3D打印系列课程

陈毅 湖南省长沙市长郡梅溪湖中学通用技术教师，担任学校机器人社团、3D打印社团教练。2017年获得长沙市通用技术优秀教研工作者称号，2018年在湖南省通用技术现场赛课活动中获得一等奖， 2018年参加中央电教馆新媒体新技术课例展示活动获得全国三等奖。辅导学生参加科技创新、创客、3D打印等比赛获得国家级奖励四项，省级奖励十余项，市级奖励二十余项，多次被评为创客、机器人、3D打印等比赛的优秀指导教师。

教学背景

随着社会的不断发展，国家对科技和创新的重视，教育体制的不断完善，各地中小学校越来越重视对学生的创新教育，开设了3D打印、三维设计等相关课程。我校在创新教育教学实践过程中，随着教学计划的不断更新和完善，于2017年开设了3D打印课程，并利用三维设计软件3DOne进行教学，培养学生的创新设计和动手实践能力。本课是3D打印系列课程中的一节。

我校3D打印课程教学采用的是项目式教学，一节课，一个项目，一个作品，课程内容比较精炼。本课是通过学习创意花瓶的绘制，让学生能利用阵列命令快速构成比较复杂、具有一定规律的三维图形，从而提高绘图效率和绘图技巧。

教学目标

知识与技能 学会使用阵列命令，了解阵列的三种类型及其应用。

过程与方法 通过三维设计软件设计创意花瓶，掌握创意花瓶设计成型的方法。

情感态度与价值观 通过对创意花瓶设计的学习，能迁移知识，探究其他同类型物品的绘制。

教学重点与难点

教学重点 1.了解阵列的三种类型及其应用。2.能根据绘图需要，合理地绘制辅助体。

教学难点 能根据花瓶结构，合理地使用阵列命令和旋转调整阵列物体的摆放角度。

教学策略

1.利用精美的图片、微视频和实物激发学生的学习欲望。

2.采用演示法、问答法引导学生思考、讨论，让学生了解阵列命令的使用。

3.通过个性化辅导，让学生掌握创意花瓶的绘制。

4.通过展示学生作品，激发学生的学习热情。

教学过程

一、问题引入

教师展示3D打印的镂空花瓶，并提出“这样的创意花瓶是怎么做出来的呢？”这一问题，让学生通过分析花瓶设计成型过程，进行回答。

设计意图：通过3D打印的实物花瓶展示激发学生学习兴趣;通过对花瓶结构的探究，分析花瓶的成型规律——圆环的规则排列，从而引出本课的主要学习内容——阵列命令。

二、重点微视

播放微视频《阵列命令的类型及应用》，通过视频让学生了解阵列命令的三种形式——线性阵列、圆形阵列、在曲线上阵列，并了解其应用方法。

1.线性阵列：在一个方向或两个相互垂直的直线方向上生成的阵列特征，主要参数为方向和线性阵列的长度。

2.圆形阵列：对图形进行圆周阵列，主要参数为阵列的圆心轴和个数。

3.在曲线上阵列：在一条曲线上将图形进行阵列，主要参数为边界和间距。

设计意图：利用微视频，激发和保持学生的学习兴趣，让学生了解阵列命令的使用。

三、高效探究

学生分组探究镂空花瓶的设计过程，并展示其方案。教师总结并点评学生提出的方案，并演示镂空花瓶绘制过程。

四、演示操作步骤

1.在基准网格面绘制草图

在视图导航器中选择上视图，利用草图绘制中的“通过点绘制曲线”命令，选取坐标点绘制花瓶侧边线，然后再单击确定，退出草图。

2.绘制圆环

在“基本实体”命令中选择“圆环体”，圆环中心选择花瓶侧边线的顶端，圆环外半径输入5，内半径为1，点击确定。

3.移动圆环

在“基本编辑”中选择“移动”，选择“动态移动”，将圆环体旋转到与花瓶顶端侧边线方向一致。

4.阵列圆环

在“基本编辑”中选择“阵列”，选择“在曲线上阵列”，基体选择圆环，间距根据圆环大小调整（圆环与圆环之间的一边重合连接即可），数量是将曲线上铺满就可，然后隐藏花瓶侧边线。

在“基本实体”中选择“六面体”，放置在阵列圆环的左面，方便花瓶旋转阵列时选取中心线（轴的选取影响花瓶大小）。

在“基本编辑”中选择“阵列，”选择“环形阵列”，基体选择所有的圆环，阵列方向选择六面体与网格平面所接触的线。

5.加花瓶底座

在“基本实体”中选择“圆柱”，半径大小刚好合乎花瓶底部大小，厚度设为3，将花瓶底部移动到花瓶中心。隐藏六面体，上色。

设计意图：通过安排学生思考和探究镂空花瓶的绘制，培养学生的创新思维和空间思维，教师通过演示、示范，让学生了解阵列命令的使用和镂空花瓶的制作。

五、幸福创造

学生自主制作，教师巡视指导。学生通过创意花瓶的動手制作，掌握阵列命令的使用。

六、幸福分享

教师通过屏幕墙功能展示学生的作品，让学生和教师共同赏析点评。

设计意图：通过展示、分享，增强学生的工程思维、创新设计和图样表达能力，提升学生的核心素养，同时检测学生对本课的掌握程度。

七、归纳小结

阵列是一个强大的功能，我们可以阵列出许多有创意的物品，比如我们绘制房屋时的楼层，绘制桌子时的桌脚，等等。还有许多规则排列的物品，都可以使用阵列，学生在应用时，要合理分析。

教学反思

课程的引入要更加新颖，课程教学过程中，注意对设计制作的物品结构的分析，培养学生的空间想象能力，也要加强学生自己分类、归纳的能力。教学过程中要多组织学生进行小组探究活动，提升学生的交流与合作能力。另外学生展示时尽量让学生上台来讲解。

（本课件由i3DOne青少年三维创意社区推荐）