1.2 3D建模打印课程─洁净水杯构建制作
黄色的塑料丝一股股地被3D打印机“吞”入“口”中,经200多摄氏度的高温喷头融化后又如春蚕吐丝般慢慢“吐”在热床上,随着时间的推移,一个根据学生创新发明“金点子”构建的3D模型洁净水杯就出现在众人的面前,而这个3D模型的构建是鲈乡实验小学六年级同学信息技术校本特色课程第二课时的内容,曾让老师们都觉得“高大上”的3ds Max模型构建确实已经进入小学课堂。不是亲眼所见,也确实很难想象小学生能创意发现构建打印这个立体模型。
江苏省苏州市鲈乡实验小学是江苏省科技特色学校、江苏省现代教育技术应用先进单位、苏州市教育信息化示范学校,2012年结合学校特色发展建立了3D影音及3D建模打印体验中心,作为本校学生3D建模打印社团活动的基地,也被区教育局选为“心灵 艺术 科学”的活动场所之一,近几年来累计有近10 000人次体验了3D影音及3D建模打印课程。
在社团活动起始阶段,我们对学生进行基本立体图形的3D建模培训;学生掌握基本建模命令后,开始结合实际生活把所见物体在3ds Max中模拟构建,再把有创新亮点的作品另存为STL格式,由3D打印机打印输出。
龙头与水槽
达人秀奖杯
2015年,3ds Max建模打印系列课程全面在六年级实施,学生可以近距离感受最前沿的3D打印技术。我们在课程设计中注重与学生生活实际结合点的把握,注意以问题的解决为着眼点安排教学内容。例如,第一课时的教学内容是用布尔运算给“摔坏”的锅盖设计一个把手;第二课时是根据学生创新“金点子”构建一个“洁净水杯”并打印;第三课时则是省编教材“画房子”的升级版“建房子”,要求学生运用标准基本体及复合对象面板中的有关命令设计并构建一个有太阳、小树、房子、远山的三维场景;第四课时要解决的实际问题是如何打印一个钥匙开启房门(有钥匙图片);第五课时正值中秋,要求学生仿照“南大创客”制作3D月饼……
钥匙模型
学校信息技术校本课程的设计理念是把学生培养成创造者和问题解决者。众多问题的解决过程,许多创新创意“金点子”,都渐渐充实到3D建模打印课程中。例如,创设一些与学生实际生活相关的问题情境:艺术节“达人秀”要设计奖杯,你能自己创意制作一个富有学校特色的奖杯吗?电子百拼的器材中缺了转盘,无法“起飞”了,你能利用3ds Max建模并打印一个转盘让器材再次升空吗?家里的新房要装修,你能为客厅背景墙设计一个3D效果吗?同学们在学习3D建模打印的同时,独立思考能力、创造能力得到了培养和提高。随着对3ds Max学习的深入,同学们都能像童话故事中的神笔马良,可以随意画出自己想要的东西。学生们可以轻松打印或绘制出想象的立体物品,成为现实版的神笔马良。学校的科技创新“金点子”比赛后也有众多的作品可以借助3ds Max建模打印“变”虚为实,有的学生在设计自己的创新作品时需要一些塑料配件,也用3D建模打印。可以说拥有了3D建模打印本领,就有了自己创新发明的“兵工厂”。
该校本化信息技术课程在实施以来得到了家长的肯定和欢迎,现在许多家长都在家庭电脑中安装了3ds Max软件,鼓励学生在家学习3D建模。学校的3D建模课程建设也得到了很多专家的赞赏,近年来还多次在苏州市小学信息技术观摩活动中展示。2016年又在近4年实践积累的基础上进行优化整合编撰了《中小学生3D建模打印教程》,并由江苏科技出版社正式出版发行。该课程共26课,其中3D建模篇22课,3D打印篇4课。具体实施近40课时,可以覆盖小学六年级整个学段的小学信息技术教学。
3ds Max描绘创意,3D打印实现梦想。作为完整的教学知识链,学校将3D打印课程全面在六年级段实施,目标是让每个孩子都能在描绘出自己创意火花的同时,通过3D打印机将梦想变成现实,在毕业时都能拥有自己的3D打印作品作为小学成长阶段的留念。本教学案例曾在市区公开教学活动中展示。
教学目标
(1)学会使用图形面板中的“线”工具绘制二维图形。
(2)会对角点进行移动、平滑等设置和操作。
(3)初步掌握使用“轮廓”命令绘制二维图形。
(4)学习应用修改器列表中的“挤出”“车削”命令构建3D模型。
(5)能对“车削”命令中的部分参数进行正确设置。
(6)了解3D打印机打印水杯的过程及方法。
教学重点、难点
“轮廓”命令的运用,“车削”命令部分参数的设置等。
教学准备
二维铁丝模型、3D打印水杯、水杯原型、3D打印过程录像、模型构建PPT教程等。
教学过程
1.谈话引入课题
大家参加过青少年科技创新比赛吗?
(1) 手中拿的水杯跟普通水杯有何不同?(讲解创新亮点)
(2) 如果我有这样的创意,但是找不到人来帮忙制作,那么我们可以考虑用什么办法来完成这个创新作品?(板书课题)
2.学习“车削”命令的运用并制作杯身
(1)我们看一下这个杯子的主体由哪两部分组成?
(2)如果你是个陶瓷艺人,你会如何制作?
(3)观察分析杯子主体的截面特点。
●压瘪后或投射到黑板上会形成什么形状的图形?
●这个图形左右对称吗?
●绘制杯子投影平面后用二维模型演示侧截面的特点。(板书绘制截面)
(4)学习在图形面板中绘制二维图形。
注意点:①绘制直线时应用Shift键辅助;②利用修改面板中的“样条线”→“轮廓”命令拉出二维闭合图形,有问题的同学可观看PPT教程;③角点调整。
(5)学习在修改面板中选择“车削”命令进行二维转三维物体的尝试。
●运用二维铁丝模型演示“车削”过程。
●老师演示操作过程,突出要点:灭灯操作、最小化概念理解、焊接内核、分段等,可让学生自己充分尝试后亲身演示。
3.尝试运用“挤出”命令构建杯柄
(1) 观察水杯柄部分的特点,截面是怎样的?能不能继续利用“车削”命令来完成?(板书绘制截面)
(2) 截面能不能利用上面所学的“轮廓”命令来绘制,绘制前要切换到哪个命令面板?
(3) 学生尝试自己完成杯子手柄部分的二维闭合图形绘制后演示。
洁净水杯构建
(4) 让学生利用修改面板中的“挤出”命令尝试完成手柄三维图形的构建(包括尝试调整参数)。
(5)小组互助完成构建。
4.调整角点让水杯柄变形
老师演示杯柄角点的操作,包括平滑角点,顶点的新增和移动等,完成水杯柄构建的同学在极域电子教室“电子举手”,老师演示后加分。
5.观看3D打印录像,了解3D打印机的工作过程
看了3D打印洁净水杯的过程,你了解了哪些知识?有什么感想?你希望3D打印机还能帮助我们解决什么问题?
洁净水杯打印
6.小结
课堂上很多同学掌握了二维转三维命令及车削、挤出的运用,有的同学还能自己尝试并找到参数的正确设置方法,这些品质尤为宝贵,希望继续保持。同学们在学习3D建模打印的同时,独立思考能力、创造能力得到了培养和提高。