小學(xué)生3D模型制作教學(xué)的研究

摘 要：在小學(xué)生中開展3D模型制作的教學(xué)是對信息技術(shù)教學(xué)的補充，是加強信息技術(shù)綜合應(yīng)用和學(xué)科創(chuàng)新的有益工具。三維空間思維的發(fā)展極大地豐富了學(xué)生的想象力，將想象變成可能。3D Builder軟件易學(xué)易用，3D模型設(shè)計，貼合小學(xué)生的直觀感受，學(xué)生的三維創(chuàng)造性思維得到了很好的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù) 3D三維 3D Builder 教學(xué)

研究背景：小學(xué)生信息技術(shù)教學(xué)中要加強信息技術(shù)在生活和創(chuàng)新中的應(yīng)用。信息技術(shù)學(xué)科創(chuàng)新，讓學(xué)習(xí)更有意義，能幫助自己綜合應(yīng)用信息技術(shù)知識。能快速地將自己的創(chuàng)意進行展現(xiàn)和實踐。信息技術(shù)知識要拓展，要學(xué)科創(chuàng)新，就要有新的內(nèi)容。現(xiàn)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(chuàng)客實踐活動的重要內(nèi)容。3D制作軟件，現(xiàn)在都是可視化的，操作方便，易學(xué)易用。[1]

研究意義：2D是平面圖形，3D是三維圖形。小學(xué)生在2D平面畫圖中將信息技術(shù)知識應(yīng)用到3D模型制作中，是一個創(chuàng)造思維的提升和飛躍。三維空間思維的發(fā)展極大地豐富了學(xué)生的想象力，將想象變成實物，通過3D模型的創(chuàng)新制作和應(yīng)用，極大地開闊了學(xué)生的視野，學(xué)生的創(chuàng)造力將得到長足的發(fā)展。電腦3D模型的制作，在軟件中以相機的角度來調(diào)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(lǐng)學(xué)生進入三維的空間，開拓了學(xué)生的思維，啟迪了智慧。[2]

研究過程：

一、教學(xué)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(xué)習(xí)的有3D one，123D Design，3D Builder，Tinkercad等等。 Tinkercad是AutoCAD公司的在線三維設(shè)計軟件，需要在網(wǎng)頁上進行登錄、設(shè)計，功能相對簡單，操作也方便，但由于網(wǎng)絡(luò)原因，打開很慢。123D Design軟件也是AutoCAD公司產(chǎn)品，已經(jīng)停止開發(fā)了，這款軟件操作稍微有點復(fù)雜，有草圖設(shè)計和曲面設(shè)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(chǎn)品，產(chǎn)品和123D Design類似，該公司擴展和發(fā)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(jīng)過使用和對比，在教學(xué)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(fā)，是windows10系統(tǒng)自帶軟件，方便在學(xué)生中普及，軟件還在不斷升級更新，不擔(dān)心斷層，也最適合小學(xué)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(xué)需求，也非常適合小學(xué)生操作學(xué)習(xí)，五是比較貼近學(xué)生的直觀感受。

二、教學(xué)研究的必要性

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

繪畫是世界的傳統(tǒng)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(shù)快速發(fā)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(shù)。繪畫需要一定的素養(yǎng)和天賦，基礎(chǔ)從學(xué)生時代起就要培養(yǎng)。

從2D到3D，是思維空間的提升，可以使學(xué)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(chuàng)造力，學(xué)生豐富的想象力需要這把開通3D的鑰匙。學(xué)習(xí)3D模型的制作是信息技術(shù)教學(xué)活動中最重要的拓展，3D模型的制作，創(chuàng)造了思維，改變了思維，發(fā)展了思維，是信息技術(shù)應(yīng)用于學(xué)科創(chuàng)新最重要的工具，是教學(xué)創(chuàng)客活動3D打印中最重要的組成部分。

在教學(xué)活動中，不僅要學(xué)習(xí)知識，發(fā)展知識，還要應(yīng)用知識于學(xué)習(xí)生活之中，這樣才能取得進步，才能推動社會的發(fā)展。科學(xué)是第一生產(chǎn)力。不滿足是向上的車輪。教師要與時俱進，深入發(fā)展信息技術(shù)核心素養(yǎng)，開展富有創(chuàng)新的教學(xué)活動，展現(xiàn)每一個學(xué)生心中的美。[3]

三、教學(xué)研究過程

開展3D教學(xué)活動，首先要學(xué)習(xí)和了解3D軟件。其次開展教學(xué)活動要符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，由淺入深地進行。通過設(shè)計主題教學(xué)活動，將知識點滲透于教學(xué)之中，提高學(xué)生的興趣，在快樂中學(xué)習(xí)。

1.根據(jù)教學(xué)實踐，設(shè)計主題教學(xué)活動，將知識點按接受順序，設(shè)計成教學(xué)設(shè)計，并形成如下教學(xué)目錄。

（1）漂亮的房子（主要學(xué)習(xí)插入新物體、移動物體、相機視角角度的轉(zhuǎn)換）

（2）彩色鉛筆（主要學(xué)習(xí)對物體的縮放、組合、復(fù)制、拆分物體、物體顏色）

（3）汽車總動員（主要學(xué)習(xí)對物體的旋轉(zhuǎn)、移動、組合、復(fù)制）

（4）小小木匠（主要學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)在物體內(nèi)部進行挖洞，掏空物體內(nèi)部，應(yīng)用物體材料和涂色）

（6）小小印章（主要學(xué)習(xí)在物體上進行浮雕的設(shè)計）

（7）灑水壺（綜合應(yīng)用練習(xí)、挖洞）

（8）直沖云霄（綜合應(yīng)用練習(xí)，制作C919大飛機模型）

（9）彩色風(fēng)扇（綜合應(yīng)用練習(xí)，制作風(fēng)扇模型）

（10）彈起我心愛的吉他（高階綜合應(yīng)用練習(xí)，制作吉他模型）

2.案例：3D Builder教學(xué)設(shè)計

課題：2《彩色鉛筆》

學(xué)習(xí)內(nèi)容：

2.1.學(xué)習(xí)拆分功能來分割物體。

2.2.學(xué)習(xí)組合，將多個物體組合成一組。

2.3.學(xué)習(xí)縮放功能，來將物體進行大小的調(diào)整。

2.4.學(xué)習(xí)通過復(fù)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(fù)制。

學(xué)習(xí)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(diào)整為縮放，并調(diào)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(diào)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(rèn)是中間位置，拖動綠色分割平面向下移動，改變分割位置，調(diào)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(fù)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(xí)。

制作文具盒和鉛筆。

2.4.教師總結(jié)。

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

2.5.交流評價。

對學(xué)生的作品進行點評。

3.設(shè)計主題教學(xué)活動

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

4.綜合應(yīng)用實踐

3.建模，很好地綜合應(yīng)用了信息技術(shù)知識，可以更好地發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造力。3D建模的應(yīng)用，還可以配合智能硬件，進行智能化的模型創(chuàng)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(chǎn)效率。信息技術(shù)知識的綜合應(yīng)用，很好地發(fā)展了學(xué)生的思維空間，提高和發(fā)展了學(xué)生的創(chuàng)造力。3D打印的輔助，可以展現(xiàn)出一個實體，學(xué)生的創(chuàng)造力得到了成果，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造和創(chuàng)新熱情，也更快樂地學(xué)習(xí)。

四、教學(xué)研究總結(jié)：

通過開展3D Builder教學(xué)活動的研究，總結(jié)了教學(xué)方法和教學(xué)設(shè)計，不斷拓展了學(xué)生的學(xué)習(xí)創(chuàng)造性，將更多的夢想通過3D打印來實現(xiàn)。通過開展小學(xué)生3D模型制作的教學(xué)活動，信息技術(shù)教學(xué)創(chuàng)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(xué)生開闊了視野，學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)造能力有了施展之處。學(xué)生從3D模型作品中得到了收獲的喜悅，學(xué)生的信息技術(shù)綜合應(yīng)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(xué)從2D到3D，學(xué)生的應(yīng)用能力得到了很大的提升，學(xué)生的思維也進行了轉(zhuǎn)變，一些創(chuàng)意也能得到實現(xiàn)，學(xué)生很喜歡制作3D模型，從制作過程中，學(xué)生得到了快樂，信息技術(shù)知識綜合應(yīng)用能力有了施展之處，教師的學(xué)科創(chuàng)新也有了質(zhì)的提升。教師開展教育科研，并將教育科研的成果再應(yīng)用于教學(xué)之中，這樣教學(xué)相長，可以極大地提升教育質(zhì)量，結(jié)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(xué)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(qū)金光門小學(xué)，中小學(xué)一級教師，研究方向：小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)研究。