2.2 三维模型的设计与制作教学设计高中信息技术教科版2019选择性必修5 三维设计与创意-教科版2019

2.2三维模型的设计与制作教学设计高中信息技术教科版2019选择性必修5三维设计与创意-教科版2019课题：课时：授课时间：课程基本信息一、课程基本信息

1.课程名称：2.2三维模型的设计与制作

2.教学年级和班级：高中一年级（或高二年级）X班

3.授课时间：202X年X月X日第X节课

4.教学时数：1课时（45分钟）核心素养目标信息意识：感知三维模型在现实问题解决中的应用价值，形成利用数字技术优化设计的意识。计算思维：运用分解与抽象方法分析模型结构，规划设计步骤。数字化学习与创新：通过软件操作实现创意模型设计，提升数字化创作与表达能力。信息社会责任：树立原创意识，尊重知识产权，规范使用设计资源。学习者分析1.学生已经掌握了三维建模的基础知识，包括基本几何体创建、简单编辑操作和Tinkercad软件界面使用，熟悉了前序章节如2.1三维建模核心概念。

2.学生对科技创意活动兴趣浓厚，具备基础计算机操作能力，学习风格偏向实践性和视觉化，偏好通过动手操作和案例学习。

3.学生可能遇到的困难包括理解三维空间抽象概念、复杂模型设计思路不清晰，以及软件操作中的技术问题，挑战在于时间管理不足和创意表达受限。教学资源1.软硬件资源：计算机、三维建模软件（如Tinkercad、Blender）、投影仪、3D打印机（可选）。

2.课程平台：学校教学管理系统（如Moodle）。

3.信息化资源：电子教材、教学课件、视频教程、共享模型库。

4.教学手段：演示法、任务驱动法、小组合作学习、实物模型。教学过程五、教学过程

1.导入（约5分钟）：

（1）激发兴趣：展示生活中常见三维模型实物（如3D打印笔筒、文创产品），提问“这些物品如何从设计草图变成实物？三维模型设计的关键步骤是什么？”引发学生思考。

（2）回顾旧知：通过提问回顾前序知识：“2.1中我们学习了哪些三维建模核心概念？基本几何体包括哪些类型？Tinkercad软件中常用编辑工具有哪些？”学生回答后强调“本节课将学习如何系统设计并制作三维模型”。

2.新课呈现（约25分钟）：

（1）讲解新知：结合课本P25-P26内容，讲解三维模型设计流程：需求分析（明确功能、尺寸、结构）→草图设计（绘制二维草图并标注尺寸）→建模实现（使用软件创建三维模型）→优化调整（检查结构、修改细节）。强调“需求分析是设计起点，草图设计是建模基础”。

（2）举例说明：以课本案例“多功能笔筒”为例，分步骤演示：①需求分析（需容纳5支笔，高度15cm，带分隔槽）；②草图设计（用AutoCAD绘制矩形截面，标注尺寸）；③建模实现（在Tinkercad中创建长方体底座，添加分隔槽）；④优化调整（调整壁厚至3mm，增加防滑纹理）。同步演示软件操作，突出“草图尺寸决定模型精度”。

（3）互动探究：分组任务（4人/组），分析课本P28“创意台灯”案例，讨论“该模型的设计流程是否合理？哪些环节可优化？”小组汇报后总结“设计需兼顾功能性与美观性，草图需反复修改”。

3.巩固练习（约15分钟）：

（1）学生活动：布置任务“设计一个个性化钥匙扣”，要求：①需求明确（如挂绳孔、图案雕刻）；②绘制草图并标注尺寸；③用Tinkercad完成建模；④导出STL文件。学生操作，教师巡视指导，重点解决“草图与模型尺寸不匹配”“布尔运算操作错误”等问题。

（2）教师指导：针对共性问题，如“模型壁厚过薄导致打印失败”，演示“使用‘壳体’工具设置壁厚”；对优秀作品（如结构创新、细节丰富）进行展示点评，强调“设计需结合实际应用场景”。教学资源拓展六、教学资源拓展

1.拓展资源：

（1）设计流程深化：教材中“需求分析-草图设计-建模实现-优化调整”流程的扩展资源，包括用户调研方法（问卷设计、访谈提纲）、原型迭代工具（手绘草图模板、快速原型纸模制作指南），帮助学生在需求阶段明确用户痛点，在草图阶段通过多轮迭代提升设计可行性。

（2）软件进阶操作：Tinkercad高级功能教程（参数化设计设置、插件应用）、Blender基础操作指南（建模界面认识、基础工具使用），针对教材中Tinkercad的局限性，补充复杂曲面建模、布尔运算进阶技巧，解决学生“模型细节表现不足”的问题。

（3）设计原则应用：结构稳定性设计案例（教材笔筒案例的底座加固方法）、人机工程学参数（钥匙扣尺寸标准、手持产品握持角度），结合教材“优化调整”环节，提供数据化设计参考，如“壁厚≥2mm避免打印失败”“圆角半径≥1mm提升手感”。

（4）跨学科融合资源：物理学科中的力学分析（台灯支架承重计算）、艺术学科中的造型法则（创意台灯的形态平衡原理），帮助学生理解三维模型的功能性与艺术性结合，如“支架高度与灯罩重心的力学平衡”“色彩搭配对产品吸引力的影响”。

（5）行业标准与规范：3D打印材料特性表（PLA、ABS的适用场景）、STL文件优化指南（减少面数、检查破面），针对教材中“导出STL文件”环节，补充打印前处理技巧，避免“模型无法切片”“打印变形”等实际问题。

（6）评价工具：三维设计评价量表（功能性30%、创新性30%、工艺性20%、美观性20%），基于教材案例评价标准，细化评分维度，如“需求满足度”“结构合理性”“细节完成度”，为学生自评与互评提供量化依据。

2.拓展建议：

（1）分层任务实践：基础任务“优化教材笔筒设计”（增加分隔槽数量、调整壁厚），进阶任务“设计可拆卸式台灯”（结合教材台灯案例，实现模块化建模），挑战任务“解决校园实际问题”（如设计防丢书签、多功能笔袋），通过难度梯度满足不同学生需求。

（2）项目式学习：组织“校园文创产品设计”项目，以教材“创意台灯”为模板，引导学生从调研（学生需求收集）到草图（手绘方案）再到建模（软件实现），完整经历设计流程，产出可3D打印的实物模型，强化知识应用能力。

（3）资源整合利用：利用教材配套资源（电子教材中的案例视频、课后习题），结合校内创客空间设备（3D打印机、激光切割机），开展“设计-制作-测试”闭环活动，如打印钥匙扣原型后进行跌落测试，验证结构强度。

（4）反思与改进：要求学生记录“设计日志”，记录每个环节的决策（如“选择长方体底座因稳定性优于圆柱体”）、遇到的问题（如“布尔运算后出现破面”）及解决方法，结合教材“优化调整”环节，培养迭代优化思维。

（5）社区与竞赛参与：推荐学生加入三维设计线上社区（如Tinkercad创意社区），分享作品并获取反馈；鼓励参与“全国青少年三维设计大赛”，以教材案例为基础，尝试创新设计（如融入传统文化元素），提升实战能力。板书设计①三维模型设计流程

需求分析：功能定位、尺寸参数、结构需求

草图设计：二维草图绘制、尺寸标注、多方案对比

建模实现：基本几何体创建、布尔运算组合、细节编辑

优化调整：结构检查、壁厚设置（≥2mm）、表面处理

②软件操作要点

Tinkercad基础工具：长方体、圆柱体、圆锥体

编辑功能：移动、旋转、缩放、对齐

建模步骤：创建底座→添加分隔结构→布尔运算挖槽→圆角处理

③案例应用与注意事项

多功能笔筒：分隔槽数量、防滑纹理、打印可行性

创意台灯：支架承重计算、灯罩透光性、重心平衡

常见问题：草图尺寸与模型不匹配、布尔运算破面修复、壁厚不足导致打印失败教学评价与反馈1.课堂表现：观察学生参与导入环节的积极性，如举手回答旧知回顾问题（三维建模核心概念、软件基础工具）；关注软件操作熟练度，如独立完成草图绘制、几何体创建；记录问题解决主动性，如主动求助布尔运算操作、壁厚设置等难点。

2.小组讨论成果展示：评价小组对“创意台灯”案例优化的讨论深度，包括设计流程合理性分析（如需求分析是否全面）、改进方案可行性（如支架承重计算是否科学）；关注汇报逻辑性，如是否结合教材P28设计原则提出结构优化建议。

3.随堂测试：通过选择题考查三维模型设计流程顺序（需求分析→草图设计→建模实现→优化调整）；简答题测试Tinkercad关键工具功能（如“布尔运算的作用”）；判断题分析常见问题原因（如“壁厚不足导致打印失败”）。

4.学生作品评价：针对“个性化钥匙扣”设计，从功能性（需求满足度，如挂绳孔位置）、创新性（设计独特性，如图案雕刻细节）、工艺性（建模精度，尺寸标注与模型一