3D技术下的模型设计实践

一、教学资源分析

本小节内容在苏教版教材中属于第七章的第一节，是在学生完成了方案构思和设计图样绘制的学习后，进入模型或原型制作的过渡环节，起着承上启下的作用。本章是实践性较强的章节，其内容也隐含着一定的思想方法。模型或原型的制作是技术设计的重要环节，它对于学生掌握技术设计的过程，实现方案到产品的转化具有重要作用。

本小节从模型的概念入手，使学生体会模型的功能及模型在不同设计阶段的作用，渗透制作模型的重要性，明确模型制作过程不仅是设计思想体现的过程，还是发展构思的创造性过程。因教材中案例距离学生实际生活较远，且数量较少很难引起学生的兴趣，故在具体授课时补充了大量贴近生活的模型案例，通过多媒体技术展示给学生。同时引入最新的3D 打印技术，带领学生初步了解3D 打印设计软件——Rhino（犀牛）的使用。

二、学生情况分析

学生经历了前面的一段时间的学习，了解了设计的一般过程，体验了发现、明确问题和方案构思、呈现。本来学生应当顺理成章地进入模型和原型的制作环节，但大量的理论学习消磨了学生的兴趣，此时的学生对通用技术的兴趣正在减弱时期，如何恢复学生对通用技术的兴趣，如何让学生从模型的学习中感悟出影响自己其他学科学习的因素，从而从根本上解决学习通用技术有没有用、重不重要等问题，因此教师的引导就非常重要。

三、教学设计整体思路

本课程的教学目标就是培养学生的技术素养和创新能力，因此教学中尽可能减少讲授的方法。由于一般学生接触到的都是展示模型，对它们的功能分析很难直接理解。因此，结合本节课的大量案例，积极引导学生讨论在实际生活中经常看到或听到的模型的功能，结合学生的生活实际，分析模型在构思、试验、改进和交流中的作用，培养学习兴趣，提高学生的思维能力和分析归纳能力。另外，教师在组织教学时要把握好技术思想的渗透，模型不再仅仅是一个具体的模型，它还被赋予了思想方法的内涵。

四、教学目标分析

1.知识与技能目标：

（1）掌握模型的含义、种类；

（2）理解模型制作在产品设计的不同阶段有不同的作用；

（3）能懂得模型在产品研发、科学试验中的功能和意义。

2.过程与方法目标：

（1）讨论过程中，能充分发挥聪明才智，对模型的功能和意义进行归纳总结；

（2）能掌握3D 打印软件对简单模型建模的方法；

（3）掌握简单模型的制作技能。

3.情感与价值观目标：

（1）形成和保持制作模型的兴趣与热情；

（2）养成良好的探究学习的积极性；

（3）能运用科学的方法认识模型的作用和意义。

五、教学重点与难点

1.教学重点：

（1）理解模型在生产生活中的作用、功能和意义。

（2）理解在不同阶段需要制作不同类型的模型。

2.教学难点：

（1）初步了解3D 打印设计软件——Rhino（犀牛）的使用。

（2）掌握简单模型的设计及制作技能。

六、课时安排

本小节共安排了两个课时。第一节课，掌握模型的含义、种类；理解模型制作在产品设计的不同阶段有不同的作用。第二节课，学习3D 打印设计软件——Rhino（犀牛）的使用；掌握简单模型的设计及制作。

七、教学流程：

八、教学过程

第一课时

（一）导入新课

播放视频：汽车的设计过程。

教师：通过这段视频，我们知道在一辆汽车的设计过程中，有一个非常重要，不可或缺的步骤，那就是——制作模型。这节课我们就来学习跟模型有关的知识。

（二）讲授新课

【知识点一】模型及其功能：

1.模型的定义：

模型（Model）是根据实物、设计图样或构思，按比例、生态或其他特征制成的与实物相似的一种物体。

【想一想】你都知道哪些模型？试举例说明。

2.模型在各领域中的应用：

（1）军事模型；（2）建筑模型；（3）生物模型；（4）微观模型；

（5）地理模型；（6）天体模型；（7）工业模型；（8）卫星模型。

【想一想】为什么模型的应用如此广泛，在设计过程中，模型有什么功能呢？

【案例分析】

视频：汽车安全性碰撞试验

【分组讨论】通过观看这段视频，讨论模型在设计过程中有什么功能？(www.xing528.com)

3.模型的功能：

（1）使设计对象具体化；

模型可视、可触、可控制，可以形象地表达所设计的产品的比例、尺度、线型、色彩、材质以及每一个构成面；可以使设计委托者、生产单位和设计人员之间能够直接沟通，全面认识设计方案。

（2）帮助分析设计的可能性：

由于现代工业产品大部分是在大规模、自动化和巨额资金投入下生产出来的，因此，仅凭图纸提供设计意图，很难把握设计的可靠性。所以，设计一件较复杂的产品，必须通过模型制作，才能投入生产。

【知识点二】模型在设计不同阶段的作用：

在设计过程的不同阶段，根据不同的要求往往需要制作不同的模型。根据设计的要求，可先后制作草模、概念模型、结构模型、功能模型和展示模型等多种模型。

1.草模：

草模用于产品造型设计的初期阶段，它可以采用立体模型将设计构思简单地表示出来，供设计人员深入探讨时使用。

2.概念模型：

概念模型用于设计构思初步完成后，在草模的基础上，用概括的手法表示产品的造型风格、布局安排，以及产品与人、与环境的关系，从整体上表现产品造型的整体概念。

3.结构模型：

结构模型用于研究产品造型与结构的关系，清晰地表达产品的结构尺寸和连接方法，并用于进行结构强度试验等。

4.功能模型：

功能模型主要用于研究产品的各种性能以及人机关系，同时也用于分析、检查设计对象各部分组件尺寸与机体的相互配合关系，并在一定条件下用于试验。

5.展示模型：

展示模型是在结构模型与功能模型的基础上，采用真实材料，按照准确的尺寸，做成的与实际产品几乎一致的模型。

（三）课堂小结

1.模型的定义：

2.模型的功能：

（1）使设计对象具体化；

（2）帮助分析设计的可能性：

3.模型在产品设计不同阶段的作用：

（1）草模：

（2）概念模型：

（3）结构模型：

（4）功能模型：

（5）展示模型：

第二课时

（一）情景导入

播放视频：3D 打印机打印各种物品的展示。

教师：通过这段视频，我们可以看到3D 打印技术的发展以及在我们生活中的各种应用。这节课我们来学习一款3D 建模软件——Rhino（犀牛）的简单操作使用，并尝试对我们要设计的产品用犀牛软件进行3D 建模。

（二）学习微课

播放微课：犀牛软件的介绍和简单使用。

教师：通过这个微课，我们了解了犀牛软件的作用和简单使用操作。下面，我用犀牛软件给大家展示一个简单模型的软件建模流程。

【案例展示】用犀牛软件对一个苹果的3D 建模流程

（三）实践应用

学生分组进行软件3D 建模：

全班学生分成六个小组，每个小组任选一个简单的物品或模型，尝试在犀牛软件中进行3D 建模。在此过程中，教师对学生进行软件使用的指导及疑难解答。

（四）评价交流

六个小组都完成后，对本小组完成的作品轮流进行展示，其他小组对其进行评价，最后，教师进行总结和评价，选出完成的相对来说最好的作品，并组织学生进行学习交流。

九、教学反思

通过本小节的学习，让学生对模型的意义和重要性有了更深的认识，让学生意识到模型在科学研究、企业生产中有着十分重要的作用。在教学过程中，对模型的概念进行了扩展，让学生知道了更广泛的模型概念。当然，在某一产品的设计过程中，并不是都需要制作这些模型，要根据需要情况具体问题具体分析。通过视频和大量的模型图片，激发了学生的兴趣，并能让他们积极参与讨论，在讨论中提升了探究学习的能力。通过学习微课——犀牛软件的简单介绍和使用，学生初步认识了3D 建模软件，并掌握了软件的简单使用，能够尝试建立简单的3D 模型。为今后3D 打印软件的学习和简单模型的制作打下了良好的基础。由于本小节的理论性知识较多，学生的学习过程略显枯燥，应在教学方法和案例选择上再下点功夫，以此来激发学生的学习兴趣。

十、教学评价

本节课通过视频引入很好地激发了学生的学习兴趣，同时通过丰富的案例图片使学生对理论知识有了很好的理解。而实践操作方面通过3D 软件技术的应用使理论与实践很好地结合在一起，加深学生对模型的概念和作用的理解。本课实现了信息技术与通用技术的完美结合，学生参与程度高，学生的投入程度高，较好的达成了教学目标。