2020版 人教版 高中通-用技术 选择性必修11 产品三维设计与制造《第一章 三维打印原理》大单元整体教学设计2020课标

版人教版高中通用技术选择性必修11产品三维设计与制造《第一章三维打印原理》大单元整体教学设计[2020课标]一、内容分析与整合二、《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》分解三、学情分析四、大主题或大概念设计五、大单元目标叙写六、大单元教学重点七、大单元教学难点八、大单元整体教学思路九、学业评价十、大单元实施思路及教学结构图十一、大情境、大任务创设十二、单元学历案十三、学科实践与跨学科学习设计十四、大单元作业设计十五、“教-学-评”一致性课时设计十六、大单元教学反思一、内容分析与整合（一）教学内容分析《产品三维设计与制造》是高中通用技术选择性必修课程中的重要模块，旨在通过学习和实践，使学生掌握三维打印技术的原理与操作方法，培养学生的创新思维和物化能力。第一章《三维打印原理》是该模块的基础章节，包括两节内容：第1节《三维打印技术概述》和第2节《三维打印机的操作》。第1节《三维打印技术概述》主要介绍了三维打印技术的历史、原理、优势以及应用领域，使学生从宏观上理解三维打印技术的整体概况。这一节内容旨在培养学生的技术意识，使他们认识到三维打印技术在现代制造业中的重要性。第2节《三维打印机的操作》则详细阐述了三维打印机的运行过程、操作步骤以及注意事项，包括STL文件的获取、模型打印过程、零件加工处理等关键环节。这一节内容旨在培养学生的物化能力，使他们掌握三维打印机的实际操作技能。（二）单元内容分析本单元的教学内容包括两部分：三维打印技术概述：技术历史：简述三维打印技术的发展历程，从早期萌芽到现代爆发期的关键节点。技术原理：阐述三维打印技术的核心原理，即“分层制造，逐层叠加”。技术优势：分析三维打印技术相比传统制造技术的优势，如产品造型结构多变、耗材利用率高等。应用领域：展示三维打印技术在消费电子、汽车、航空航天、医疗等多个领域的应用案例。三维打印机的操作：STL文件获取：介绍STL文件的概念及其获取途径，包括三维建模、三维扫描和网络下载等方式。模型打印过程：详细讲解三维打印机的运行过程，包括软件切片、模型打印、后期处理等步骤。注意事项：提醒学生在操作过程中需要注意的安全问题和常见故障排除方法。（三）单元内容整合本单元将三维打印技术的理论知识与实际操作紧密结合，通过理论讲解、案例分析、实践操作等多种教学方式，使学生在掌握三维打印技术基本原理的基础上，能够独立完成三维打印机的操作任务。通过单元内的综合实践项目，进一步培养学生的创新设计能力和图样表达能力。在内容整合上，我们将三维打印技术的历史、原理、优势和应用领域作为理论基础，为学生构建全面的知识体系；将三维打印机的操作作为实践环节，通过动手操作加深学生对理论知识的理解；通过综合实践项目，将理论知识与实践操作相结合，培养学生的创新思维和物化能力。二、《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》分解通用技术的核心素养目标包括技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力五个方面。本单元的教学内容与这五个核心素养目标紧密相关，具体分解如下：（一）技术意识理解三维打印技术的重要性：通过介绍三维打印技术的发展历程和应用领域，使学生认识到三维打印技术在现代制造业中的重要性，形成对三维打印技术的初步认识和兴趣。分析三维打印技术的优势：通过与传统制造技术的比较，使学生明确三维打印技术的独特优势，如产品造型结构多变、耗材利用率高等，培养学生的技术评价和选择能力。关注三维打印技术的伦理问题：在讨论三维打印技术的应用案例时，引导学生思考其可能带来的伦理和社会问题，如知识产权保护、生物伦理等，培养学生的技术责任感和伦理意识。（二）工程思维系统分析三维打印过程：通过讲解三维打印机的运行过程，引导学生运用系统分析的方法，将三维打印过程分解为多个环节进行逐一分析，培养学生的系统思维能力。优化三维打印方案：在实践操作中，鼓励学生针对打印过程中出现的问题进行原因分析，并提出优化方案，如调整打印参数、改进支撑结构等，培养学生的优化意识和问题解决能力。评估三维打印技术的经济性和可行性：在案例分析和综合实践项目中，引导学生评估三维打印技术的经济性和可行性，如打印成本、打印时间等，培养学生的经济意识和决策能力。（三）创新设计设计三维打印项目：在综合实践项目中，鼓励学生结合所学知识和生活经验，设计具有创意和实用性的三维打印项目，如个性化笔筒、手机支架等，培养学生的创新思维和设计能力。运用创新工具进行三维建模：引导学生使用三维建模软件进行产品设计，如利用SketchUp、SolidWorks等工具进行三维建模和渲染，培养学生的数字化设计能力和工具运用能力。优化设计方案：在设计过程中，鼓励学生进行多次迭代和优化，如调整产品结构、改进打印参数等，培养学生的持续改进意识和创新能力。（四）图样表达绘制三维模型图：在实践操作中，引导学生使用三维建模软件绘制三维模型图，并学会将三维模型转换为STL文件，培养学生的图样表达能力和计算机辅助设计能力。识读和绘制技术图样：在讲解三维打印机的操作过程中，引导学生识读和绘制相关的技术图样，如切片图、装配图等，培养学生的技术图样识读和绘制能力。用图样表达设计构想：在综合实践项目中，鼓励学生用图样表达自己的设计构想，并与同学和老师进行交流讨论，培养学生的设计沟通能力和团队协作能力。（五）物化能力操作三维打印机：通过实践操作，使学生掌握三维打印机的操作方法和注意事项，培养学生的动手能力和实践操作能力。处理三维打印成品：在打印完成后，引导学生对成品进行后处理，如去除支撑结构、打磨表面等，培养学生的物化能力和质量意识。综合运用所学知识进行产品制作：在综合实践项目中，鼓励学生综合运用所学知识进行产品制作，如结合三维建模、切片处理、打印操作和后处理等环节，完成一个完整的产品制作过程，培养学生的综合应用能力和问题解决能力。三、学情分析（一）已知内容分析高中学生在进入通用技术课程的学习之前，已经具备了一定的科学、数学和信息技术基础。他们在初中阶段可能已经接触过简单的计算机绘图软件和基本的信息技术操作，对计算机有一定的了解和操作经验。在物理、化学等课程中，学生也学习过一些基本的科学原理，如力学、光学等，这些原理对于理解三维打印技术中的某些概念（如熔融沉积成型中的材料挤出和层叠过程）有一定的帮助。学生在日常生活中也可能通过各种渠道（如电视、网络、展览等）对三维打印技术有一定的了解或接触过相关的应用案例，比如三维打印的玩具、艺术品或简单的实用物品。这些日常经验为学生理解三维打印技术提供了感性认识和兴趣基础。（二）新知内容分析在《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》中，选择性必修课程“产品三维设计与制造”模块包含了“三维打印原理”的教学内容。本单元的教学旨在让学生全面了解三维打印技术的基本原理、应用领域及操作流程，具体分为两节：三维打印技术概述：这一节主要介绍三维打印技术的发展历史、原理、优势与局限以及应用领域。学生需要理解三维打印技术是如何通过逐层叠加材料来制造三维物体的，掌握三维打印技术的核心概念，并认识其在各个领域中的广泛应用。三维打印机的操作：这一节则侧重于三维打印机的实际操作流程，包括三维模型文件的获取、模型文件的切片处理、三维打印机的预热与校准、打印材料的装载与打印过程的监控，以及打印完成后的模型处理等。学生需要学会正确、安全地操作三维打印机，完成从数字模型到实体物体的转换。（三）学生学习能力分析高中学生已经具备了一定的自主学习能力和问题解决能力，能够在教师的引导下进行探究式学习和合作学习。他们能够通过阅读教材、观看教学视频、进行实验操作等多种方式获取新知识，并通过小组讨论、汇报展示等形式与同学、教师交流学习心得。在技术学习方面，学生通常对动手实践充满兴趣，喜欢通过实际操作来验证和巩固理论知识。在三维打印原理的学习中，学生将积极参与模型设计、切片处理、打印机操作等实践活动，以提高自己的技术素养和创新能力。高中学生也具备了一定的信息技术应用能力，能够熟练使用计算机和常见的办公软件、绘图软件等。这将有助于他们更好地掌握三维设计软件的使用，提高三维模型的设计效率和质量。（四）学习障碍突破策略强化理论基础，理论与实践相结合针对学生对三维打印技术原理理解不深的问题，教师可以通过生动的案例讲解、动画演示等方式，将抽象的概念具体化、形象化。例如，通过展示三维打印过程的动画视频，让学生直观感受材料逐层叠加形成三维物体的过程。在理论讲解的基础上，安排大量的实践操作环节，让学生在“做中学”。通过亲自动手操作三维打印机，学生可以更深刻地理解三维打印技术的各个环节和要点。分层教学，关注个体差异考虑到学生在信息技术应用能力、空间想象能力等方面的差异，教师可以采取分层教学的策略。对于基础较弱的学生，可以从基础操作入手，逐步引导他们掌握三维打印技术的核心概念和操作流程；对于基础较好的学生，则可以鼓励他们进行更复杂的模型设计和打印实践。在小组合作中，教师可以根据学生的能力和兴趣进行合理分组，让每个学生都能在团队中找到适合自己的角色和任务，发挥各自的优势。利用信息技术手段辅助教学借助信息技术手段（如虚拟现实、增强现实等），创设沉浸式学习环境，帮助学生更好地理解和掌握三维打印技术的相关知识。例如，通过虚拟现实技术模拟三维打印过程，让学生身临其境地感受材料的挤出、层叠和成型过程。利用在线教学平台和资源，提供丰富的学习材料和练习题目，供学生在课后进行自主学习和巩固练习。教师可以通过平台收集学生的学习数据，及时了解学生的学习情况，以便进行针对性的指导和反馈。注重过程性评价与反馈在学习过程中，教师应注重对学生学习过程的评价和反馈。通过观察学生在实践操作中的表现、参与小组讨论的积极性、提交的作业质量等方面来评估学生的学习成效。针对学生在学习中遇到的问题和困难，教师应及时给予指导和帮助。鼓励学生之间相互交流和学习，形成良好的学习氛围。开展项目式学习，提升综合能力结合实际应用场景，设计跨学科的项目式学习任务。例如，让学生以小组为单位，围绕一个具体的主题（如环保、教育、医疗等）进行三维模型设计，并利用三维打印机将设计转化为实体物品。在项目实施过程中，学生需要综合运用数学、物理、信息技术等多个学科的知识和技能，提高自己的综合素质和创新能力。通过项目式学习，学生不仅能够深入理解三维打印技术的原理和应用，还能培养团队合作、沟通协调、问题解决等多方面的能力。项目成果的展示和评价也能激发学生的成就感和自信心，促进他们的持续学习和进步。四、大主题或大概念设计大主题：三维打印技术的原理、操作与创新应用本单元以大概念“三维打印技术”为核心，围绕“三维打印技术的原理”和“三维打印机的操作”两大主题展开。通过探究三维打印技术的发展历程、原理、应用领域以及具体操作，培养学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力。通过创新应用三维打印技术的项目实践，提升学生的综合技术素养和解决实际问题的能力。五、大单元目标叙写通用技术的核心素养目标：技术意识：学生能够理解三维打印技术的基本原理和发展历程，认识到三维打印技术在现代制造业中的重要性。学生能够分析三维打印技术在不同领域的应用案例，理解其对社会、经济和环境的影响。学生能够形成对三维打印技术的积极态度和评价，具备基本的技术伦理和知识产权意识。工程思维：学生能够运用系统分析的方法，理解三维打印技术的设计、制造和优化过程。学生能够识别三维打印技术中的工程问题，并提出解决方案，发展系统的工程思维能力。学生能够通过案例分析，理解三维打印技术在工程实践中的应用，提升解决复杂工程问题的能力。创新设计：学生能够基于三维打印技术，进行创新性设计，提出具有实用性和创新性的设计方案。学生能够运用创新思维和创造技法，对三维打印产品进行改进和优化，提升其功能性和美观性。学生能够结合多学科知识，进行跨学科的创新设计，提升综合创新设计能力。图样表达：学生能够识读和绘制与三维打印相关的技术图样，如三维模型图、切片图等。学生能够运用计算机辅助设计软件，进行三维产品的设计和建模，提升图样表达能力。学生能够通过图样表达，清晰、准确地传达设计意图，实现设计构想的可视化。物化能力：学生能够掌握三维打印机的操作方法，独立完成三维打印产品的制作和调试。学生能够根据设计方案，选择合适的材料和工艺，进行三维打印产品的制造和装配。学生能够对三维打印产品进行质量检测和性能评估，提出改进和优化建议，提升物化能力。六、大单元教学重点三维打印技术的基本原理：深入解析三维打印技术的增材制造原理，使学生理解其与传统制造技术的区别和优势。详细介绍三维打印技术的不同工艺类型（如FDM、SLA、SLS等），并分析各自的特点和应用范围。三维打印机的操作方法：系统讲解三维打印机的操作流程，包括模型设计、切片处理、打印设置、打印监控和后期处理等环节。通过实操演练，使学生熟练掌握三维打印机的各项操作技能，能够独立完成三维打印任务。三维打印技术的创新应用：结合实际案例，探讨三维打印技术在医疗、航空航天、汽车制造等领域的应用，拓宽学生的视野。引导学生设计并制作具有创新性的三维打印产品，如个性化定制物品、教学模型等，提升其实践能力。七、大单元教学难点三维打印技术的复杂性：三维打印技术涉及多个学科领域的知识，如机械工程、材料科学、计算机图形学等，对学生来说难度较大。需要通过跨学科的教学设计，将相关知识有机融合，降低学习难度，提高学生的理解能力。三维打印机操作的精准性：三维打印机的操作需要高度的精准性，任何微小的操作失误都可能导致打印失败或产品质量下降。需要通过反复练习和实操指导，使学生熟练掌握操作技巧，提高打印成功率。创新设计能力的培养：培养学生的创新设计能力需要长期的积累和实践，仅靠课堂教学难以达到理想效果。需要通过项目式学习、竞赛活动等方式，激发学生的创新思维和创造力，提升其创新设计能力。教学设计示例第一课时：三维打印技术概述教学目标：技术意识：了解三维打印技术的基本原理和发展历程。工程思维：分析三维打印技术在不同领域的应用案例。教学过程：导入新课：通过展示三维打印产品的实物或图片，激发学生的学习兴趣。讲授新知：介绍三维打印技术的基本原理和增材制造特点。阐述三维打印技术的发展历程和未来趋势。案例分析：分析三维打印技术在医疗、航空航天、汽车制造等领域的应用案例。讨论三维打印技术对社会、经济和环境的影响。课堂互动：组织学生分组讨论，分享自己对三维打印技术的看法和体验。引导学生提出问题，进行课堂交流和解答。作业布置：搜集并整理三维打印技术的相关资料，准备下节课的分享。第二课时：三维打印机的操作方法（一）教学目标：物化能力：掌握三维打印机的基本操作方法。图样表达：识读和绘制三维打印模型图。教学过程：复习旧知：回顾三维打印技术的基本原理和发展历程。讲授新知：介绍三维打印机的组成部分和工作原理。讲解三维打印模型的设计、切片处理和打印设置等操作步骤。实操演练：演示三维打印机的操作方法，包括模型加载、切片处理、打印设置等。指导学生进行实操练习，熟悉三维打印机的各项操作。图样表达：讲解三维打印模型图的识读和绘制方法。组织学生绘制简单的三维打印模型图，并进行展示和交流。作业布置：设计一个简单的三维打印模型，并绘制相应的模型图。第三课时：三维打印机的操作方法（二）教学目标：物化能力：独立完成三维打印产品的制作和调试。工程思维：分析三维打印过程中可能出现的问题及解决方案。教学过程：复习旧知：回顾三维打印机的操作方法和图样表达方法。实操演练：指导学生独立完成三维打印产品的制作和调试过程。监督学生的操作过程，及时纠正错误，提供必要的帮助和指导。问题解决：分析三维打印过程中可能出现的问题，如打印失败、产品质量下降等。引导学生提出解决方案，并进行讨论和交流。课堂总结：总结三维打印机的操作方法和注意事项。强调物化能力在工程实践中的重要性。作业布置：根据课堂所学，制作一个个性化的三维打印产品，并进行展示和分享。第四课时：三维打印技术的创新应用教学目标：创新设计：基于三维打印技术进行创新性设计。图样表达与物化能力：设计并制作具有创新性的三维打印产品。教学过程：导入新课：展示一些具有创新性的三维打印产品，激发学生的创新灵感。创新设计：引导学生结合个人兴趣和实际需求，提出基于三维打印技术的创新设计方案。组织学生进行小组讨论，完善设计方案，明确设计目标和要求。图样表达：指导学生运用计算机辅助设计软件，进行三维产品的设计和建模。检查学生的设计图样，提出修改建议，确保设计方案的可行性和准确性。物化实践：指导学生根据设计方案，选择合适的材料和工艺，进行三维打印产品的制作和装配。监督学生的制作过程，提供必要的帮助和指导，确保产品质量。作业布置：完善并优化自己的三维打印产品设计方案，准备下节课的展示和分享。通过以上教学设计，学生将能够全面理解和掌握三维打印技术的基本原理、操作方法和创新应用，同时提升技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力等综合技术素养。八、大单元整体教学思路教学目标设定依据《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》的要求，结合人教版高中通用技术选择性必修11《产品三维设计与制造》第一章《三维打印原理》的教学内容，本大单元的整体教学思路将围绕通用技术的核心素养目标展开，具体目标包括：技术意识、工程思维、创新设计、图样表达、物化能力。（一）技术意识理解三维打印技术的社会价值和意义：学生能够认识到三维打印技术在现代工业、医疗、教育等领域的应用价值，理解其对社会发展和科技进步的影响。形成对三维打印技术的积极态度：通过学习和实践，学生对三维打印技术形成浓厚的兴趣和积极的态度，愿意主动探索其应用和发展。具备技术安全和伦理意识：在操作三维打印机和进行三维设计时，学生能够遵守相关的安全规范，理解并尊重知识产权，具备基本的技术伦理意识。（二）工程思维运用系统分析的方法理解三维打印技术：学生能够将三维打印技术视为一个系统工程，理解其各组成部分（如软件、硬件、材料）之间的相互作用和关系。进行三维打印技术的方案设计与优化：学生能够根据实际需求，设计合理的三维打印方案，并能够对方案进行优化，以提高打印效率和产品质量。解决三维打印过程中的技术问题：学生能够识别三维打印过程中可能出现的技术问题，并运用所学知识进行分析和解决。（三）创新设计发挥创造力进行三维模型设计：学生能够运用三维设计软件，发挥创造力，设计出具有新颖性和实用性的三维模型。结合实际需求进行三维打印创新：学生能够结合实际需求，探索三维打印技术在产品创新中的应用，提出创新性的解决方案。体验技术创新的乐趣和成就感：通过三维打印的创新设计与实践，学生能够体验到技术创新的乐趣和成就感，激发持续创新的热情。（四）图样表达掌握三维设计软件的操作技能：学生能够熟练掌握三维设计软件的基本操作，包括建模、渲染、导出等。运用技术图样表达设计构想：学生能够运用三维设计图样，准确、清晰地表达自己的设计构想，便于与他人交流和沟通。理解技术图样在三维打印中的重要性：学生能够认识到技术图样在三维打印过程中的重要作用，确保设计构想能够准确转化为实体产品。（五）物化能力掌握三维打印机的操作技能：学生能够熟练掌握三维打印机的操作流程，包括模型导入、参数设置、打印监控等。完成三维打印产品的制作与调试：学生能够独立完成三维打印产品的制作，并对产品进行必要的调试和优化，确保产品质量。体验三维打印技术的物化过程：通过实际操作，学生能够深刻体验三维打印技术从设计到物化的全过程，理解其中的技术难点和解决方案。教学重点与难点教学重点三维打印技术的基本原理和应用领域：使学生深入理解三维打印技术的核心原理，掌握其在各个领域的应用案例。三维设计软件的操作与三维模型的构建：通过实践教学，使学生熟练掌握三维设计软件的操作技能，能够独立完成三维模型的构建。三维打印机的操作与打印参数的设置：使学生掌握三维打印机的操作流程，能够根据实际情况合理设置打印参数，确保打印质量。教学难点三维模型设计的复杂性与创新性：如何引导学生设计出既复杂又具有创新性的三维模型，是教学中的一大难点。三维打印过程中技术问题的解决：三维打印过程中可能会遇到各种技术问题，如何引导学生识别并解决这些问题，是教学中的另一大难点。三维打印产品的制作与调试：三维打印产品的制作与调试需要一定的经验和技巧，如何使学生快速掌握这些技巧，确保产品质量，也是教学中的难点之一。教学思路与方法教学思路本大单元的教学将以“理论讲解+实践操作”为主线，通过“情境导入—理论学习—案例分析—实践操作—成果展示—总结反思”的教学流程，使学生全面掌握三维打印技术的原理、应用、设计与制作技能。具体教学思路如下：情境导入：通过展示三维打印技术的应用案例，如医疗领域的义肢打印、航空航天领域的零部件打印等，激发学生的学习兴趣和好奇心。理论学习：系统讲解三维打印技术的基本原理、发展历程、应用领域以及三维设计软件的操作方法。案例分析：选取典型的三维打印案例，引导学生分析其中的设计思路、技术难点和解决方案，加深对三维打印技术的理解。实践操作：组织学生进行三维模型的设计和三维打印机的操作实践，通过亲身体验掌握相关技能。成果展示：鼓励学生展示自己的三维打印作品，并进行交流和评价，提高学生的自信心和成就感。总结反思：对教学过程和学生的学习成果进行总结反思，找出存在的问题和不足，为后续教学提供参考。教学方法情境教学法：通过创设与三维打印技术相关的真实情境，激发学生的学习兴趣和积极性。任务驱动法：以具体的设计任务为驱动，引导学生自主学习和探究，提高学生的自主学习能力和解决问题的能力。案例分析法：选取典型的三维打印案例进行分析，帮助学生理解三维打印技术的原理和应用。实践操作法：组织学生进行三维模型的设计和三维打印机的操作实践，通过亲身体验掌握相关技能。小组合作法：鼓励学生进行小组合作学习和交流，培养学生的团队协作精神和沟通能力。学业评价本大单元的学业评价将采用多元化评价方式，包括过程性评价和终结性评价相结合，具体评价内容如下：过程性评价：关注学生在学习过程中的表现，如课堂参与度、作业完成情况、实践操作能力等。通过观察、记录、提问等方式，及时给予学生反馈和指导。终结性评价：通过期末测试、项目作品展示等方式，全面评估学生对三维打印技术的掌握程度和应用能力。评价内容涵盖理论知识、设计技能、实践操作等多个方面。自我评价与互评：鼓励学生进行自我评价和互评，提高学生的自我认知能力和批判性思维能力。通过评价他人的作品和表现，发现自己的不足并加以改进。教学资源与环境教学资源教材与教辅资料：人教版高中通用技术选择性必修11《产品三维设计与制造》教材及相关教辅资料。三维设计软件：常用的三维设计软件，如SolidWorks、AutodeskInventor、3DMax等。三维打印机及耗材：配备一定数量的三维打印机及相应的打印耗材，供学生进行实践操作。网络教学资源：利用网络平台获取最新的三维打印技术资讯和应用案例，拓宽学生的视野。教学环境专用教室：配备必要的计算机、网络、三维设计软件、三维打印机等设备，为学生提供良好的学习环境。实践操作区：设置专门的操作区域，供学生进行三维打印机的操作实践。展示区：设置作品展示区，用于展示学生的三维打印作品，激发学生的成就感和自豪感。教学进度安排本大单元的教学进度安排如下：周次教学内容课时安排第1周三维打印技术概述（理论讲解）2课时第2周三维设计软件操作基础（理论+实践）4课时第3周三维模型设计实践（实践操作）4课时第4周三维打印机操作基础（理论+实践）4课时第5周三维打印产品制作与调试（实践操作）4课时第6周成果展示与评价（总结反思）2课时总结与反思通过本大单元的教学，学生将全面掌握三维打印技术的原理、应用、设计与制作技能，提升技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力。在教学过程中，教师应注重激发学生的学习兴趣和积极性，引导学生自主学习和探究，培养学生的团队协作精神和沟通能力。教师还应关注学生的学习过程和学习成果，及时给予反馈和指导，帮助学生不断进步和提高。九、学业评价一、教学目标技术意识：学生能够理解三维打印技术的原理及其对社会生活的影响，形成对三维打印技术的理性认识，增强技术安全意识、规范意识和伦理意识。工程思维：学生能够运用系统分析的方法，理解三维打印技术在产品设计与制造过程中的作用，形成初步的工程建模、权衡决策和结构优化等思维方法。创新设计：学生能够结合三维打印技术的特点，提出创新性的设计构想，并尝试通过三维设计软件进行产品设计与优化。图样表达：学生能够识读和绘制与三维打印相关的技术图样，利用三维设计软件将设计构想转化为三维数字模型，并进行渲染和测试。物化能力：学生能够熟练操作三维打印机，将三维数字模型转化为实体产品，并对产品进行后期加工、组装与测试。二、学习目标技术意识：了解三维打印技术的历史、原理和应用领域。认识三维打印技术对现代生产生活的影响，形成对三维打印技术的理性认识。增强在使用三维打印技术时的安全意识和规范意识。工程思维：理解三维打印技术在产品设计与制造中的系统性和复杂性。掌握系统分析的方法，针对三维打印产品进行结构分析和优化。能够运用三维打印技术进行简单的工程建模和权衡决策。创新设计：结合三维打印技术的特点，提出创新性的产品设计构想。利用三维设计软件进行产品设计与优化，提升创新能力。图样表达：识读和绘制与三维打印相关的技术图样，如三维模型图、流程图等。利用三维设计软件将设计构想转化为三维数字模型，并进行渲染和测试。物化能力：掌握三维打印机的操作方法和日常维护。能够将三维数字模型通过三维打印机转化为实体产品。对打印出的产品进行后期加工、组装与测试，提升物化实现能力。三、评价目标设定（一）技术意识评价目标：学生能否准确描述三维打印技术的原理、历史和发展趋势。学生能否举例说明三维打印技术在不同领域的应用，并分析其对社会生活的影响。学生能否在使用三维打印技术时，展现出良好的安全意识和规范意识。评价方式：通过课堂讨论、案例分析等方式，评价学生对三维打印技术原理和应用领域的理解程度。通过观察学生在实验操作中的行为表现，评价其安全意识和规范意识。评价标准：准确描述三维打印技术的原理、历史和发展趋势（A）；基本准确但略有遗漏（B）；描述不准确或存在明显错误（C）。能举出多个三维打印技术的应用案例，并分析其对社会生活的影响（A）；能举出案例但分析不够深入（B）；无法举出案例或分析错误（C）。在实验操作中严格遵守安全规范，无违规操作行为（A）；偶尔出现违规操作但及时纠正（B）；频繁违规操作且未及时纠正（C）。（二）工程思维评价目标：学生能否运用系统分析的方法，对三维打印产品进行结构分析和优化。学生能否针对三维打印产品，提出合理的工程建模和权衡决策方案。学生能否理解三维打印技术在产品设计与制造中的系统性和复杂性。评价方式：通过项目设计、案例分析等方式，评价学生运用系统分析方法的能力。通过小组讨论、方案汇报等方式，评价学生的工程建模和权衡决策能力。评价标准：能准确运用系统分析方法，对三维打印产品进行深入的结构分析和优化（A）；能进行基本的结构分析但优化不足（B）；无法进行有效的结构分析（C）。能提出合理的工程建模和权衡决策方案，方案具有创新性和可行性（A）；方案基本合理但缺乏创新性（B）；方案不合理或无法提出方案（C）。能深刻理解三维打印技术在产品设计与制造中的系统性和复杂性（A）；有一定理解但不够深入（B）；理解肤浅或存在误解（C）。（三）创新设计评价目标：学生能否结合三维打印技术的特点，提出创新性的产品设计构想。学生能否利用三维设计软件进行产品设计与优化，展现出良好的创新能力。评价方式：通过产品设计任务、创意比赛等方式，评价学生的创新设计能力。通过观察学生在三维设计软件操作过程中的表现，评价其创新能力。评价标准：能提出具有创新性和实用性的产品设计构想，设计方案独特且符合三维打印技术的特点（A）；设计方案有一定创新性但实用性不足（B）；设计方案缺乏创新性或实用性（C）。能熟练利用三维设计软件进行产品设计与优化，展现出良好的创新能力和软件操作能力（A）；能进行基本的设计操作但创新能力不足（B）；无法独立完成设计任务或创新能力差（C）。（四）图样表达评价目标：学生能否识读和绘制与三维打印相关的技术图样。学生能否利用三维设计软件将设计构想转化为三维数字模型，并进行渲染和测试。评价方式：通过图样识读测试、绘图作业等方式，评价学生的图样表达能力。通过观察学生在三维设计软件操作过程中的表现，评价其三维数字模型转化能力。评价标准：能准确识读和绘制与三维打印相关的技术图样，如三维模型图、流程图等（A）；能识读但绘制能力不足（B）；无法识读或绘制技术图样（C）。能熟练利用三维设计软件将设计构想转化为三维数字模型，并进行有效的渲染和测试（A）；能进行基本的模型转化但渲染和测试不足（B）；无法完成模型转化或渲染测试效果差（C）。（五）物化能力评价目标：学生能否熟练操作三维打印机，将三维数字模型转化为实体产品。学生能否对打印出的产品进行后期加工、组装与测试，提升物化实现能力。评价方式：通过实验操作、产品制作等方式，评价学生的三维打印机操作能力和物化实现能力。通过观察学生在产品后期加工、组装与测试过程中的表现，评价其物化实现能力。评价标准：能熟练操作三维打印机，将三维数字模型准确转化为实体产品，打印过程中无明显失误（A）；能基本操作但偶尔出现失误（B）；无法熟练操作或打印失误频繁（C）。能对打印出的产品进行有效的后期加工、组装与测试，产品功能完善且外观良好（A）；能进行基本的后期加工但组装测试不足（B）；无法完成后期加工或产品功能存在明显缺陷（C）。通过以上学业评价的设计与实施，旨在全面、客观地评价学生在三维打印原理课程学习过程中的表现与成果，促进其技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力等核心素养的全面发展。也为教师提供有针对性的教学反馈，以便及时调整教学策略，提高教学质量。十、大单元实施思路及教学结构图一、大单元实施思路《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》强调，通用技术课程应注重培养学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力等核心素养。针对选择性必修11《产品三维设计与制造》中的第一章《三维打印原理》，本单元的教学实施将围绕三维打印技术的概述与操作展开，通过理论讲解、实践操作、项目探究等多种教学方式，使学生在理解三维打印技术原理的基础上，掌握三维打印机的操作方法，并能够运用所学知识进行简单的三维设计与制造。具体实施思路如下：情境导入：通过展示三维打印技术的应用案例，激发学生的学习兴趣，引导学生思考三维打印技术的优势与局限性。理论讲解：详细讲解三维打印技术的原理、发展历程、应用领域以及与传统制造技术的比较，帮助学生建立对三维打印技术的全面认识。实践操作：通过分组实验，让学生亲自动手操作三维打印机，体验三维打印的整个过程，从模型设计、切片处理到打印输出，加深对三维打印技术的理解。项目探究：设置具体的三维设计与制造项目，如设计并打印一个简单的实用物品，让学生在实践中运用所学知识，提升创新设计与物化能力。评价反馈：通过过程性评价和结果性评价相结合的方式，及时反馈学生的学习情况，指导学生改进学习方法，提高学习效果。拓展延伸：引导学生关注三维打印技术的最新发展动态，鼓励学生进行课外探究，拓宽知识面，培养自主学习和创新能力。二、教学目标设定（一）技术意识学生能够理解三维打印技术的基本原理、发展历程和应用领域，形成对三维打印技术的正确认识和初步的技术敏感性。学生能够分析三维打印技术的优势与局限性，形成合理的技术应用意识。（二）工程思维学生能够运用系统分析的方法，理解三维打印技术在产品设计、制造过程中的作用，形成初步的工程思维。学生能够针对具体的设计需求，选择合适的三维打印材料和工艺参数，进行简单的工程决策。（三）创新设计学生能够结合三维打印技术的特点，发挥创意，设计出具有创新性的三维模型。学生能够运用所学的三维设计软件，将设计构想转化为具体的三维模型，提升创新设计能力。（四）图样表达学生能够识读和绘制简单的三维设计图样，运用技术语言准确表达设计构想。学生能够运用三维设计软件，对设计图样进行优化和渲染，提高图样表达能力。（五）物化能力学生能够掌握三维打印机的操作方法，独立完成三维模型的打印输出。学生能够对打印出的三维模型进行后处理，如去除支撑、打磨等，提升物化能力。三、教学结构图三维打印原理|+++||三维打印技术概述三维打印机的操作||++++++||||发展历程应用领域设备组成操作流程||||++++++||与传统技术比较STL文件获取与切片处理||++++++||优势与局限性打印输出与后处理|++||项目探究：设计并打印实用物品|++||评价反馈与拓展延伸四、具体教学实施步骤第一步：情境导入（约10分钟）活动内容：展示三维打印技术在医疗、航空航天、教育等领域的应用案例，如三维打印的心脏模型、火箭发动机零件、教学用具等。教师活动：引导学生观察并思考三维打印技术的特点和应用价值。学生活动：小组讨论，分享自己对三维打印技术的认识和看法。第二步：三维打印技术概述（约30分钟）活动内容：发展历程：简要介绍三维打印技术的起源、发展和现状。应用领域：详细讲解三维打印技术在医疗、航空航天、教育、艺术等领域的应用案例。与传统技术比较：分析三维打印技术与传统制造技术的优劣势，引导学生理解三维打印技术的独特价值。教师活动：结合PPT、视频等多媒体资源进行讲解，引导学生思考三维打印技术的未来发展趋势。学生活动：认真听讲，做好笔记，积极参与讨论。第三步：三维打印机的操作（约90分钟）活动内容：设备组成：介绍三维打印机的基本组成部件和工作原理。操作流程：详细讲解三维打印机的操作流程，包括模型设计、切片处理、打印输出和后处理等步骤。STL文件获取与切片处理：演示如何获取STL文件并进行切片处理。打印输出与后处理：演示三维打印机的打印输出过程，并讲解如何进行后处理。教师活动：分组安排学生操作三维打印机，教师巡回指导，解答学生疑问。学生活动：分组进行实验，亲自动手操作三维打印机，体验三维打印的整个过程。第四步：项目探究（约120分钟）活动内容：设置具体的三维设计与制造项目，如设计并打印一个简单的实用物品（如笔筒、手机支架等）。教师活动：引导学生分析设计需求，确定设计方案。提供必要的设计软件和三维打印机资源。巡回指导，解答学生疑问。学生活动：分组进行讨论，确定设计方案。运用三维设计软件进行设计，并生成STL文件。进行切片处理，并上传至三维打印机进行打印。对打印出的模型进行后处理，如去除支撑、打磨等。第五步：评价反馈（约20分钟）活动内容：过程性评价：对学生在实验操作、项目探究过程中的表现进行评价。结果性评价：对学生完成的三维模型进行评价，包括设计创意、打印质量、后处理效果等方面。教师活动：组织学生进行作品展示和分享，对优秀作品进行表扬和鼓励。学生活动：展示自己的作品，分享设计思路和制作经验，接受教师和同学的评价和建议。第六步：拓展延伸（约10分钟）活动内容：引导学生关注三维打印技术的最新发展动态，如新型打印材料、高精度打印技术等。鼓励学生进行课外探究，如尝试设计并打印更复杂的模型、参加三维打印比赛等。教师活动：提供相关的学习资源和探究方向，引导学生进行深入学习。学生活动：记录学习心得和探究成果，与同学分享交流。通过以上六个步骤的实施，本单元旨在使学生全面理解三维打印技术的原理和操作方法，提升技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力等核心素养。通过项目探究和拓展延伸等活动，激发学生的学习兴趣和创新能力，为后续的学习和发展奠定坚实基础。十一、大情境、大任务创设一、大情境创设在快速发展的21世纪，科技以前所未有的速度改变着我们的生活。三维打印技术，作为现代先进制造技术的重要组成部分，正以其独特的优势，在各个领域发挥着越来越重要的作用。从航空航天、汽车制造到生物医学、建筑设计，三维打印技术不仅极大地提高了生产效率，还为我们提供了前所未有的创新空间。为了让学生深入理解和掌握三维打印技术的原理与操作，培养其技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力，我们设计了以下大情境和大任务。二、大任务创设（一）大任务名称：三维打印技术创新设计实践（二）大任务目标通过本次大任务，学生将：技术意识：理解三维打印技术的基本原理、发展历程和应用领域，形成对三维打印技术的正确认识和初步的技术敏感性。能够分析三维打印技术的优势与局限性，形成合理的技术应用意识。工程思维：运用系统分析的方法，理解三维打印技术在产品设计、制造过程中的作用，形成初步的工程思维。能够针对具体的设计需求，提出合理的解决方案，并考虑材料的选择、工艺的优化等因素。创新设计：在掌握三维打印技术的基础上，发挥创新思维，设计并制作出具有实用性和创新性的三维打印作品。能够运用所学的三维设计软件，将设计构想转化为具体的三维模型，提升创新设计能力。图样表达：能够识读和绘制简单的三维设计图样，运用技术语言准确表达设计构想。能够运用三维设计软件，对设计图样进行优化和渲染，提高图样表达能力。物化能力：掌握三维打印机的操作方法，独立完成三维模型的打印输出。能够对打印出的三维模型进行后处理，如去除支撑、打磨等，提升物化能力。（三）大任务内容1.任务导入（1课时）活动内容：展示三维打印技术在各个领域的应用案例，如医疗领域的三维打印器官模型、航空航天领域的火箭发动机零件、建筑领域的复杂结构构件等。引导学生思考三维打印技术的优势和局限性，以及它如何改变我们的生活和工作方式。教师活动：通过多媒体展示三维打印技术的应用案例，激发学生的兴趣和好奇心。提问引导学生思考，如“三维打印技术最大的优势是什么？”“它在哪些领域有着广泛的应用？”“你认为三维打印技术还有哪些需要改进的地方？”学生活动：认真观察展示案例，思考并回答教师提出的问题。小组讨论，分享自己对三维打印技术的认识和看法。2.三维打印技术概述（2课时）活动内容：讲解三维打印技术的历史、原理和应用领域。分析三维打印技术与传统制造技术的优劣势，引导学生理解三维打印技术的独特价值。教师活动：结合PPT、视频等多媒体资源，详细讲解三维打印技术的相关知识。通过案例分析，帮助学生理解三维打印技术在不同领域的应用及其带来的变革。学生活动：认真听讲，做好笔记，积极参与讨论。小组合作，搜集并分享更多关于三维打印技术的案例和应用。3.三维打印机的操作（4课时）活动内容：讲解三维打印机的结构、工作原理和操作流程。演示三维打印机的操作过程，包括模型切片、打印参数设置、打印过程监控等。学生分组进行实践操作，独立完成三维模型的打印输出。教师活动：详细讲解三维打印机的相关知识和操作流程，确保每位学生都能理解。在演示过程中，注意强调操作要点和注意事项，避免学生出现误操作。巡视指导，及时解决学生在操作过程中遇到的问题。学生活动：认真听讲，观察教师的演示过程，做好笔记。分组进行实践操作，按照教师的指导完成三维模型的打印输出。在操作过程中遇到问题，及时向教师或同学求助，共同解决。4.三维打印作品设计与制作（6课时）活动内容：学生分组进行三维打印作品的设计。要求作品具有实用性和创新性，能够体现三维打印技术的优势。使用三维设计软件将设计构想转化为具体的三维模型，并进行优化和渲染。将设计好的三维模型导入三维打印机进行打印输出，并进行后处理如去除支撑、打磨等。教师活动：提供设计主题和参考案例，引导学生发挥创新思维进行设计。讲解三维设计软件的基本操作方法和技巧，帮助学生完成模型设计。巡视指导，对学生的设计作品提出修改建议和优化方案。学生活动：分组讨论确定设计主题和方案，明确各自的任务分工。使用三维设计软件进行设计，不断修改和优化模型。将设计好的模型导入三维打印机进行打印输出，并进行后处理。在制作过程中遇到问题，及时与教师或同学沟通解决。5.作品展示与评价（2课时）活动内容：各组展示自己的三维打印作品，介绍设计思路、制作过程和遇到的问题及解决方法。教师和同学共同对作品进行评价，提出改进意见和建议。评选出优秀作品进行表彰和奖励。教师活动：组织作品展示和评价活动，确保每位学生都有机会展示自己的作品。引导学生对作品进行客观评价，提出建设性意见和建议。对优秀作品进行表彰和奖励，激发学生的积极性和创造力。学生活动：准备作品展示材料，介绍自己的设计思路和制作过程。认真听取教师和同学的评价意见，虚心接受并改进自己的作品。参与优秀作品评选活动，学习他人的优点和经验。（四）大任务评价本次大任务的评价将采用过程性评价和结果性评价相结合的方式，具体评价标准和方式如下：技术意识（20分）：理解三维打印技术的基本原理、发展历程和应用领域（10分）。分析三维打印技术的优势与局限性，形成合理的技术应用意识（10分）。工程思维（20分）：运用系统分析的方法，理解三维打印技术在产品设计、制造过程中的作用（10分）。针对具体的设计需求，提出合理的解决方案，并考虑材料的选择、工艺的优化等因素（10分）。创新设计（30分）：设计作品具有实用性和创新性，能够体现三维打印技术的优势（15分）。运用三维设计软件将设计构想转化为具体的三维模型，并进行优化和渲染（15分）。图样表达（15分）：能够识读和绘制简单的三维设计图样，运用技术语言准确表达设计构想（10分）。三维设计图样清晰、规范、美观（5分）。物化能力（15分）：掌握三维打印机的操作方法，独立完成三维模型的打印输出（10分）。对打印出的三维模型进行后处理，如去除支撑、打磨等，达到良好的成品效果（5分）。三、总结与展望通过本次大情境、大任务的创设与实施，学生将深入理解并掌握三维打印技术的原理与操作，同时培养其技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力等通用技术核心素养。我们将继续探索更多先进制造技术的教学与应用，为学生提供更加丰富的学习资源和实践机会，助力其成长为具有创新精神和实践能力的新时代人才。十二、单元学历案（一）单元主题与课时单元主题：产品三维设计与制造——《三维打印原理》课时设计：情境导入（约10分钟）教学内容：展示三维打印技术在医疗、航空航天、教育等领域的应用案例，如三维打印的心脏模型、火箭发动机零件、教学用具等。教学目标：激发学生的学习兴趣，引导学生思考三维打印技术的优势与局限性。三维打印技术概述（约30分钟）教学内容：讲解三维打印技术的原理、发展历程、应用领域及与传统制造技术的比较。教学目标：帮助学生建立对三维打印技术的全面认识，理解其技术原理和应用价值。三维打印机的操作（约90分钟）教学内容：分组实验，让学生亲自动手操作三维打印机，体验从模型设计、切片处理到打印输出的全过程。教学目标：掌握三维打印机的操作方法，理解三维打印的实施流程和注意事项。项目探究（约120分钟）教学内容：设置具体的三维设计与制造项目，如设计并打印一个简单的实用物品（如笔筒、手机支架等）。教学目标：运用所学知识进行三维设计与制造，提升创新设计与物化能力。评价反馈（约30分钟）教学内容：对学生在实验操作、项目探究过程中的表现进行评价，反馈学习成果。教学目标：通过评价反馈，帮助学生改进学习方法，提高学习效果。拓展延伸（约10分钟）教学内容：引导学生关注三维打印技术的最新发展动态，鼓励课外探究。教学目标：拓宽学生的知识面，培养自主学习和创新能力。（二）学习目标本单元的学习目标围绕通用技术的核心素养展开，具体包括以下几个方面：（一）技术意识学生能够理解三维打印技术的基本原理、发展历程和应用领域，形成对三维打印技术的正确认识和初步的技术敏感性。学生能够分析三维打印技术的优势与局限性，形成合理的技术应用意识。（二）工程思维学生能够运用系统分析的方法，理解三维打印技术在产品设计、制造过程中的作用，形成初步的工程思维。学生能够针对具体的设计需求，选择合适的三维打印材料和工艺参数，进行简单的工程决策。（三）创新设计学生能够结合三维打印技术的特点，发挥创意，设计出具有创新性的三维模型。学生能够运用所学的三维设计软件，将设计构想转化为具体的三维模型，提升创新设计能力。（四）图样表达学生能够识读和绘制简单的三维设计图样，运用技术语言准确表达设计构想。学生能够运用三维设计软件，对设计图样进行优化和渲染，提高图样表达能力。（五）物化能力学生能够掌握三维打印机的操作方法，独立完成三维模型的打印输出。学生能够对打印出的三维模型进行后处理，如去除支撑、打磨等，提升物化能力。（三）评价任务过程性评价：观察学生在实验操作、项目探究过程中的表现，包括操作技能、团队协作、创新思维等方面。结果性评价：对学生完成的三维模型进行评价，包括设计创意、打印质量、后处理效果等方面。自我评价与同伴评价：鼓励学生进行自我评价和同伴评价，反思学习过程，分享学习经验。（四）学习过程第一步：情境导入活动内容：展示三维打印技术在医疗、航空航天、教育等领域的应用案例。教师活动：引导学生观察并思考三维打印技术的特点和应用价值。学生活动：小组讨论，分享自己对三维打印技术的认识和看法。第二步：三维打印技术概述活动内容：发展历程：简要介绍三维打印技术的起源、发展和现状。应用领域：详细讲解三维打印技术在医疗、航空航天、教育、艺术等领域的应用案例。与传统技术比较：分析三维打印技术与传统制造技术的优劣势。教师活动：结合PPT、视频等多媒体资源进行讲解，引导学生思考三维打印技术的未来发展趋势。学生活动：认真听讲，做好笔记，积极参与讨论。第三步：三维打印机的操作活动内容：操作流程：详细讲解三维打印机的操作流程，包括模型设计、切片处理、打印输出和后处理等步骤。STL文件获取与切片处理：演示如何获取STL文件并进行切片处理。打印输出与后处理：演示三维打印机的打印输出过程，并讲解如何进行后处理。教师活动：分组安排学生操作三维打印机，巡回指导，解答学生疑问。学生活动：分组进行实验，亲自动手操作三维打印机，体验三维打印的整个过程。第四步：项目探究活动内容：设置具体的三维设计与制造项目，如设计并打印一个简单的实用物品（如笔筒、手机支架等）。教师活动：引导学生分析设计需求，确定设计方案。提供必要的设计软件和三维打印机资源。巡回指导，解答学生疑问。学生活动：分组进行讨论，确定设计方案。运用三维设计软件进行设计，并生成STL文件。进行切片处理，并操作三维打印机进行打印。对打印出的模型进行后处理，如去除支撑、打磨等。第五步：评价反馈活动内容：过程性评价：对学生在实验操作、项目探究过程中的表现进行评价。结果性评价：对学生完成的三维模型进行评价，包括设计创意、打印质量、后处理效果等方面。教师活动：组织学生进行作品展示和分享，对优秀作品进行表扬和鼓励。学生活动：展示自己的作品，分享设计思路和制作经验，接受教师和同学的评价和建议。第六步：拓展延伸活动内容：引导学生关注三维打印技术的最新发展动态，鼓励课外探究。教师活动：提供相关的学习资源和探究方向，引导学生进行深入学习。学生活动：记录学习心得和探究成果，与同学分享交流。（五）作业与检测作业设计：设计一个三维打印项目，要求结合所学知识，设计并打印一个具有创新性的实用物品。提交项目设计报告，包括设计思路、设计方案、打印过程、后处理及项目反思等内容。检测方式：通过观察学生在课堂上的实验操作和项目探究表现进行评价。对学生提交的项目设计报告进行审阅和评分。（六）学后反思学生反思：回顾本单元的学习过程，总结自己在技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力等方面的收获。反思自己在学习过程中遇到的问题和困难，提出改进措施。教师反思：总结本单元的教学实施情况，评估教学目标是否达成。反思教学过程中的成功经验和不足之处，提出改进建议。根据学生的反馈和评价结果，调整后续的教学策略和方法。十三、学科实践与跨学科学习设计一、教学目标根据《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》的要求，结合2020版人教版高中通用技术选择性必修11《产品三维设计与制造》第一章《三维打印原理》的教学内容，本学科实践与跨学科学习设计旨在全面提升学生的通用技术核心素养，具体包括技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力。通过实践活动和跨学科学习，学生将深入理解三维打印技术的原理与操作流程，掌握三维打印技术的基本应用，并能在实际项目中运用所学知识进行创新设计与制作。二、学习目标技术意识：学生能够理解三维打印技术的基本原理、发展历程和应用领域，形成对三维打印技术的正确认识和初步的技术敏感性。学生能够分析三维打印技术的优势与局限性，形成合理的技术应用意识。工程思维：学生能够运用系统分析的方法，理解三维打印技术在产品设计、制造过程中的作用，形成初步的工程思维。学生能够针对具体的设计需求，选择合适的三维打印技术和材料，进行初步的产品设计与优化。创新设计：学生能够在掌握三维打印技术的基础上，结合实际需求进行创新设计，提出具有创意的三维打印项目方案。学生能够通过实践探索，不断优化设计方案，提高创新设计的实践能力。图样表达：学生能够使用三维设计软件绘制产品三维模型，并生成STL文件，掌握三维图样的基本表达方法。学生能够通过图样表达，清晰、准确地传递设计思想和产品信息。物化能力：学生能够熟练操作三维打印机，完成产品的打印输出和后处理，将设计图样转化为实体产品。学生能够在物化过程中，注重产品质量和细节处理，提高物化能力和动手实践能力。三、作业目标设定技术意识：学生需完成一篇关于三维打印技术原理、发展历程和应用领域的调研报告，要求内容详实、条理清晰，体现对三维打印技术的全面理解。学生需分析一个具体案例，探讨三维打印技术在该领域的应用优势与局限性，形成书面报告或PPT展示。工程思维：学生需设计一个简单的三维打印项目方案，包括产品需求分析、三维模型设计、材料选择、打印参数设置等，体现系统分析和工程思维的应用。学生需对设计方案进行初步评估和优化，考虑成本、效率、可行性等因素，形成优化后的设计方案。创新设计：学生需结合个人兴趣或实际需求，提出一个具有创新性的三维打印项目方案，要求具有独特的创意和实用价值。学生需完成三维模型的设计，并生成STL文件，准备进行后续的打印输出。图样表达：学生需使用三维设计软件绘制项目产品的三维模型，要求图样表达准确、清晰，能够体现产品的设计特点和细节。学生需将三维模型导出为STL文件，并准备进行切片处理，为后续打印输出做准备。物化能力：学生需完成三维打印项目的打印输出和后处理，将设计图样转化为实体产品。要求产品质量符合设计要求，细节处理到位。学生需对打印出的产品进行测试和评估，记录相关数据，分析存在的问题并提出改进措施。四、实践活动设计活动一：三维打印技术调研与报告撰写活动目标：提升学生的技术意识，加深对三维打印技术的理解。培养学生的信息收集、整理和分析能力。活动步骤：学生分组进行三维打印技术的调研，收集相关资料和信息。学生对收集到的资料进行分类整理，撰写调研报告。小组内进行交流讨论，完善调研报告。每组选派代表进行全班汇报，展示调研成果。评价标准：报告内容是否详实、准确，条理是否清晰。是否能够全面展示三维打印技术的原理、发展历程和应用领域。是否能够深入分析三维打印技术的优势与局限性。活动二：三维打印项目方案设计活动目标：培养学生的工程思维，提升系统分析和优化设计的能力。引导学生将理论知识应用于实际项目设计中。活动步骤：学生根据个人兴趣或实际需求，提出一个三维打印项目方案。学生进行产品需求分析，明确设计目标和要求。学生使用三维设计软件绘制产品三维模型，并生成STL文件。学生选择合适的材料和打印参数，进行打印前的准备工作。小组内进行交流讨论，对设计方案进行优化和完善。评价标准：设计方案是否明确、合理，是否满足产品需求分析。三维模型设计是否准确、清晰，是否能够体现产品的设计特点和细节。是否能够合理选择材料和打印参数，进行打印前的准备工作。活动三：三维打印项目实践操作活动目标：提升学生的物化能力，掌握三维打印机的操作方法。培养学生的动手实践能力和解决问题的能力。活动步骤：学生对设计好的三维模型进行切片处理，生成打印文件。学生在教师的指导下，操作三维打印机进行打印输出。学生对打印出的产品进行后处理，包括去除支撑、打磨、上色等。学生对打印出的产品进行测试和评估，记录相关数据。小组内进行交流讨论，分析存在的问题并提出改进措施。评价标准：是否能够熟练操作三维打印机，完成打印输出。打印出的产品质量是否符合设计要求，细节处理是否到位。是否能够对打印出的产品进行测试和评估，提出有效的改进措施。活动四：三维打印项目展示与评价活动目标：提升学生的创新设计能力和图样表达能力。培养学生的团队合作意识和交流展示能力。活动步骤：学生准备项目展示材料，包括三维模型、打印产品、测试数据等。小组内进行预演，完善展示内容和形式。全班进行项目展示，每组选派代表进行汇报。师生共同进行评价和反馈，提出改进意见和建议。评价标准：项目展示内容是否丰富、全面，是否能够体现项目的创新性和实用性。图样表达是否准确、清晰，是否能够清晰传递设计思想和产品信息。团队合作是否默契，交流展示是否流畅、自信。五、跨学科学习设计跨学科主题：三维打印技术在艺术创作中的应用活动目标：通过跨学科学习，拓宽学生的知识视野，提升综合运用多学科知识解决问题的能力。培养学生的创新意识和审美能力，提升艺术素养。活动步骤：邀请美术教师或艺术家进行专题讲座，介绍三维打印技术在艺术创作中的应用案例。学生结合讲座内容，分组讨论三维打印技术在艺术创作中的优势和局限性。学生选择一个艺术创作主题，使用三维打印技术进行创作实践。学生完成艺术作品的设计和打印输出，进行后期处理和装饰。举办三维打印艺术作品展览，邀请师生参观和评价。评价标准：是否能够综合运用多学科知识，解决艺术创作中的实际问题。艺术作品是否具有创意和美感，是否能够体现三维打印技术的独特优势。是否能够积极参与跨学科学习活动，提升艺术素养和创新能力。通过以上学科实践与跨学科学习设计，学生将全面提升通用技术的核心素养，掌握三维打印技术的基本原理和操作方法，提高创新设计和物化能力。通过跨学科学习，学生将拓宽知识视野，提升综合运用多学科知识解决问题的能力，为未来的学习和发展奠定坚实基础。十四、大单元作业设计一、教学目标根据《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》和选择性必修11《产品三维设计与制造》中《第一章三维打印原理》的教学内容，本大单元的教学目标旨在通过理论讲解、实践操作和项目探究等多种教学方式，使学生全面理解三维打印技术的原理和操作方法，提升技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力等核心素养。具体教学目标如下：技术意识：学生能够理解三维打印技术的基本原理、发展历程和应用领域，形成对三维打印技术的正确认识和初步的技术敏感性。学生能够分析三维打印技术的优势与局限性，形成合理的技术应用意识。工程思维：学生能够运用系统分析的方法，理解三维打印技术在产品设计、制造过程中的作用，形成初步的工程思维。学生能够针对具体的设计需求，选择合适的三维打印材料和工艺参数，进行简单的工程决策。创新设计：学生能够结合三维打印技术的特点，发挥创意，设计出具有创新性的三维模型。学生能够运用所学的三维设计软件，将设计构想转化为具体的三维模型，提升创新设计能力。图样表达：学生能够识读和绘制简单的三维设计图样，运用技术语言准确表达设计构想。学生能够运用三维设计软件，对设计图样进行优化和渲染，提高图样表达能力。物化能力：学生能够掌握三维打印机的操作方法，独立完成三维模型的打印输出。学生能够对打印出的三维模型进行后处理，如去除支撑、打磨等，提升物化能力。二、作业目标设定本单元作业设计旨在全面促进学生核心素养的发展，具体目标包括以下几个方面：技术意识：学生能够通过查找资料，进一步了解三维打印技术的最新发展动态和应用领域，增强对三维打印技术的敏感性和认识。学生能够分析三维打印技术的优势与局限性，形成合理的技术应用意识，并能在实际项目中体现。工程思维：学生能够通过项目实践，运用系统分析的方法，理解三维打印技术在产品设计、制造过程中的作用，形成初步的工程思维。学生能够在项目中选择合适的三维打印材料和工艺参数，进行简单的工程决策，并体现在项目设计文档中。创新设计：学生能够结合三维打印技术的特点，发挥创意，设计出具有创新性的三维模型，并在项目设计文档中详细阐述设计思路和创新点。学生能够运用所学的三维设计软件，将设计构想转化为具体的三维模型，并在项目展示中进行展示和说明。图样表达：学生能够绘制三维设计图样，并运用技术语言准确表达设计构想，体现在项目设计文档中。学生能够运用三维设计软件对设计图样进行优化和渲染，提高图样表达能力，并在项目展示中展示优化后的设计图样。物化能力：学生能够独立完成三维模型的打印输出，并在项目实践中展示打印成果。学生能够对打印出的三维模型进行后处理，如去除支撑、打磨等，提升物化能力，并在项目展示中展示处理后的模型。三、作业内容设计第一课时：三维打印技术概述作业任务：查找资料，了解三维打印技术的最新发展动态和应用领域。具体要求：学生需查找至少三篇关于三维打印技术最新发展动态和应用领域的文章或报告。学生需总结每篇文章或报告的主要内容，并撰写一篇不少于500字的综述文章，阐述三维打印技术的最新发展动态和应用领域。学生需在综述文章中分析三维打印技术的优势与局限性，并提出个人见解。作业提交：学生需将综述文章打印或电子版提交给教师。教师需对作业进行批改，并给予反馈和建议。第二课时：三维打印机的操作作业任务：了解三维打印机的设备组成和操作流程，并绘制三维打印机的操作流程图。具体要求：学生需详细了解三维打印机的设备组成，包括打印头、平台、电机、控制系统等部分。学生需绘制三维打印机的操作流程图，包括模型设计、切片处理、打印输出和后处理等步骤。学生需在操作流程图中标注每个步骤的关键操作和注意事项。作业提交：学生需将绘制的操作流程图打印或电子版提交给教师。教师需对作业进行批改，并给予反馈和建议。第三课时：项目探究（设计并打印实用物品）作业任务：设计并打印一个简单的实用物品（如笔筒、手机支架等），并完成项目设计文档和展示PPT。具体要求：学生需根据实际需求，设计一个实用的三维模型，如笔筒、手机支架等。学生需运用三维设计软件完成模型设计，并生成STL文件。学生需进行切片处理，并选择合适的打印参数，完成三维模型的打印输出。学生需对打印出的模型进行后处理，如去除支撑、打磨等。学生需完成项目设计文档，包括设计思路、创新点、图样表达、打印参数选择、后处理过程等内容。学生需制作项目展示PPT，包括项目背景、设计思路、打印过程、成果展示等内容。作业提交：学生需将项目设计文档和展示PPT打印或电子版提交给教师。学生需在班级中进行项目展示，并接受教师和同学的提问和评价。第四课时：评价反馈与拓展延伸作业任务：撰写个人学习总结和拓展延伸报告。具体要求：学生需撰写个人学习总结，回顾本单元的学习过程和收获，包括技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力等方面的提升。学生需进行拓展延伸，查找至少两篇关于三维打印技术在其他领域应用的案例，并撰写一篇不少于500字的报告，分析三维打印技术在其他领域的应用前景和潜在问题。作业提交：学生需将个人学习总结和拓展延伸报告打印或电子版提交给教师。教师需对作业进行批改，并给予反馈和建议。四、作业评价评价方式：采用自评、互评和师评相结合的方式进行评价。自评：学生需对自己的作业进行自我评价，评价自己在技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力等方面的提升和不足之处。互评：学生之间需进行相互评价，评价对方作业的优点和不足之处，并提出改进建议。师评：教师需对学生的作业进行综合评价，评价学生在技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力等方面的表现，并给予反馈和建议。评价标准：技术意识：作业是否体现了对三维打印技术的敏感性和正确认识，是否分析了三维打印技术的优势与局限性。工程思维：作业是否体现了系统分析的方法，是否选择了合适的三维打印材料和工艺参数，是否进行了简单的工程决策。创新设计：作业是否体现了创新性，是否运用了三维设计软件将设计构想转化为具体的三维模型。图样表达：作业是否绘制了清晰、准确的三维设计图样，是否运用了技术语言准确表达设计构想。物化能力：作业是否独立完成了三维模型的打印输出，是否对打印出的模型进行了有效的后处理。反馈与改进：教师需根据评价标准对学生的作业进行批改，并给予具体的反馈和建议。学生需根据教师和同学的反馈和建议进行作业改进，并在后续学习中不断提升自己的核心素养。十五、“教-学-评”一致性课时设计课时1：三维打印技术概述一、教学目标设定技术意识：学生能够理解三维打印技术的基本原理、发展历程及其在不同领域的应用。学生能够分析三维打印技术的优势和局限性，形成合理的技术应用意识。工程思维：学生能够运用系统分析的方法，理解三维打印技术在产品设计、制造过程中的作用。学生能够初步判断哪些产品适合使用三维打印技术进行制造。创新设计：学生能够基于三维打印技术的特点，提出创新性的产品设计构想。图样表达：学生能够识读和绘制简单的三维设计图样，表达设计构想。物化能力：学生能够通过案例分析，了解三维打印技术的物化过程。二、作业目标设定收集至少三个应用三维打印技术的案例，并简要分析这些案例中的三维打印技术如何发挥作用。绘制一幅简单的三维打印技术工作原理图，并简要说明其工作过程。三、课程目标设定技术意识：学生能够理解三维打印技术的基本原理、发展历程和应用领域，形成对三维打印技术的正确认识和初步的技术敏感性。学生能够分析三维打印技术的优势与局限性，形成合理的技术应用意识。工程思维：学生能够运用系统分析的方法，理解三维打印技术在产品设计、制造过程中的作用，形成初步的工程思维。学生能够针对具体的设计需求，初步判断哪些产品适合使用三维打印技术进行制造。创新设计：学生能够结合三维打印技术的特点，发挥创意，提出创新性的产品设计构想。图样表达：学生能够识读和绘制简单的三维设计图样，运用技术语言准确表达设计构想。物化能力：学生能够通过案例分析，了解三维打印技术的物化过程，为后续实践操作奠定基础。四、教学过程第一步：情境导入（约10分钟）活动内容：展示三维打印技术在医疗、航空航天、教育等领域的应用案例，如三维打印的心脏模型、火箭发动机零件、教学用具等。教师活动：引导学生观察并思考三维打印技术的特点和应用价值。学生活动：小组讨论，分享自己对三维打印技术的认识和看法。评价方式：通过观察学生的讨论情况和参与度进行评价。第二步：三维打印技术概述（约30分钟）活动内容：发展历程：简要介绍三维打印技术的起源、发展和现状。应用领域：详细讲解三维打印技术在医疗、航空航天、教育、艺术等领域的应用案例。与传统技术比较：分析三维打印技术与传统制造技术的优劣势，引导学生理解三维打印技术的独特价值。教师活动：结合PPT、视频等多媒体资源进行讲解。引导学生思考三维打印技术的未来发展趋势。学生活动：认真听讲，做好笔记。积极参与讨论，分享自己对三维打印技术发展的看法。评价方式：通过课堂笔记和讨论参与度进行评价。第三步：课堂练习（约10分钟）活动内容：学生分组讨论并列举出三维打印技术在不同领域的应用案例，每组至少列举三个案例，并简要分析三维打印技术如何在这些案例中发挥作用。教师活动：巡视指导，鼓励学生积极参与讨论。学生活动：分组讨论并记录讨论结果。评价方式：通过小组讨论结果和参与度进行评价。第四步：作业布置与讲解（约5分钟）活动内容：布置课后作业：收集至少三个应用三维打印技术的案例，并简要分析这些案例中的三维打印技术如何发挥作用；绘制一幅简单的三维打印技术工作原理图，并简要说明其工作过程。教师活动：解释作业要求和评价标准。学生活动：记录作业要求，准备课后完成作业。评价方式：通过课后作业的质量进行评价。课时2：三维打印机的操作一、教学目标设定技术意识：学生能够了解三维打印机的基本组成和操作流程，形成对三维打印技术的进一步认识。学生能够通过实践操作，体验三维打印技术的实际应用过程。工程思维：学生能够运用系统分析的方法，理解三维打印机在产品设计、制造过程中的作用。学生能够针对具体的设计需求，选择合适的三维打印材料和工艺参数。创新设计：学生能够结合三维打印机的特点，提出创新性的产品设计构想，并尝试进行三维建模。图样表达：学生能够识读和绘制三维设计图样，运用技术语言准确表达设计构想。学生能够运用三维设计软件对设计图样进行优化和渲染。物化能力：学生能够掌握三维打印机的操作方法，独立完成简单的三维打印任务。学生能够对打印出的三维模型进行后处理，如去除支撑、打磨等。二、作业目标设定使用三维设计软件设计一个简单的实用物品（如笔筒、手机支架等），并生成STL文件。对设计的三维模型进行切片处理，并准备打印参数。三、课程目标设定技术意识：学生能够理解三维打印技术的基本原理和操作流程，形成对三维打印技术的进一步认识。学生能够通过实践操作，体验三维打印技术的实际应用过程，增强技术敏感性。工程思维：学生能够运用系统分析的方法，理解三维打印机在产品设计、制造过程中的作用。学