《設計異形筆筒》教學設計

馬杰

教材分析

本節課是筆者所在學校3D打印校本課程中的教學內容，屬于五年級3D打印建模主題設計單元，學生通過綜合運用3Done軟件中的命令進行簡單三維模型的設計。

學情分析

學生經過三四年級對3D打印知識的學習，已基本可以進行簡單的主題模型設計，但由于學習3D建模命令較為離散，對三維模型設計的一般步驟還不是特別清楚，同時，對建模軟件中的命令綜合運用能力還有待提升。

教學目標

知識與技能目標：了解和認識3Done軟件中建模的步驟和功能;掌握3Done軟件中草圖繪制、拉伸、抽殼、圓角、預制文字命令的功能和作用;能夠綜合運用設計命令完成異形筆筒的主題模型設計。

過程與方法目標：在建模過程中，體驗合作學習與探究學習的方法。

情感態度與價值觀目標：通過構建完整的筆筒模型，體驗使用3Done建模軟件構建模型的樂趣，提高設計思維能力和審美能力。

行為與創新目標：通過對模型的設計與學習，能夠靈活使用模型設計的方法，并完成個性設計。

教學重難點

重點：引導學生認識抽殼、圓角命令的功能和作用。

難點：掌握3D建模的步驟和方法，建立模型設計思維。

教學過程

1.創設情境導入

教師介紹古代文房書桌上的一個重要工具——筆筒（課件展示古代筆筒圖片），介紹其起源。同時，要求學生觀察古代筆筒的外形，并朗讀筆筒上的詩句。在激發學生興趣后，提出可以用所學的軟件3Done來方便、快捷地制作一個筆筒。（板書課題：設計異形筆筒）

設計意圖：通過古代筆筒的導入和欣賞，滲透中國傳統文化，激發學生的學習和創作興趣。同時，引導學生在模型設計之前，學會觀察模型的外形，為后面的筆筒模型主題設計奠定基礎。

2.新授

師：請同學們仔細觀察這個六方型筆筒的外形（課件展示），嘗試用自己的語言描述它，并思考，我們為什么要觀察它的外形呢？

生：為了進行模型數據采集。

師：我們在3D建模的時候，首先要保證模型的準確性，也就是說先要獲取準確的外形尺寸。沒有準確的尺寸，設計的外形輪廓就不可能有準確的設計效果。如果有實物，可以用游標卡尺進行實際測量，然后記錄數據。但現在我們沒有可供測量的實物，所以只能根據歷史資料的相關記載：六方形，直徑為125mm，高為110mm。

設計意圖：通過問題和介紹讓學生了解在模型設計之前的重要：對實際模型的數據進行采集。以此提示學生在設計模型時，首先要做到結合生活實際，明確模型大小。

師：如果讓你們來設計這個筆筒的模型，應該怎么設計呢？請你們用自己的語言描述制作這個筆筒模型的步驟，并以小組形式進行匯報。

教師出示總結的設計制作步驟：①繪制異形筆筒的草圖（六邊形）;②通過拉伸命令，拉伸成為六方體（數據和尺寸的調整）;③將實心筆筒變成空心筆筒;④將筆筒的開口變得圓潤;⑤在筆筒的側面添加文字。

師：你們知道每一個制作步驟需要3Done軟件中的哪些命令來實現嗎？請在每個步驟的后面添加模型設計命令。

教師和學生共同總結：①繪制異形筆筒的草圖→草圖繪制;②六方體→拉伸;③將實心變成空心→抽殼;④將筆筒的開口變得圓潤→圓角;⑤在筆筒的側面添加文字→文字預制。

設計意圖：通過教師引導，讓學生學會如何將自然語言轉化成設計語言，即模型設計過程中需要用到的具體命令。

3.任務探究，模型設計

師：同學們，這個筆筒模型設計的步驟很多，命令也很多，所以，我們可以將這個任務分解為三個簡單的任務，同學們完成了這三個任務后，六方筆筒模型就構建出來了。

設計意圖：引導學生將復雜問題分解成若干簡單小問題，通過解決小問題來解決復雜問題，體現了信息技術核心素養中對學生計算思維的培養。

教師出示分解后的三個任務。

任務一：設計六邊形的外形。要求：使用草圖繪制和拉伸命令，六邊形的直徑為125mm，高為110mm。

任務二：將實心六方體變成空心六方體，同時將其開口變得圓潤。要求：使用抽殼和圓角命令。

任務三：在六方形筆筒的六個面添加文字。要求：使用預制文字命令，文字是“青花博古詩文六方筆筒作者”，每個面兩個文字。

設計意圖：模型設計基本都是以草圖繪制為起點，在任務驅動下，學生能夠在實踐操作中感受從平面草圖到立體圖形的變化，然后通過前面總結的主題設計步驟，層層推進，完成主題模型的設計。學生在三個任務的驅動下，通過動手操作，真正體驗模型設計的方法，同時使用教學微視頻，解決自主學習問題。

4.作品展示與評價

教師展示部分學生的作品并評價，最后展示更多現代筆筒的圖片和3D打印筆筒的圖片。

設計意圖：通過學生主題設計作品的展示和評價，讓學生體會設計與制作模型帶來的成就感。同時，在評價過程中，引導學生發現設計中的問題并尋找改進方法，進而完善自己的設計。通過展示更多個性筆筒的三維設計模型，拓展學生的設計思維，激發學生進一步學習設計的興趣。

教學反思

本節課采用學生在日常生活中所見的筆筒進行情境創設導入，通過對清代異形筆筒的介紹讓學生感受中國傳統文化的魅力，鼓勵學生利用現代新技術，設計古代傳統實物模型，激發學生的創作和設計興趣。在新課講授過程中，先讓學生觀察實物，使用自然語言總結模型設計的一般過程，然后引導學生思考如何將設計過程中的自然語言轉化成模型設計中的相應命令，讓學生體驗從感性體驗到理性分析這樣一個實物模型的設計過程，最后過渡到建模實現，讓學生體會到模型構建的成就感。在整個設計過程中，筆者注意引導學生將一個復雜問題從計算思維的角度進行分解，將大任務拆分成三個小任務，讓學生在三個小任務的驅動過程中逐步解決問題，從而實現復雜問題的解決。這種思維方法的培養，不僅有利于幫助學生解決模型設計問題，而且對學生的終身發展有重要意義。另外，在學生完成任務的過程中，提供微視頻來幫助學生自主學習相關操作，培養了學生的自主學習能力。

但是，在整個授課過程中，還存在一些問題，如在學生動手實踐過程中，留給學生的上機操作時間不夠，很多學生來不及完成整個主題作品的設計，因此在后面的展示與評價環節有很多學生沒有作品展示，也無從評價他人的作品。另外，對學生在整節課中的3D打印主題模型設計的創新和創造能力的培養沒有很好地體現，這是在今后的教學中需要注意和改進的地方。