1、生活中的生活中的 3D3D 【教材分析】【教材分析】 本课是一节 3D 建模的综合运用课，以设计、制作棋子为例解决生活中的实 际问题， 激发学生的创作热情。 设计并制作棋子的过程包括前期测量、 绘制草图、 设计棋子、保存文件和切片打印这五个部分。 【学情分析】【学情分析】 本课的授课对象是五年级的学生，他们的生活经验比较丰富，通过前期的学 习也有了一定的 3D 建模基础。 教师在课堂中不仅仅要关注学生建模软件的学习， 还要培养学生的动手能力和设计思维的培养。 【教学目标与要求】【教学目标与要求】 1. 学会在实体表面上制作文字的方法。 2. 了解用 3D 打印技术解决生活中实际问题的过程与方法
2、， 培养学生计算思 维能力。 3. 通过制作棋子，在从设想到设计草图再到打印实物的过程中，培养学生 的创新能力。 【教学重点与难点】【教学重点与难点】 重点：重点： 1. 草图的组成，及绘制草图的方法。 2. 掌握“投影”按钮及输入文字的使用方法。 难点：难点：培养学生的设计思维，将想象变为实物。 【教学方法与手段】【教学方法与手段】 讲授教学法、演示教学法、探究教学法。 【课时安排】【课时安排】 安排 2 课时。 【教学过程】【教学过程】 一、激趣导入 师：同学们你们喜欢下象棋吗？ 象棋运动被誉为思维体操，很多同学都喜欢选择将象棋作为兴趣爱好。你们 在玩象棋的时候遇到过丢失棋子的情况吗？ 图
3、 1 这不，这位学生家里就丢失了一个象棋“車”，如果是你，你会怎么解决这 个问题？ 小组讨论，经验分享。 小组汇报： （1）重新买一副。 （2）用其他东西替代丢失的棋子。 （3）3D 建 模然后打印出来。 师生总结：大家的想法都很好，棋子造型简单，容易建模。今天我们就一起 用 3D 打印的方法制作一个，用 3D 技术解决生活中的问题。 板书：生活中的 3D 【设计意图【设计意图】从解决生活中的实际问题出发，引出 3D 打印技术。将 3D 打印 机定位于服务于我们生活的工具，有利于激发学生创作热情，产生对该软件深入 探究的学习欲望，并培养学生的动手能力。 二、前期测量 师：要想让 3D 打印的棋
4、子“以假乱真” ，我们除了要选择适合颜色的耗材， 还要精确测量棋子尺寸的大小。 师：我们需要知道棋子的哪些数据。 生：棋子的直径、高度。 师：我们可以借助直尺测量，如果想要更精确的数据可以使用游标卡尺。 生测量、并记录数值：主体直径（30mm） 、正面纹路直径（22mm 和 20mm ） 、 高度（10 mm） 、圆弧（3 mm） 。 图 2 【设计意图】【设计意图】在 3D 打印作品设计过程中加入测量的知识，让学生了解设计 制作 3D 实物时，精确测量尺寸的重要性。 三、绘制设计图 师：设计图是记录、表达、传递设计意图和理念的开始，是设计制造过程中 的重要环节。小到一部手机，大到一栋建筑，都
5、是根据设计图纸进行制造或施工 的。 师展示设计图实例。 师：掌握设计图的绘制方法是建好模型的重要基础。因为我们这颗棋子已经 存在，我们只需绘制这颗棋子的草图即可，你会用什么方法绘制草图。 小组讨论，交流。 学生汇报：1. 手绘草图，2. 数码绘图软件：如“奇奕画王” 。 师生总结： 手绘草图易上手， 方便快捷。 但运用数码手绘制设计图便于修改， 精确度高，也能更快捷的进行分享与交流。 请同学们根据小组的实际情况，合理选择绘制草图的方法。 提醒学生注意：在设计图当中标注好尺寸，如长度、直径等。 作品展示交流。 师生总结：一份高质量的平面图需要做到以下几点： 1. 确保长宽尺寸比例的正确性， “奇
6、奕画王”底图中的方格可以起到参照作 用。 2. 合理规范的标注很重要，它是后期建模的数据标准。 3. 线条要流畅清晰才能准确表达出自己的设计意图。 【设计意图【设计意图】 在绘制设计图的过程中就能够体现学生的设计思维， 教师一定 要关注学生的主体性，允许不同的声音，倾听学生的设计思路。 四、设计棋子 （一）分析模型结构 师： 请同学们说一说， 你准备按照什么顺序来设计棋子， 分别需要哪些工具。 小组讨论，交流。 汇报总结： 1. 制作棋子的主体轮廓，涉及“圆”工具、 “拉动”工具。 2. 将象棋的主体边线做圆角化处理，涉及“拉动”工具。 3. 制作象棋的正面的凹槽及圆角化处理，涉及“圆”工具、
7、 “拉动”工具。 4. 制作象棋文字“車” ，涉及的工具未知。 （二）设计模型：绘制象棋主题 师：除了第四步制作文字我们没有学习过，前三步请大家运用前面所学习的 知识进行建模。若有不明白的地方请大家参照课本前面所学内容。 生操作练习。 展示并评价学生作品 （三）制作象棋文字 师：从作品和操作演示可以看出，大家已经很熟练地将象棋的轮廓线条都设 计完工。那如何在象棋的正面添加文字呢？在 DSM 中并不能直接输入文字，我们 需要借助“投影”将注释平面中的文字投影到实体上。老师为大家准备了学件， 供小组参考学习。 学生操作，教师巡视指导。 小组汇报，操作演示制作文字的方法。 师：通过我们的操作，有没有
8、同学能够总结出“注释平面”有哪些特点？ 生畅所欲言。 师小结：大家总结得非常到位，说明你在操作的过程中学会思考懂得反思， 你真了不起！注释平面像漂浮在棋子主体上漂浮的透明薄膜，利用注释文本的功 能可以实现文字的输入，但是并没有真正地输入在实体表面上，所有要借助“投 影”工具，将文字以图形的方式投在实体表面上。 师：除了可以将文字以图形的方式投到实体表面，还可以将文字、图形输入 绘制在栅格图上，投影到弧面或者球面上进行建模。 【设计意图【设计意图】 前三步涉及的技能都是前面学习过的内容， 教师在实际教学过 程中可以采用小组合作的方式，让学生自主探究进行个性化设计。制作文字是本 节课的重难点，教师
9、可以提供微视频或动画等学件让学生自主尝试学习，但是学 生的能力水平参差不齐，教师可以发挥“小老师”的作用，让已经掌握的学生去 教有困难的学生，并给予适当的鼓励。 五、文件保存 师：要想让 3D 打印机打印出设计好的棋子，我们还要对模型进行分层切片。 所以我们需要将文件保存为相应的格式， “OBJ”和“STL”是 3D 打印机常用的切 片格式。 保存文件，将文件名设为“棋子” ，并选择文件类型为“OBJ” 。 学生操作。 六、切片打印 师：要想让 3D 打印机成功打印出实体来，我们还要用切片软件将我们建好 的模型进行分层切片，再将切片后的文件输入给 3D 打印机进行打印。目前使用 比较广泛且操作
10、便捷的切片软件有“Cura” “MakerWare”等。 师向学生展示“Cura”的切片过程。 师： 要想确保打印的象棋手感与之前没什么太大的区别， 要估算象棋的质量， 在切片软件中设置打印的填充度。 将切片完的文件进行打印。 师：请同学们让观察下，打印出的象棋和原来的象棋有什么区别。 生：象棋文字颜色不一样。 师：请大家为象棋中的文字涂上相应的颜色。 这样我们的象棋就制作成功啦！ 【设计意图【设计意图】教材没有做深入的探究，更倾向于一种普及介绍。教师可以根 据实际情况做适当的拓展和展示，也可以带领学生后续做更加深入的学习研究。 七、总结提升 师：我们通过 3D 建模打印出了象棋，让 3D 打印技术走进生活，让我们的生 活更加便捷的同时充满了创意，请同学们结合本节课谈一谈你的收获和感想。 师：要想利用 3D 技术创意服务于生活中，就像我们今天设计的棋子一样， 要经历 “发现需求思考分析构思测量设计建造修改完善”等过 程， 需要我们像设计师一样去思考问题， 把握好每一个环节。 在我们实际生活中， 不仅可以使用 3D 设计棋子，看，我们还可以设计美美的皇冠、漂亮的梅瓶、可 爱的饼干模具老师相信大家只要做个有心人，留心身边的实物，学会思考， 你也能将我们的想象创作出来。 图 3
