3D创意设计初体验
2019-09-10朱振栋
朱振栋 吉林松花江中学初、高中物理实验教师兼科技辅导员,中学物理高级教师,《发明与创新》杂志社“发明与创新专家团”专家,全国创新学科带头人,优秀创客导师,宋庆龄少儿发明奖优秀辅导教师,吉林省自制教具能手,全国校园发明创意大赛等多个全国大赛评委。连续多年组织辅导学生参加省内和国内多项科技活动,并取得了较好的成绩。近年来,发表物理实验(教具)、航空模型、发明创新(作品+经验体会)教研论文近100篇,论文多次在全国、省、市获奖。
教学背景
随着创客教育的深入开展,3D打印技术已经逐渐成为中小学校的创客教学内容之一。而3DOne是专为中小学教育打造的,致力于提高学生思维能力,实现创新素质教育发展的一款专用软件,具备简单易用的程序环境,支持专业级的涂鸦式平面草图绘制,可进行丰富实用的3D实体设计,提供多种多样的显示控制,还能通过内嵌于软件的社区网站下载3D打印模型。3DOne软件将这些强大的功能与简单易用的程序环境相结合,使得学生们更易上手。
因此,我校于2019年依托3DOne教学软件,在基础年级开设了3D创意设计课程。本节课设计来源于一个科技作品“单杠玩偶”,主要目的是通过制作单杠玩偶,让学生体验3DOne与科技课的结合,在制作过程中学会各工具的使用,制作后能够体验并分享劳动成果。
教学目标
知识与技能 学会灵活运用3DOne软件,利用基本实体命令设计制作科技活动作品。
过程与方法 通过设计单杠玩偶模型,让学生掌握3DOne相应的工具使用,同时体验3DOne与科技活动课程的结合。
教学重点与难点
教学重点 学会动态移动工具的使用。
教学难点 模型结构的位置关系和各参数选择。
教学准备
PPT课件、电脑、3DOne软件、大屏幕投影设备等。
教学过程
师:同学们见过或玩过单杠玩偶吗?
师:想想单杠玩偶是如何操作的。
师:请同学们仔细观察并思考单杠玩偶的结构特征,如由几部分组成,各部分之间有什么位置关系,制作各部分需要用到哪些3D工具。
通过观察学生发现:单杠玩偶模型共有三部分组成。
1.支架
支架由底座和两个立柱支架组成。这两部分是通过组合加运算构成的一个整体。
2.摇把
摇把由轴和摇把组成,也是一个组合实体。
3.玩偶
玩偶由头部、身体、上肢、下肢组成,这里头部、身体、下肢是一个组合实体。
上肢是和搖把中的轴相连的实体。上肢和下肢(身体、头部)通过转轴相连。
玩偶的操作步骤(玩法):通过转动手柄,小木偶会绕单杠做翻转动作。
制作过程中要多次使用移动命令(该命令在左侧工具栏中基本编辑下子菜单中),一般选择移动命令中的动态移动命令选项,可将零件从一点移动到另一点。此处的移动不仅仅指沿轴线平移,还包括沿轴旋转,并且平移量和旋转量可使用三维手柄进行拖动,也可以输入调节。此命令对绘制的草图和实体均适用。
使用时要注意移动方向(如X-Y,Y-X等)、移动距离,往往要通过多次移动才能达到满意效果。
下面按照课件提示分三部分进行制作,也可以自己创意制作。
1.底座与支架
这部分由三个六面体组合加运算组成。支架部分先做好一个,另一个可通过镜像命令得到。
参考底板尺寸:200mm×80mm×20mm的六面体。
参考支架尺寸:200mm×40mm×20mm的六面体。
运用工具:六面体命令、镜像命令、组合加运算、圆角命令等。
2.摇臂与转轴
这部分由球体、三个圆柱体组合加运算组成。三个圆柱体的半径要保持相同。
参考尺寸:球体半径15mm,轴半径8mm,长度分别为270mm、50mm、50mm。
运用工具:球体命令、圆柱体命令、动态移动命令、复制命令、组合加运算、组合减运算命令等。
摇把可通过原位置复制后,通过动态移动确定。
3.制作玩偶
这部分由圆柱体、球体、六面体等组合加运算和组合减运算组成。
参考尺寸:
上肢:手臂为半径12mm、厚度12mm的圆柱体,上肢为5mm×12mm×60mm的六面体。
头部:半径20mm、厚度5mm的圆柱体。
身体:50mm×60mm×5mm的六面体。
下肢:50mm×12mm×5mm的六面体。
脚:5mm×12mm×25mm的六面体。
轴:半径4mm的球体,半径1.5mm、长85mm的圆柱体。
运用工具:六面体、圆柱体、球体、动态移动、复制命令、组合加运算、组合减运算、圆角命令、渲染等。
教学总结
本课是对单杠玩偶这一科技模型进行设计与制作的3D创意设计课,在制作中要知道模型由哪几部分组成,需明确各组成部分间的相对位置关系,各组成部分间的组合方式。只有这样才能满意地完成作品的制作。
移动工具的使用:使用动态移动选项。
六面体参数的确定:可通过键盘输入,按回车键确定。
课后拓展
在完成模型制作后,可以把玩偶替换成其他动物,如小猴等,也可以自己设计制作一件其他科技作品。