3D創(chuàng)意設(shè)計(jì)

宋文利 遼寧省本溪市南一小學(xué)科學(xué)教師，兼任學(xué)?？萍驾o導(dǎo)員，一級教師。2018年秋開始學(xué)習(xí)3DOne軟件，被i3DOne青少年三維創(chuàng)意社區(qū)授予“優(yōu)秀創(chuàng)客導(dǎo)師”稱號。組建了學(xué)校3D創(chuàng)客社團(tuán)，帶領(lǐng)社團(tuán)學(xué)生在第三十四屆遼寧省青少年科技創(chuàng)新大賽中榮獲二等獎(jiǎng)，個(gè)人也獲得科技教育活動項(xiàng)目省級二等獎(jiǎng)。

教學(xué)背景

中共中央、國務(wù)院《關(guān)于深化教育教學(xué)改革全面提高義務(wù)教育質(zhì)量的意見》中明確指出：“樹立科學(xué)的教育質(zhì)量觀，深化改革，構(gòu)建德智體美勞全面培養(yǎng)的教育體系，健全立德樹人落實(shí)機(jī)制，著力在堅(jiān)定理想信念、厚植愛國主義情懷、加強(qiáng)品德修養(yǎng)、增長知識見識、培養(yǎng)奮斗精神、增強(qiáng)綜合素質(zhì)上下功夫。堅(jiān)持德育為先，教育引導(dǎo)學(xué)生愛黨愛國愛人民愛社會主義;堅(jiān)持全面發(fā)展，為學(xué)生終身發(fā)展奠基;堅(jiān)持面向全體，辦好每所學(xué)校、教好每名學(xué)生;堅(jiān)持知行合一，讓學(xué)生成為生活和學(xué)習(xí)的主人?！睂W(xué)生綜合素養(yǎng)的培養(yǎng)離不開日常生活能力、勞動能力的培養(yǎng)。學(xué)生可以在生活和日常勞動鍛煉中將習(xí)得的科學(xué)文化知識學(xué)以致用，或者在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生創(chuàng)新的靈感，用自己的小發(fā)明和小創(chuàng)造去改進(jìn)身邊的工具，使生活變得更加輕松而美好。

教室中的飲水機(jī)給同學(xué)們課間喝熱水提供了方便，但是把重約20公斤且沒有抓手的桶裝水從一樓存水處搬運(yùn)到樓上的教室可是一個(gè)力氣活。以前總是得有好幾個(gè)大力士的學(xué)生輪換著或抬或抱，費(fèi)勁力氣才能完成這個(gè)任務(wù)。食堂兩個(gè)阿姨用轉(zhuǎn)運(yùn)箱抬蔬菜啟發(fā)了我們，我校創(chuàng)客社團(tuán)師生用3DOne設(shè)計(jì)了一款簡易抬桶裝水的裝置，并且用實(shí)物把它搭建出來，現(xiàn)在同學(xué)們抬20公斤的桶裝水上樓變成了輕而易舉的事情。

教學(xué)目標(biāo)

知識與技能 學(xué)習(xí)使用3DOne軟件中的草圖繪制、草圖編輯，特征造型中的拉伸、掃掠、DE面偏移等完成繪圖，用圓角或者倒角命令修飾作品，用材質(zhì)渲染美化作品。

過程與方法 通過對抬桶裝水問題的思考，給出適合校園環(huán)境的解決方案，利用3DOne軟件實(shí)現(xiàn)作品設(shè)計(jì)和改進(jìn)完善并最終用實(shí)物搭建完成作品，服務(wù)于同學(xué)們的日常生活。

情感態(tài)度與價(jià)值觀 培養(yǎng)學(xué)生熱愛集體、熱愛勞動的思想情操，并能將科學(xué)文化知識學(xué)以致用，讓生活變得輕松而美好。

教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn) 能利用陀螺儀和輔助六面體完成繪圖平面的切換和陣列方向調(diào)整，能利用草圖編輯中的鏡像命令簡化繪圖過程。

教學(xué)難點(diǎn) 在利用3DOne軟件設(shè)計(jì)作品過程中，要考慮到實(shí)物搭建過程中材料的使用，關(guān)注技術(shù)細(xì)節(jié)。

教學(xué)過程

一、談話導(dǎo)入

教師邀請參加過徒手搬運(yùn)桶裝水的學(xué)生發(fā)言，談?wù)劙徇\(yùn)的過程和感受：我們每天都用教室中的飲水機(jī)喝水，很便利，但是桶裝水圓圓的，沒有抓手，約20公斤重。我們把它從一樓存水處搬運(yùn)到樓上的教室，需要好幾個(gè)力氣大的同學(xué)輪流著或抬或抱，費(fèi)勁力氣才能搬到飲水機(jī)處。搬運(yùn)過程太累了，需要休息時(shí)還得仔細(xì)調(diào)整角度，才能將其安全穩(wěn)妥地放下，有時(shí)候甚至?xí)阶约骸?/p>

師生頭腦風(fēng)暴，共同討論解決方案。方案一：可用混輪組吊升，理論上可以，但是考慮到校園安全問題，不太可行;方案二：可利用運(yùn)水工人使用的拎水桶的卡環(huán)工具，但是小學(xué)生的腕力不足;方案三：有學(xué)生提議參考食堂阿姨搬運(yùn)蔬菜的轉(zhuǎn)運(yùn)箱，利用3DOne軟件自主設(shè)計(jì)“抬水工具”圖紙，再想辦法搭建出來。

不言而喻，方案三成為了受歡迎的備選方案。

二、小試牛刀，初畫草圖

有了初步方案后，我請學(xué)生先用鉛筆和紙，簡單勾勒出設(shè)計(jì)草圖，再用3DOne軟件完成自己的設(shè)計(jì)作品。然后挑選出最佳作品，并請創(chuàng)作者分享自己的設(shè)計(jì)思路。

楊云馳同學(xué)用最快的速度完成了下圖的作品設(shè)計(jì)，如圖1。

楊云馳在教師機(jī)上向全體學(xué)生演示了自己用3DOne軟件設(shè)計(jì)作品的過程，如下所示：

1.用草圖繪制長方形底板后，用圓角命令修飾四角。

2.用草圖繪制底板四角上小圓孔，辦法是一角繪制小圓后拉伸陣列到四角，然后減運(yùn)算。

3.用基本實(shí)體中圓柱體設(shè)計(jì)框架和圍欄，先繪制一處，然后陣列出其余部分，也可用Ctrl+C原位復(fù)制后再用移動命令調(diào)整到需要位置，如圖2。

4.用草圖繪制中圓弧命令加掃掠命令完成提手設(shè)計(jì)，并用移動命令調(diào)整角度后鏡像出對面部分，如圖3。

5.用基本實(shí)體中圓柱體拉伸后繪制水桶，用淺藍(lán)透明色完成顏色渲染。

三、實(shí)物搭建試用并繼續(xù)改進(jìn)

學(xué)生們找了一些材料，然后在王銳老師的幫助下開始搭建作品。我們利用了鐵絲、舊膠管和廢舊學(xué)生座椅上拆下的板子，王老師將板凳板和鐵絲連接，利用膠管套做把手，用舊的椅背板做底座（四個(gè)邊角各打一個(gè)孔眼），用鐵絲穿過四個(gè)孔眼，形成高45cm的圍欄，圍欄的四個(gè)頂點(diǎn)連接在另一根鐵絲圍成的直徑40cm的圓周上，再給圍欄兩側(cè)裝上帶有塑料套管的把手，簡易抬水裝置就做好了。這個(gè)裝置使抬水變得更方便省力，即使力氣小一點(diǎn)的兩個(gè)中年級學(xué)生也能把水抬回教室。

如果抬累了需要休息，也能很平穩(wěn)地放下來，不用因?yàn)閾?dān)心水桶滾落而小心地去調(diào)整角度了，如圖4。

抬水裝置制作完成后，在學(xué)校使用階段得到了師生的一致好評。不過在使用過程中，我們發(fā)現(xiàn)，如果將四面圍合的圍欄打開一面，做成開門的話，上下水桶時(shí)就不用抬高，會更加方便省力。還有一點(diǎn)可改進(jìn)的是，在底板下面加上輪子，這樣在平地的移動就更省力了。

在下一次的創(chuàng)客社團(tuán)活動課上，我請學(xué)生們對楊云馳設(shè)計(jì)的作品進(jìn)行修改，我們師生一起完成了下面的作品，并再一次在王銳老師的幫助下搭建出來，如圖6。

后來，我們帶著這個(gè)作品參加了第34屆遼寧省青少年科技創(chuàng)新大賽，獲得了二等獎(jiǎng)。這個(gè)抬水工具也一直在我?！胺邸保o大家?guī)砹朔奖恪?/p>

教學(xué)反思

這是一次多名師生共同參與的綜合實(shí)踐課程。因?yàn)橘N近學(xué)習(xí)與生活的需要，所以學(xué)生們都很熱情地參與其中。通過設(shè)計(jì)這個(gè)抬水神器，學(xué)生將所學(xué)和所用緊密結(jié)合起來，真正體會到了成功的喜悅，也感謝3DOne軟件助力我們完成作品設(shè)計(jì)。