自制烏篷船

曹瑩瑩

教學(xué)背景

人類社會進(jìn)入21世紀(jì)后，信息化浪潮席卷全球，以云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)以及3D打印等技術(shù)為代表的先進(jìn)信息技術(shù)對社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生了深刻影響，日益改變著我們的生活方式，并且已經(jīng)影響了學(xué)校教育與人才培養(yǎng)方式?；A(chǔ)教育逐步信息化的發(fā)展趨勢，反映了信息時代帶來的變化與挑戰(zhàn)。

本節(jié)課將生活中的常見問題引入課堂，探討船能夠漂浮在水面的影響因素，并通過分析船體結(jié)構(gòu)，融入3D打印技術(shù)，實現(xiàn)實物再現(xiàn)。課堂利用三維設(shè)計及3D打印技術(shù)，使得學(xué)生可以更好地理解船的結(jié)構(gòu)并展示個人創(chuàng)意構(gòu)思，進(jìn)行設(shè)計、渲染、制作及搭建。學(xué)生在三維設(shè)計的過程中可以更加深入地了解作品的結(jié)構(gòu)及原理，更快速地進(jìn)行方案及結(jié)構(gòu)優(yōu)化，提升自身設(shè)計水平，培養(yǎng)技術(shù)素養(yǎng)。

教學(xué)目標(biāo)

了解影響浮力大小的因素;認(rèn)識船體基本結(jié)構(gòu);使用三維軟件設(shè)計，培養(yǎng)創(chuàng)新和物化能力。

教學(xué)重點與難點

教學(xué)重點 探究影響浮力大小的因素。

教學(xué)難點 船體基本結(jié)構(gòu)及設(shè)計。

教學(xué)準(zhǔn)備

多媒體機，水盆，不同密度的水，鐵塊，3D打印小船，3DOne Plus軟件，3D打印機。

教學(xué)過程

一、課程導(dǎo)入

教師播放鐵船浮在水中的視頻。

師：為什么鐵塊放入水中會沉底，鐵船反而能漂浮在水面上？

學(xué)生交流討論。師生討論，思考探究。

二、實踐探究

教師在水盆里分別放入足量的淡水和鹽水，帶領(lǐng)學(xué)生依次將鐵塊、3D打印小船按壓入水中，進(jìn)行多次實驗，探討影響浮力大小的因素及船體基本結(jié)構(gòu)。

三、總結(jié)探究結(jié)果

師：通過剛才的探究我們發(fā)現(xiàn)，影響物體在水中浮力大小的因素有水的密度及物體排開水的體積;船體基本結(jié)構(gòu)包括船舷、底板、船篷等，如圖1。

四、制作步驟

1.選擇草圖繪制—橢圓命令（160mm×40mm）;選擇草圖繪制—直線命令，分割橢圓;選擇草圖編輯，單擊修剪命令。如圖2，繪制船舷輪廓。

2.選擇特征造型—拉伸命令，拉伸厚度為3mm，如圖3，船舷繪制完成。

3.選擇基本編輯—陣列命令（線性陣列，2個，方向），如圖4，繪制對稱船舷。

4.同前三步，繪制橢圓底板，拉伸高度為37mm;選擇特殊功能—抽殼命令，向內(nèi)抽殼，厚度可設(shè)為-1.5mm，開放面為頂面，如圖5。

5.選擇組合編輯命令，加運算，將船舷與底板組合在一起，如圖6。

6.選擇草圖繪制—矩形命令（45mm×40mm）;選擇特征造型—拉伸命令;選擇基本實體—六面體（減運算）命令。如圖7，繪制鏤窗船篷。

7.選擇基本編輯—陣列命令（線性陣列，2個，方向），如圖8，繪制對稱鏤窗船篷。

8.選擇基本實體—圓柱體命令，繪制篷頂。將圓柱體進(jìn)行切割，選擇基本編輯—移動命令和縮放命令，調(diào)節(jié)篷頂，如圖9。

9.選擇基本實體—圓柱體命令;選擇組合編輯—減運算，繪制彎頂船篷;選擇基本實體—六面體命令，繪制船板;選擇底邊工具欄中渲染模式—消隱命令，顯示繪制效果，如圖10。

10.選擇顏色，進(jìn)行相應(yīng)色調(diào)的渲染，如圖11。

五、作品展示

學(xué)生輪流展示作品，設(shè)計作品符合船體基本結(jié)構(gòu)，且部分學(xué)生創(chuàng)意新穎，船體包含多功能設(shè)計。

教學(xué)反思

利用三維設(shè)計軟件進(jìn)行作品設(shè)計可以更好地將學(xué)生的創(chuàng)意展現(xiàn)出來，培養(yǎng)學(xué)生的圖形表達(dá)能力。同時，采用3D打印，可以更快速地將三維設(shè)計作品轉(zhuǎn)換為實物，提升學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

本課程使學(xué)生了解影響浮力大小的因素，學(xué)會使用三維設(shè)計軟件進(jìn)行創(chuàng)意設(shè)計，增強學(xué)生綜合運用所學(xué)知識的能力，強調(diào)學(xué)生將創(chuàng)意物化。通過設(shè)計的一般過程，增強學(xué)生的實踐創(chuàng)新意識和動手意識，提高創(chuàng)意實現(xiàn)能力。

曹瑩瑩 畢業(yè)于首都師范大學(xué)，碩士研究生，現(xiàn)任北京市通州區(qū)運河中學(xué)造物坊社團(tuán)教師，教授創(chuàng)客系列課程。多次參加教學(xué)設(shè)計和課堂教學(xué)比賽，指導(dǎo)學(xué)生多次在科技創(chuàng)新類比賽中取得優(yōu)異的成績，如2018年三維設(shè)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，等等。