3D打印如何与各学科融合
随着3D打印技术的快速发展,人性化、生活化、智能化的3D打印技术已经渐渐融入到我们的日常生活,走进我们的家庭,成为我们动手制作、创意成型的得力助手。以前教学生使用3DMAX、草图大师等软件,对于小学生来说,这些软件过于专业,操作难度较大,学生很难在短时间内掌握。当我第一次接触3DOne青少年三维创意设计软件的时候,突然发现这款软件就是专门为孩子们设计的,这才是真正适合中小学生学习3D建模的利器,再加上i3DOne社区丰富的课程资源和激励机制,更是实现了让孩子们在“学中玩,玩中学”。以下是我在教学设计中的几个小实例,仅供大家参考。
一、制作scratch小车
任务是为我们的智能硬件兴趣社团scratch智能蓝牙小车设计漂亮的外观和底盘。让学生通过测量arduino板的长宽、孔距,然后使用3DOne设计打印出小车底盘,然后再设计一个漂亮的外壳和其他配件。在课程设计上我们进行了如下尝试:
1. 小车外形设计。现实生活中的车辆一般都采用车身和底盘的形式,我们在设计的时候也可以参照这种设计方法,采用车身和底盘分离的方式,这样可以让智能小车更具有拓展性。车身决定小车的外观,可以用3DOne进行设计,设计方法可以参照社区中老师和同学们设计的消防车、救护车、警车等模型。下图是我们的创客导师安仁中学的李海伦老师的作品,萌萌的样子是孩子们的最爱。
底盘主要是用于承载Arduino控制板、超声波传感器、电池盒、舵机、车轮等器材,对强度和精度都有一定要求。后期需要在底盘上设计好放置器材的位置,在合适的地方开孔,方便将来用螺丝把器材固定到底盘上,这就需要使用游标卡尺等工具进行精确的数据测量和采集,然后结合3DOne的测量功能确定好器材的安放位置。
这种基于动手实做的学习可以让学生很好的理解物理学科中的测量、误差等概念,以及误差和测量工具有关,因为如果用他们自己的普通刻度尺误差很大,然后使用3Done设计出来的器件,很可能安装不到小车底盘上。
二、3DOne建模体验数学的魅力
通过3DOne建模学习,让学生建立立体几何的概念有着天然的优势。在课程设计中通过拉伸、变形、扭曲、弯折等操作,可以让学生很容易理解点、线、面、体等概念。进行了如下课程设计:
1.什么是3D?
我们要设计3D的物体,你有没有想过,什么是3D?D是英文单词dimension的缩写,在这里可以翻译成为维度,3D也就是我们说的三维,是指在平面二维系中又加入了一个方向向量构成的空间系。三维既是坐标轴的三个轴,即x轴、y轴、z轴,其中x表示左右空间,y表示上下空间,z表示前后空间,这样就形成了人的视觉立体感。简单说三维物体就是具有长、宽、高三个维度信息的物体,它能使我们产生立体的视觉。
仔细观察下面的图片,你发现二维和三维的区别了吗?
仔细想想我们生活的世界,是不是到处充满了几何图形的影子?
看完这些图片你建立一个3D物体有什么想法?
一个复杂的3D模型其实可以分解为各种基本的几何体,而这些基本的几何体又是通过基本的几何图形旋转或推拉而成。接下来,我们就从基本开始,今天的任务是制作一个立方体。
2.制作立方体
从今天开始,我们要采用一款使用简单,但是功能却很强大的软件来学习制3D模型文件,这款软件叫做3DOne,是一款直接面向对象的直观、灵活、易于使用的设计工具。接下来我们就采用3DOne来绘制一个立方体……
简单设计之后,再通过3D打印机打印出来,学生真实的体验可以增强他们对知识的理解,后期可以加入各种几何体组合让学生设计“橱子”、“跳棋”、“雪花”……。
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