三維設計與制作

曹瑩瑩 畢業(yè)于首都師范大學，碩士研究生，現(xiàn)任北京市通州區(qū)運河中學造物坊社團教師，教授創(chuàng)客系列課程。多次參加教學設計和課堂教學比賽，指導學生多次在科技創(chuàng)新類比賽中取得優(yōu)異的成績。曾獲2018年三維設計與成型比賽北京市一等獎，2018年創(chuàng)客奧斯卡比賽最佳人文獎，2019年全國未來工程師比賽創(chuàng)意微拍全國二等獎，創(chuàng)意花窗全國三等獎。

教學背景

隨著計算機及其外圍設備的發(fā)展，三維設計與制作在中小學階段已慢慢普及，是現(xiàn)代設計方法和手段的綜合體現(xiàn)。三維設計有著手工制圖不可比擬的優(yōu)越性，可將產品的結構、功能、特點、工作原理等立體展現(xiàn)出來，使人們可以更直觀、翔實、全方位地了解物體的功能及特色，便于表達想法，進行創(chuàng)新設計，并廣泛應用于機械、電子、建筑、航空、汽車、藝術、化工等眾多領域。中小學生擁有活躍的思維，對新鮮事物十分感興趣，因此應用三維設計可以更好地將自己的創(chuàng)意表達出來，對學生發(fā)展和教育有一定幫助。

教學目標

1.了解三維建模軟件3D One Plus，掌握建模步驟、方法和部分特殊功能。

2.以茶具套裝為例，掌握產品功能結構、尺寸、比例，啟發(fā)工程思維和設計興趣。

3.體驗三維設計軟件建模，提高空間想象力和邏輯思維能力，體會3D打印作為設計驗證工具的重要性和意義。

教學重點與難點

教學重點 掌握常用的建模步驟、操作命令和方法。

教學難點 分析和編輯較復雜物體的放樣截面、放樣路徑;靈活使用“掃掠”命令，選擇相應的路徑和輪廓完成物體;熟悉“組合編輯”命令的三種邏輯運算。

教學過程

一、導入新課

教師引導學生對比不同建模軟件，回顧常見建模命令，溫習3D One Plus軟件界面及常用命令。

二、分析茶具套裝結構

茶壺由壺蓋、壺身、壺嘴、壺把等部分構成，茶杯由杯身、杯托兩部分構成。在設計與制作時，要注意茶壺整體的尺寸與其各部分的比例，以及茶杯與茶壺的尺寸比例。

三、講解建模步驟和方法

教師指導學生觀察物體整體形狀結構，由大到小入手，先學習制作茶壺壺身。

（一）繪制壺身

1.使用“草圖繪制”命令，繪制不同大小的圓環(huán)，并移動使其位于不同層。（圓環(huán)距離越近，平滑效果越不明顯）

2.使用“特征造型”命令中的“放樣”，“輪廓”選擇由下而上。

（二）繪制壺嘴

1.使用“草圖繪制”命令，繪制不同大小的橢圓，并移動使其位于不同層。

2.使用“特征造型”命令中的“放樣”，“輪廓”選擇由壺嘴頂端開始，注意方向，如圖1。

（三）組合壺身與壺嘴

1.移動壺嘴，使其位于壺身中間偏上位置。

2.選擇“組合編輯”命令中的“加運算”，“基體”為壺身，“合并體”為壺嘴，如圖2。

3.點擊壺身與壺嘴的合并體，選擇“特殊功能”命令中的“抽殼”，厚度為-1.5，“開放面”選擇壺身頂面。

（四）繪制壺嘴開口

1.使用“草圖繪制”命令，在壺嘴處繪制橢圓。

2.打開“DV工具條”中的“渲染模式”，選擇“隱藏”，模型變?yōu)榫€框模式，將視圖調為“前”視圖，使用“草圖繪制”命令，在壺嘴中間繪制直線，如圖3。

3.選擇“特征造型”命令中的“掃掠”，“輪廓”選擇橢圓，“路徑”選擇直線，“坐標”為在輪廓，其他正常，如圖4。

4.打開“DV工具條”中的“渲染模式”，選擇“著色模式”;點擊“組合編輯”命令選擇“減運算”，“基體”選擇壺身，“合并體”選擇掃掠后的圓柱，如圖5。

（五）繪制壺把

1.使用“草圖繪制”命令中的“通過點繪制曲線”，繪制出壺把的路徑，如圖6。

2.使用“草圖繪制”命令繪制圓形，使圓形的圓心位于路徑上，然后進行“掃掠”，如圖7。

（六）組合壺身與壺把

選擇“組合編輯”命令中的“加運算”，“基體”選擇壺身，“合并體”選擇壺把，“邊界”選擇壺身外壁，如圖8。

四、學生練習，教師輔導

壺蓋和茶杯的制作方法參考壺身制作的方法與步驟，學生練習制作茶壺與茶杯，教師在必要時給予指導，注意提醒學生使用“特征造型”中的“圓角”命令，處理如圖9中畫線部位，完善細節(jié)。

教學反思

3D One Plus軟件建模時更像搭積木，通過對簡單圖形的堆砌和編輯生成復雜形狀，讓學生們產生極大的興趣。然而要熟練地運用它完成設計，需要時間的積累和技巧的運用，學生要多試多練才能領會到其中的巧妙所在。

部分學生在設計制作時掌握不好尺寸與比例，教師可提醒學生提前在紙上繪制好草圖，協(xié)調好尺寸后再進行建模。學生在建模過程中，教師應多次提醒其對比原圖或實物，修改完善模型。