《3D教学——设计创意粉笔盒》教学设计

沈妹红

● 设计思想

2016年教育部印发《教育信息化“十三五”规划》，鼓励探索STEAM教育、创客教育等新的教育模式，努力推动教育教学创新发展。3D打印作为新技术被引入教育领域，通过计算机3D设计和3D打印模型，发散学生思维，锻炼学生动手能力，对培养创新意识有很好的促进作用。初中信息技术教材上还没有3D打印课程可以参考，3D教学只能自己探索。3D设计软件种类繁多，其中3Done设计软件因界面简洁、操作简单、学生容易上手脱颖而出，它有一个专为中小学生提供的交流平台，拥有丰富的3D教程、3D作品可用来学习、欣赏和点评，甚至还有配套的3D教学课程可供一线教师参考学习。

本节课是3D教学的第10节课，经过前期9节课的学习，学生已经熟悉并熟练掌握3Done软件。本节课采用项目式教学方法，以设计创意粉笔盒为主题：首先，引导学生交流讨论如何改进粉笔盒的外表和功能，通过在纸上画一画、写一写，制订并完善设计方案;其次，运用探究、讨论、请教、查找等学习方法，学生利用3Done软件建立模型;再次，通过学生的自评和互评，选出最优秀的创意粉笔盒模型;最后，总结3D打印从发现问题、设计草图方案、三维建模到成品打印的一般过程，帮助学生知识迁移内化。

● 学生分析

本节课教学对象是初一年级学生，初一学生处于接受新事物快、好奇心强、思维活跃的时期，相对于毕业年级没有很大的升学压力，适合接触丰富多样的活动和新知识，并且学生的学习兴趣浓厚，能够积极主动地身心参与。

● 教学目标

知识与技能目标：通过设计创意粉笔盒，熟练掌握3D设计软件各功能命令;通过视频演示，了解切片原理和3D打印过程;通过对粉笔盒的分析、设计、建模，了解3D设计步骤。

过程与方法目标：本节课采用项目式教学方式，以设计创意粉笔盒为项目主题，学生运用自主学习、探究学习等学习方法，通过分析、思考、交流、讨论，以及教师的引导和指导，完成创意粉笔盒的设计。

情感态度与价值观目标：通过分析和手绘创意粉笔盒，锻炼学生的思维发散能力;通过三维建模制作，培养学生的创造能力和动手能力;通过小组讨论交流，培养学生的团队合作能力;通过成果展示，培养学生的语言表达能力;通过小组评价和班级评价，培养学生的艺术鉴赏能力。

● 教学重难点

重点：学会3D设计分析、思考、设计、打印的整个过程。

难点：熟练运用3D建模软件各操作功能进行三维建模。

● 教学准备

粉笔、常规粉笔盒、白纸。

● 教学方法

以小组形式、探究学习为主，运用启发、分析探究、讨论、归纳总结、交流、分享等多种学习方式。

● 教学流程

1.主题导入

教师演示一个粉笔盒。

师：这是一只普通粉笔盒，它的造型是一成不变的白色长方体，今天就让我们给它换换新装，设计制作一个创意粉笔盒。首先，请同学们分析当前粉笔盒的特性有哪些，如它的功能、摆放位置等。

设计意图：从学生常见的生活物品入手，寻找贴近学生生活的主题，以解决实际问题为教学主线，激发学生学习兴趣，从而调动学生学习的积极性。广告创意大师詹姆斯·韦伯·扬说过：“创意的本质就是旧元素的新组合。”先对现有的粉笔盒进行分析，了解现有粉笔盒的信息，如形态特征及功能等，在此基础上的重组、改造才是创意。

2.制订并完善设计方案

师：那么，你想设计一个什么样的创意粉笔盒呢？请相邻座位的同学2人一组，一起探讨设计方案，并在纸上画出初步草图或用文字描述自己的设想。（PPT展示4个思考问题）

学生用铅笔在白纸上手绘粉笔盒草图。

設计意图：思考是创意设计的第一步，学生需要时间思考，给予他们思考的时间和空间，培养学生的思维能力，使其养成良好的思维习惯。手绘草图是表达设计灵感的一种方式，是记录设计的一个过程，当想法刚刚出来的时候就赶紧抓住，并迅速将其跃然纸上，变成可视模式，通过讨论可以时时进行推敲与完善。它是设计的开始，是设计前期阶段很小的一部分，但是很重要。这一环节学生充分发挥想象力，自由畅想设计创意粉笔盒。

师：请在座圆桌6位同学为一组，每人向组内展示交流设计方案，然后一起讨论并完善方案。

学生讨论并完善设计方案。

设计意图：引导学生主动交流设计想法和意见，积极修改和完善设计方案，发现自己与他人方案中的“闪光点”和不足，促进学生学习方式在各学科领域转变，培养学生主动学习、勤于思考、乐于探究、合作交流以及收集与处理信息等能力。

3.复习3D软件知识

师：在建模之前，让我们再来回忆之前制作的作品，复习所学的3Done软件知识。

教师利用3Done软件分别打开前期制作的作品。

师：我们做的第一个作品是“凳子”，大家回忆一下当初是怎么制作的，用了3Done软件的什么功能，第二个作品是“杯子”，用了什么功能，第三个是“筷子笼”，第四个是“花瓶”……

生：利用了基本实体、草图绘制、动态移动、抽壳、扫掠等功能。

设计意图：设计只有在熟练掌握软件操作的基础上才能实现。打开一个一个之前学习制作的实例作品，带领学生一起回忆制作过程，带领学生复习所学3Done软件操作功能知识，为下一步自由创作做准备。

4.建造模型

师：根据设计方案，请同学们在3Done软件中建造模型。如果碰到问题，可以互相讨论或者咨询老师。

学生设计制作。

设计意图：软件掌握只是工具的学习，培养学生创新创造能力才是信息技术课程的目标。运用所学软件解决实际问题是学生想法真正实现的过程，是发挥学生潜能、创新创造的重要环节。学生在三维建模过程中，遇到问题可以同学间讨论交流，向老师咨询讨教，通过自主学习、协同工作，进行知识分享与创新创造。

5.自评和互评作品

师：请每一组推选一件优秀作品，结合“粉笔盒猜想”4个思考问题，介绍自己的创意粉笔盒，详细说明创意在哪里，运用了3Done软件的哪些功能，最后选出全班最优秀的作品。

学生互相欣赏并点评作品。

设计意图：这一环节是学生展示作品的环节，成果展示是教学中十分有意义的活动。围绕初始的4个“粉笔盒猜想”问题进行作品表达和介绍，做到课堂首尾呼应，同时这一环节也是教师检验阶段教学成效的环节。每一位展示作品的学生心里都会充满成就感和自豪感，通过分享与展示，锻炼学生的语言表达能力，给予学生欣赏和学习的机会，提高学生的审美能力和鉴赏力。

6.总结3D打印过程

师：最优秀的作品已经新鲜出炉，下一步就是利用3D打印机打印成品啦，由于耗时太长，老师将在课后打印出来，送到班级使用。

师：通过这节课，我们可以了解到，3D打印的一般过程是：发现并明确问题、设计草图方案、制作三维建模、切片分割、打印成型、后期处理。（PPT展示3D打印步骤）课后，同学们可以用发现的眼光寻找生活中的其他物品进行创意设计。

设计意图：课堂小结是课堂教学环节中的重要一环，带领学生回顾本节内容，从提出创意粉笔盒主题，到分析、设计、建模、打印，总结提炼3D打印步骤，给学生以系统、完整的印象，帮助学生知识迁移，为后续学习和运用奠定基础。

● 教学反思

本节课教学时间实际为45分钟，全班学生都制作出了创意粉笔盒作品，教学目标达成。本节课学生全程身心投入，积极思考，踊跃发言，课堂秩序良好。

在草图设计环节，学生信息积累丰厚，10分钟内，所绘的作品不仅造型多样、功能全面，而且构图明了、简明意会，体现出良好的学科素养和艺术修养。在三维建模环节，学生前期知识储备牢固，熟练操作3Done软件，在15分钟时间内，创新建造出丰富多彩的模型，包括造型不同的粉笔盒（如奶酪型、圆筒型、超长长方型、心型等）、不同功能的粉笔盒（如放粉笔擦、放笔、放尺、放杂物等）、组合型的粉笔盒（如抽屉型、按钮式等）、不同地点摆放的粉笔盒（如吸附在墙壁上的、钩在黑板底部的等）、不同商标的粉笔盒（如学校名字、校徽、班级口号、班徽等）、发明创造式的粉笔盒（如利用中间隔板让粉笔在需要时一根一根自由下落到下方小孔、按钮控制盒盖的马桶造型粉笔盒、KFC取吸管式粉筆盒等）等。创意无限，令人振奋！在评价展示环节，气氛活跃，学生介绍作品时信心满满，点评作品时客观公正，体现了良好的班风和学风。

本节课看到这么多作品的生成，给教师前阶段教学交了最满意的答卷，遗憾的是本节课没有充裕的时间让每位学生都能分享他们的作品，结束得也较仓促，多数学生没有及时保存下来。这些都需要在之后的教学中加以改进。

点  评

3D打印是近年来受到广泛关注的一个热点，如何将3D打印引入课堂，开展教学，是信息技术教师讨论的焦点。本节课作为学校开发的3D打印校本课程，在开展3D打印课程教学实践方面起到了较好的引领作用。纵观全课，沈老师的课堂有以下两个特点：第一个是选题契合学生生活实际。从学生的学习生活实际出发，将学生熟悉的粉笔盒作为研究主题，可以充分激发学生的学习兴趣，将3D打印与学生的生活经验紧密联系，最终将打印的成品运用到生活中。第二个是教学设计符合深度学习理念。整堂课看似都是学生在做，其实是教师在有目的地引导学生进行分层思维：先让学生在纸上画一画、写一写，促使学生深度思考，让大脑动起来;接着带领学生复习之前的作品，强化学生头脑中3D打印软件的操作技能知识;最后让学生自评和互评作品，促使互相学习，提升不足。教师一步一步引导学生勤动脑勤思考，形成自己独特的思维方式和解决问题的方法。