三維設(shè)計(jì)與制作

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(yùn)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(jì)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(jī)。曾獲2018年三維設(shè)計(jì)與成型比賽北京市一等獎(jiǎng)，2018年創(chuàng)客奧斯卡比賽最佳人文獎(jiǎng)，2019年全國未來工程師比賽創(chuàng)意微拍全國二等獎(jiǎng)，創(chuàng)意花窗全國三等獎(jiǎng)。

教學(xué)背景

隨著計(jì)算機(jī)及其外圍設(shè)備的發(fā)展，三維設(shè)計(jì)與制作在中小學(xué)階段已慢慢普及，是現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法和手段的綜合體現(xiàn)。三維設(shè)計(jì)有著手工制圖不可比擬的優(yōu)越性，可將產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、功能、特點(diǎn)、工作原理等立體展現(xiàn)出來，使人們可以更直觀、翔實(shí)、全方位地了解物體的功能及特色，便于表達(dá)想法，進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，并廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、建筑、航空、汽車、藝術(shù)、化工等眾多領(lǐng)域。中小學(xué)生擁有活躍的思維，對(duì)新鮮事物十分感興趣，因此應(yīng)用三維設(shè)計(jì)可以更好地將自己的創(chuàng)意表達(dá)出來，對(duì)學(xué)生發(fā)展和教育有一定幫助。

教學(xué)目標(biāo)

1.了解三維建模軟件3D One Plus，掌握建模步驟、方法和部分特殊功能。

2.以茶具套裝為例，掌握產(chǎn)品功能結(jié)構(gòu)、尺寸、比例，啟發(fā)工程思維和設(shè)計(jì)興趣。

3.體驗(yàn)三維設(shè)計(jì)軟件建模，提高空間想象力和邏輯思維能力，體會(huì)3D打印作為設(shè)計(jì)驗(yàn)證工具的重要性和意義。

教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn) 掌握常用的建模步驟、操作命令和方法。

教學(xué)難點(diǎn) 分析和編輯較復(fù)雜物體的放樣截面、放樣路徑;靈活使用“掃掠”命令，選擇相應(yīng)的路徑和輪廓完成物體;熟悉“組合編輯”命令的三種邏輯運(yùn)算。

教學(xué)過程

一、導(dǎo)入新課

教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)比不同建模軟件，回顧常見建模命令，溫習(xí)3D One Plus軟件界面及常用命令。

二、分析茶具套裝結(jié)構(gòu)

茶壺由壺蓋、壺身、壺嘴、壺把等部分構(gòu)成，茶杯由杯身、杯托兩部分構(gòu)成。在設(shè)計(jì)與制作時(shí)，要注意茶壺整體的尺寸與其各部分的比例，以及茶杯與茶壺的尺寸比例。

三、講解建模步驟和方法

教師指導(dǎo)學(xué)生觀察物體整體形狀結(jié)構(gòu)，由大到小入手，先學(xué)習(xí)制作茶壺壺身。

（一）繪制壺身

1.使用“草圖繪制”命令，繪制不同大小的圓環(huán)，并移動(dòng)使其位于不同層。（圓環(huán)距離越近，平滑效果越不明顯）

2.使用“特征造型”命令中的“放樣”，“輪廓”選擇由下而上。

（二）繪制壺嘴

1.使用“草圖繪制”命令，繪制不同大小的橢圓，并移動(dòng)使其位于不同層。

2.使用“特征造型”命令中的“放樣”，“輪廓”選擇由壺嘴頂端開始，注意方向，如圖1。

（三）組合壺身與壺嘴

1.移動(dòng)壺嘴，使其位于壺身中間偏上位置。

2.選擇“組合編輯”命令中的“加運(yùn)算”，“基體”為壺身，“合并體”為壺嘴，如圖2。

3.點(diǎn)擊壺身與壺嘴的合并體，選擇“特殊功能”命令中的“抽殼”，厚度為-1.5，“開放面”選擇壺身頂面。

（四）繪制壺嘴開口

1.使用“草圖繪制”命令，在壺嘴處繪制橢圓。

2.打開“DV工具條”中的“渲染模式”，選擇“隱藏”，模型變?yōu)榫€框模式，將視圖調(diào)為“前”視圖，使用“草圖繪制”命令，在壺嘴中間繪制直線，如圖3。

3.選擇“特征造型”命令中的“掃掠”，“輪廓”選擇橢圓，“路徑”選擇直線，“坐標(biāo)”為在輪廓，其他正常，如圖4。

4.打開“DV工具條”中的“渲染模式”，選擇“著色模式”;點(diǎn)擊“組合編輯”命令選擇“減運(yùn)算”，“基體”選擇壺身，“合并體”選擇掃掠后的圓柱，如圖5。

（五）繪制壺把

1.使用“草圖繪制”命令中的“通過點(diǎn)繪制曲線”，繪制出壺把的路徑，如圖6。

2.使用“草圖繪制”命令繪制圓形，使圓形的圓心位于路徑上，然后進(jìn)行“掃掠”，如圖7。

（六）組合壺身與壺把

選擇“組合編輯”命令中的“加運(yùn)算”，“基體”選擇壺身，“合并體”選擇壺把，“邊界”選擇壺身外壁，如圖8。

四、學(xué)生練習(xí)，教師輔導(dǎo)

壺蓋和茶杯的制作方法參考?jí)厣碇谱鞯姆椒ㄅc步驟，學(xué)生練習(xí)制作茶壺與茶杯，教師在必要時(shí)給予指導(dǎo)，注意提醒學(xué)生使用“特征造型”中的“圓角”命令，處理如圖9中畫線部位，完善細(xì)節(jié)。

教學(xué)反思

3D One Plus軟件建模時(shí)更像搭積木，通過對(duì)簡(jiǎn)單圖形的堆砌和編輯生成復(fù)雜形狀，讓學(xué)生們產(chǎn)生極大的興趣。然而要熟練地運(yùn)用它完成設(shè)計(jì)，需要時(shí)間的積累和技巧的運(yùn)用，學(xué)生要多試多練才能領(lǐng)會(huì)到其中的巧妙所在。

部分學(xué)生在設(shè)計(jì)制作時(shí)掌握不好尺寸與比例，教師可提醒學(xué)生提前在紙上繪制好草圖，協(xié)調(diào)好尺寸后再進(jìn)行建模。學(xué)生在建模過程中，教師應(yīng)多次提醒其對(duì)比原圖或?qū)嵨?，修改完善模型?/p>