓錐，對圓錐進行拆分，分割出鉛筆芯部分。

2.2.6.顏色。選擇全部，然后在顏色里對各部分填上喜歡的顏色。

2.2.7.選擇全部，然后點擊組合，將各部分組合成一組。

2.2.8.選擇鉛筆，在對象菜單里點第一個復制，得到每二支鉛筆，并改變第二支鉛筆的顏色。如此步驟，可以得到好多支鉛筆。

2.3.實踐練習。

制作文具盒和鉛筆。

2.4.教師總結。

通過圓柱圖和錐形圖來制作鉛筆，學習對物體的拆分并分別涂色，組合多個物體，并復制出多個目標物體。通過這些技能的學習，我們還可以制作出更多的物體來。

2.5.交流評價。

對學生的作品進行點評。

3.設計主題教學活動

教學設計活動中，對于每一個模型制作，要貼近于學生的生活實際，有綜合應用價值，每個主題教學活動都包含幾個知識點。學習過程循序漸進。在制作模型，建立模型的教學中，將軟件的知識點融入其中，簡單好學，成效快。學生設計的作品多種多樣，展現學生心中的美好，學生的創造力得到了提高，學生的設計不再是簡單的模仿，而是有意的創新和創造。

4.綜合應用實踐

3.建模，很好地綜合應用了信息技術知識，可以更好地發揮學生的創造力。3D建模的應用，還可以配合智能硬件，進行智能化的模型創作。通過3D打印機，可以將3D模型快速地進行打印，3D打印機提高了生產效率。信息技術知識的綜合應用，很好地發展了學生的思維空間，提高和發展了學生的創造力。3D打印的輔助，可以展現出一個實體，學生的創造力得到了成果，激發了學生的創造和創新熱情，也更快樂地學習。

四、教學研究總結：

通過開展3D Builder教學活動的研究，總結了教學方法和教學設計，不斷拓展了學生的學習創造性，將更多的夢想通過3D打印來實現。通過開展小學生3D模型制作的教學活動，信息技術教學創新提升了一個階段，教師的教科研水平得到了提升，校本研修多了一份資料，學生開闊了視野，學生的創新創造能力有了施展之處。學生從3D模型作品中得到了收獲的喜悅，學生的信息技術綜合應用能力得到了提升。3D模型可以打印出來，也可以在電腦上360度展示，也可能在電腦上進行圖示，打印平面圖紙。繪畫教學從2D到3D，學生的應用能力得到了很大的提升，學生的思維也進行了轉變，一些創意也能得到實現，學生很喜歡制作3D模型，從制作過程中，學生得到了快樂，信息技術知識綜合應用能力有了施展之處，教師的學科創新也有了質的提升。教師開展教育科研，并將教育科研的成果再應用于教學之中，這樣教學相長，可以極大地提升教育質量，結出教育碩果。

參考文獻

[1]微軟，《3DBuilder用戶手冊》，https：//developer.microsoft.com/zh-cn/windows/hardware/3d-print/3d-builder-users-guide

[2]廣州中望龍騰軟件股份有限公司，《3DOnePlus入門視頻》.

[3]何余東.青少年3D打印課程——用123DDesign建模[M].清華大學出版社，2017.

作者簡介

任強（1978.01—），男，漢族，陜西西安人，西安市蓮湖區金光門小學，中小學一級教師，研究方向：小學信息技術教學研究。