“3D打印”教案

主题

初识3D打印

总课时

16

背景分析

学生经过初中三年和高一计算机课程的学习，初步了解和掌握计算机操作的基本技能，对新事物的好奇心比较强烈，因此课程一开始从学生感到神秘的地方什么是3D打印开始，来开启学习3D打印的大门。

学习目标

1. 了解3D打印的发展，知道3D打印的原理；

2. 能举例说出2-3个常用的3D建模软件；

3. 知道3D打印的学习方式以及常用的学习资源；

评价设计

（1） 学生自评：学生自我对照参加本课程以来的变化，自己对自己评价。（20分）

（2） 教师评价：学生出勤情况15%；实践的态度20%，小组活动成果展示50%；个人活动中的表现15%。（60分）

（3） 学生互评：学生根据被评价者参与实践学习以来能力的变化,给予认为合适的评价。（20分）

学与教活动设计

教学过程：

教学环节一：（课堂导入）

3D打印目前还是一个新事物，或许有的同学听说3D打印的一些知识，也或许有的同学还没有接触过3D打印，从今天这节课开始我们将一起走近3D打印的世界（观看电影《十二生肖》3D打印的片段）。

观看3D打印物体的视频

教师提问：你能大概说出3D打印的原理吗？

教学环节二：（讲述3D打印工作原理）

3d打印的原理，3d是ThreeThre-dimensional的缩写就是三维图形。

一维就是直线，比如时间、数轴；

二维就是平面，如汉字、平面直角坐标系；

三维，就是立体，比如玩具模型、空间坐标系

在平面的基础上依次堆叠，就形成了三维的物体。

教学环节三：（3D打印与传统打印的区别）

3d打印机与传统打印机的区别在于打印原材料的不同，3d打印机使用的原材料有ABS树脂PLA（再生塑料聚乳酸）PLA是使用可再生的植物资源（如玉米）所提出的淀粉原料制作。PLA具有良好的生物可将性，最终生成二氧化碳和水是公认的环境友好材料。当然，金属、普通塑料、食物、水泥等都可以作为打印材料。

在打印中将其原料加热变成液体，挤出，在空气中迅速冷却，又变成固体。现实生活中就有3d打印，比如在生日蛋糕上用巧克力写字。

教学环节四（3D打印机到底有什么用）

生活中用到的物品来源：手工制作（字、画等）；工业化生产

3d打印，非常适合个性化，总有一天你的衣食住行都是你打印出来的。

教学环节四（学习3D打印，需要用什么软件）

正如打字需要word，WPS一样，3D打印机打印作品也会要用到相关的软件创作作品，这个相关的软件就是三维绘图软件Pro/EG、solid works、3DMax、AutoCAD、Rhino、Maya等；著名的Autodesk公司，为了让普通人能快速掌握3D建模，开发了一款简易的3D软件，叫123D Design的安装软件界面的初始归纳总结3d打印离我们的生活越来越近，作为新时代的学生，多掌握一些科学技术，会更加有利于我们的学习与生活。

教学环节五：（小组活动）

1. 谈谈你认为你的生活中哪些东西可以用3D打印来实现？

2. 展示交流本节课你学会了哪些？

3. 你认为学习3D打印最关键的是什么？

备注

主题

123D Design建模软件学习（1）

总课时

16

背景分析

经过前几节课程内容的学习，学生已经对3D打印有了一个整体的认识，已经确立下来自己要打印的内容和主体，已经绘制出相关的草图，学生迫切需要一款建模软件，将绘制的平面图形转换成3D模型并进行打印。

学习目标

1. 认识软件界面、菜单、视图等工具

2. 能够用调整视角工具、移动工具、缩放工具进行操作

3. 能够借助基本的几何体做出一个简单的3D模型

评价设计

（1） 学生自评：学生自我对照参加本课程以来的变化，自己对自己评价。（20分）

（2） 教师评价：学生出勤情况15%；实践的态度20%，小组活动成果展示50%；个人活动中的表现15%。（60分）

（3） 学生互评：学生根据被评价者参与实践学习以来能力的变化,给予认为合适的评价。（20分）

学与教活动设计

教学过程：环节一：（导入新课）

学生独立思考回忆一下问题：

1.3D打印的工作原理是什么？

2.3D打印都可以做什么？

环节二：（学习建模软件）

1. 教师引导学生学习软件操作

2. 学生边听讲边自己动手时间操作，在操作的过程中发现问题，交流问题，实在解决不了的由老师统一来讲解

3. 学生学习过规范的操作后再继续自己的操作

环节三：（学生交流展示）

1. 各小组根据刚才老师的讲解内容，初步建立简单的3D模型

2. 展示交流自己模型在建构的过程中遇到了哪些问题，遇到问题后是如何解决的？

3. 其他同学帮助提出一些建设性的意见，修改迭代。

环节四：（教师点评总结）

教师对本节课的知识点进行总结归纳，学生谈本节课的收获和反思。

备注

主题

123D Design建模软件学习（2）

总课时

16

背景分析

经过前几节课程内容的学习，学生已经对3D打印有了一个整体的认识，已经掌握了建模软件的基本的操作如：移动物体、缩放物体等，但是对于建模中的放样、抽壳这些高级的操作还不了解。

学习目标

1. 能够将几何体进行拼接和组合、切割物体（抽壳）

2. 能够对物体的棱角进行倒圆角的操作

3. 能够把3D模型的轮廓隐藏边线并上色

评价设计

（1） 学生自评：学生自我对照参加本课程以来的变化，自己对自己评价。（20分）

（2） 教师评价：学生出勤情况15%；实践的态度20%，小组活动成果展示50%；个人活动中的表现15%。（60分）

（3） 学生互评：学生根据被评价者参与实践学习以来能力的变化,给予认为合适的评价。（20分）

学与教活动设计

教学过程：环节一：（导入新课）

学生独立完成一下操作：

1.绘制一个立方体，并将立方体放置在工作台的左上角

2.把该立方体放大为原先的2倍

3.将放大后的立方体按照逆时针方向旋转90°

环节二：（继续学习建模软件高级内容）

第一步：绘制出一个圆柱（作为杯子主体）

第二步：再放一个圆环（作为杯子的手柄）（同学也可以充分发挥自己的想象力）

第三步：把圆环通过旋转竖起来，往杯子上靠并镶入杯子上，调整手环至合适的位置与合适的大小

第四步：要想办法掏空圆柱，就是要挖掉中间的部分，这就要用到 Combine（联合）菜单：点菜单：Combine联合，下面有三个子菜单：Merge合并（两物体合并，相当于数学中的并集）Subtract去除，切割（用一个物体切割另一个物体）Intersect相交（留下两个物体的公共部分，相当于数学中的交集）我们做个小实验：分别放进一个正方体，一个球，把球放在正方体上面，分别使用三个工具：我们要用第二个子菜单：切割（用一个物体切割另一个物体）。点击切割，出现两个箭头：被切割物体显然是指杯子的圆柱部分，另一物体呢，就是指要切去的部分，我们还没准备好。点击杯子的圆柱体，Ctrl+C（复制）， Ctrl+V（粘贴），复制了一个相同的圆柱体，两者重合在一起，拖动向上的箭头，把新的圆柱拉起一点，再选中新的圆柱，用缩放工具缩小一点：用来切割的物体有了，我们再点击菜单 Combine(联合)，Subtract(切割)：出现两个箭头：先点击待切割的大柱体（杯体），（软件会自动跳到第二个箭头）再点击用来切割的小柱体（注意次序！），再在空白处点击或回车，这个时候已经掏空了

第五步：删除多余的部分

第六步：点击菜单 Modify（修改）——Fillet（倒圆角，就是把边变圆），右边的 Chamfer（倒角，是直的），自学。点中你想修的边，还可以接着点中你想修的其它边，拖动白色箭头，也可以在下面对话框中输入圆角半径 0.5mm，在空白处点击或回车。轮廓线，可以隐藏，点右边视图工具显示选项的中间那个（只显示物体）

第七步：上色，点菜单最右边的 Meterial(材质)，出现对话框，选择一种材质，再点杯子，杯子的材质就变了。如果颜色不喜欢，在右边色盘上再选，记得打勾（应用）。

环节三：（学生交流展示）

1. 各小组学生成员加上自己的创意和想法进行相关的制作，制作好的每个小组推选上两名代表进行给同学们展示交流。

2. 展示交流自己模型在建构的过程中遇到了哪些问题，遇到问题后是如何解决的？

3. 其他同学帮助提出一些建设性的意见，修改迭代。

环节四：（教师点评总结）

教师对本节课的知识点进行总结归纳，学生谈本节课的收获和反思。

备注