走進3D世界

學習背景

任何知識的講授都必須在了解學生的前提下開展。3D打印課屬于我校的興趣選修課程，它將軟件（3DOne）與硬件（3D打印機）相結合，以讓學生體驗設計、制作與打印成果的全過程。

該節(jié)內容屬于本課程的前期教學內容，旨在讓學生根據(jù)自己已有的知識或生活經驗走進3D世界，學會3DOne軟件的一些基本操作，制作出自己的專屬徽章。

教學目標

知識與技能：了解并掌握3DOne軟件中基本圖形的繪制方法，能將2D圖形轉換成3D圖形；掌握3DOne軟件中文字添加與顏色變換的操作方法；理解并體驗3DOne中的布爾減運算。

過程與方法：通過觀察教師的演示操作或教學微視頻，掌握基本操作要點，帶著探索與創(chuàng)新意識制作出自己的專屬徽章。

情感態(tài)度與價值觀：在制作過程中，發(fā)散思維，展開創(chuàng)意設計，感受到自己設計、自己制作的快樂，并獲得一定的成就感。

教學重點難點

教學重點：體會三維，掌握2D轉換成3D的操作方法，理解布爾減運算。

教學難點：綜合、巧妙地選擇合適的工具，展開創(chuàng)意設計。

教學準備

本節(jié)課將操作要點錄制成三段微視頻，并將其作為學生的一種學習資源（見左側二維碼）。

教學過程

一、體驗式導入——看且思

在該階段，學生需要“看”兩方面的內容：一是3DOne軟件中的3D模型；二是3D打印機的打印流程。通過教師的間接講與學生的直接看，學生能夠知道3DOne軟件與3D打印機在該課程中所扮演的重要角色。

教師會先通過3DOne軟件展示一個徽章的3D模型，然后連接3D打印機，將模型打印出來，讓學生直觀地看到徽章實物，擁有從看到摸、從虛到實的體驗。學生大多感到很驚喜，沒想到軟件里的東西竟然可以打印出實體。通過這種體驗，激發(fā)起學生的興趣，讓他們主動打開并走進3D打印的世界。

二、新知講解1——基本圖形的建立

在該階段，學生主要了解并掌握3DOne軟件建立基本圖形的操作方法。

起點：熟悉的2D圖形 教師先介紹“草圖繪制”中的基本形狀，如矩形、圓形、橢圓、多邊形、直線等。這些圖形是學生在生活中最常見的二維基本圖形。從學生最熟悉的知識入手，教給學生繪制方法。

轉折點：較熟悉的3D圖形 教師再介紹“基本實體”中的常見立體圖形。通過“視圖導航器”調整觀察的角度，從而將3D圖形與之前的2D圖形進行對比。

終點：陌生的2D圖形轉換為3D圖形 學生在此階段已經具備了二維與三維的概念。順著學生的思維，教師接著講授如何將2D圖形轉換成3D圖形。教師介紹“特殊造型”中的“拉伸”命令，并現(xiàn)場進行操作演示，實現(xiàn)2D圖形到3D圖形的轉變。

三、新知講解2——文字與顏色的設置方法

豐富顏色與刻字是使徽章具有特性的兩種方法。教師介紹“材質渲染”與“草圖繪制”中的“預制文字”，從而實現(xiàn)在實體上添加文字與更改實體顏色。

四、新知講解3——布爾減運算

在該階段，教師會向學生提出需求——如果我們想把徽章戴起來，要怎么辦？學生會回答“打孔”。那在3DOne軟件中，我們要如何實現(xiàn)“打孔”呢？從實際問題出發(fā)，引出3DOne中的布爾減運算。

五、學生自由創(chuàng)作

掌握基本操作技巧后，學生發(fā)散思維，并努力嘗試其他工具的使用。教師將三個微視頻發(fā)給學生，讓學生遇到難題時可通過觀看視頻來解決。

六、成果共享

學生展示自己的成果，并說出自己的創(chuàng)意之處，以達到共同成長。

案例詳解

一、制作徽章的基本圖形結構

1.利用“基本實體”命令（以六面體為例）

打開3DOne軟件，從左側工具欄中選擇“基本實體”——“六面體”，如圖1；在“上-前”視圖上繪制一個六面體，并設置長、寬、高分別為60、30、5，如圖2。

2.利用“草圖繪制”命令（以正多邊形為例）

（1）打開3DOne軟件，從左側工具欄中選擇“草圖繪制”——“正多邊形”，如圖3；在繪圖區(qū)單擊一下，確定繪圖界面，再單擊一下，確定起始繪圖點；向外拖動鼠標，確定正多邊形的半徑為50后單擊鼠標，按對鉤確定，完成正六邊形的繪制，如圖4。

（2）調整視圖為“上-前”視圖，從左側工具欄中選擇“特殊造型”——“拉伸”，選擇剛才繪制的正六邊形，調整好拉伸數(shù)值，如圖5；按對鉤確定操作，將正六邊形轉換成正六面體，如圖6。

二、 制作徽章的專屬文字

調整視圖為“上”視圖，從左側工具欄中選擇“草圖繪制”——“預制文字”。單擊下繪圖區(qū)，確定文字的添加界面，再單擊下界面，確定文字的起始添加位置。在對話框中設置文字的內容、字體、樣式與大小，按對鉤進行確認操作，如圖7。調整視圖為“上-前”視圖，選擇“特殊造型”——“拉伸”，選中文字進行拉伸設置，形成立體文字，如圖8。

三、賦予徽章多樣色彩

從工具欄中選擇“材質渲染”，如圖9；從彈出的顏色對話框（如圖10）中選擇喜歡的顏色進行渲染。

四、對徽章進行打孔操作

從左側工具欄中選擇“基本實體”——“圓柱體”。在要打孔的地方繪制一個半徑為9、高為-15的圓柱體，表示要穿過正六面體向下做圓柱，注意此處圓柱的高一定要大于正六面體的厚度。單擊對話框中的“減運算”，按對鉤，確定操作，完成徽章的打孔。（如圖11、圖12）

容易出現(xiàn)的問題

對文字進行拉伸處理時，必須以字符為單位，即一次只能對一個字或英文字母進行立體拉伸；給徽章打孔時，打孔的拉伸高度一定要大于徽章的厚度，這樣才能實現(xiàn)完全穿孔。

教學反思

不是學生不會做或沒有能力做，只是有時我們教師不敢放手；我們教給學生的不應只是死板的基本方法。初中生是有一定的認知與探索能力的，因此，緊緊抓住他們的興趣和想法，教給基本方法后，將時間交給他們。他們所具有的設計感與創(chuàng)造力是我們無法想象的。