技术与匠心共筑：小学六年级劳动“长城智造”项目式教学设计

技术与匠心共筑：小学六年级劳动“长城智造”项目式教学设计

一、教案基本信息（一）课题名称技术与匠心共筑：3D数字长城模型智造（二）课时安排共3课时（每课时40分钟），第1课时为项目启动与基础认知，第2课时为三维建模与数字设计，第3课时为打印制作与成果展评。（三）教学对象小学六年级学生（四）教材版本人民版小学劳动六年级上册（五）课型生产劳动——新技术体验与应用任务群二、教学目标（核心素养导向）（一）劳动观念通过了解长城这一世界文化遗产的建造历史与工匠智慧，认识中华民族古代劳动人民的伟大创造，感悟“劳动创造伟大奇迹”的价值内涵，树立崇尚劳动、尊重劳动的劳动观念。【重要】（二）劳动能力能够初步认识3D打印技术的基本原理，掌握简单三维建模软件的基本操作方法，学会从数字模型到实体打印的完整劳动流程，完成长城烽火台与城墙模块的数字化设计与制作。【核心素养】（三）劳动习惯与品质在项目式学习中养成规范操作、安全使用工具设备的良好习惯，培养严谨细致的工匠品质，增强团队协作意识与责任担当。【重要】（四）劳动精神在“长城智造”项目中体会精益求精、勇于创新的工匠精神，感受现代科技与传统文化交融的魅力，增强民族自豪感和文化自信，弘扬“劳动托起中国梦”的时代精神。【热点】三、教学重难点（一）教学重点掌握三维建模软件的基本操作，能够运用拉伸、旋转、阵列等基本命令完成长城烽火台和城墙的数字化建模设计；了解3D打印的基本原理和操作流程。（二）教学难点理解数字设计与实体制造之间的对应关系，能够将平面设计转化为立体模型；突破三维空间想象能力的局限，准确调整模型尺寸和比例关系，使打印出的长城模型呈现整齐美观的效果。【难点】四、教学方法与手段（一）教学方法项目式学习法：以“长城智造”为真实驱动任务，学生在完整的项目情境中开展学习与劳动。

任务驱动法：将整体项目分解为“认知—设计—建模—打印—装裱”五个递进式任务，层层推进。

合作探究法：四人小组分工协作，分别承担“设计师”“建模师”“打印员”“质检员”等角色，共同完成长城模型的智造任务。【学科融合】

直观演示法：教师通过多媒体演示和现场示范，展示三维建模操作步骤和3D打印设备使用方法。

跨学科融合法：有机融入信息技术（3D建模软件）、美术（模型设计与色彩搭配）、语文（长城文化解读）、数学（比例计算与空间几何）等多学科知识与方法。【跨学科链接】

（二）教学手段多媒体课件：展示长城的历史影像资料、建筑结构图示、3D建模操作演示视频。

三维建模软件：Tinkercad（适合小学生的云端建模平台）或3DOne（国产青少年三维创意设计软件）。

3D打印设备：FDM型3D打印机2—3台，使用PLA环保打印材料。【基础】

学习任务单：记录各小组的设计方案、建模步骤和劳动成果。

评价量表：用于学生自评、互评和教师评价。

五、教学准备（一）教师准备提前准备多媒体课件，包含长城历史文化简介、3D打印技术科普视频、Tinkercad软件操作微课。

调试3D打印设备，准备充足PLA打印材料，确保设备正常运行。

打印若干长城模型的示范样品，供学生观察参考。

印制学习任务单和项目评价量表。

设计分层任务方案，满足不同能力水平学生的学习需求。

（二）学生准备课前通过网络或书籍查阅长城的相关资料，了解长城的基本信息和历史意义。

准备记录本和笔，用于记录建模步骤和劳动过程中的心得。

以小组为单位，提前协商分工，明确各自职责。

登录Tinkercad云端平台，熟悉基本界面和常用功能。

六、教学过程第一课时长城寻根：从历史到数字的认知之旅（一）情境导入——长城，中华文明的脊梁（5分钟）教师播放一段时长约2分钟的长城航拍视频，画面中长城如巨龙般蜿蜒于崇山峻岭之间，气势磅礴。视频结束后，教师引导学生分享观看感受：“同学们，视频中展现的是什么建筑？它给你留下了怎样的印象？”学生纷纷表达自己的感受。教师进一步追问：“长城不仅是中国人的骄傲，更是全人类共同的文化财富。1987年，长城被联合国教科文组织列入《世界文化遗产名录》。你们知道长城是谁建造的吗？是怎样建造的？”通过层层设问，激发学生的探究欲望和学习兴趣。【重要】教师简要介绍：长城始建于春秋战国时期，秦统一后连接成万里长城，现存主要为明代修建的长城遗迹。长城全长超过两万千米，跨越15个省市自治区，是中国古代军事防御工程的杰出代表。建造长城需要搬运巨石、烧制城砖、夯筑城墙，无数古代劳动人民付出了智慧、汗水和生命，才筑就了这道人类建筑史上的奇迹。长城不仅是军事防御工事，更凝聚着中华民族自强不息的奋斗精神和众志成城的爱国情怀。今天，我们要用现代科技的方式，让长城在我们手中“复活”——用3D打印技术制作一座属于自己的数字长城模型！（二）新知探究——走近3D打印技术（12分钟）认识3D打印。教师展示3D打印机的实物模型，让学生近距离观察。教师讲解：“同学们，3D打印是一种增材制造技术。传统制造方式是‘减法’，比如用锯子把木头锯成想要的形状；而3D打印是‘加法’，就像用智能热熔胶枪，把PLA材料一层一层地堆叠起来，最终形成一个立体的物体。”教师用生动形象的比喻帮助学生理解3D打印的核心原理。【基础】

了解3D打印的应用领域。教师通过多媒体展示3D打印在各行各业的应用实例：医疗领域可以打印人工骨骼和牙齿模型；航天领域可以打印火箭发动机部件；建筑领域可以打印房屋构件；食品领域可以打印巧克力造型。让学生感受到3D打印技术的广泛应用前景，激发学习兴趣。【拓展延伸】

认识3D打印的环保材料。教师介绍PLA材料的来源：“中小学课堂开展3D打印教学，首选PLA材料。这种材料源自玉米淀粉，属于可降解的环保材料，不仅没有异味，还拥有丰富的颜色选择，完全适合教室环境使用。”同时强调材料使用的注意事项：不得私自更换耗材，严禁将PLA材料放入口中，打印过程中不要触摸喷嘴等高温部件。【重要】【安全提示】

认识三维建模软件。教师演示Tinkercad建模软件的基本界面：工作平面、基本几何体库、视图控制工具、移动旋转缩放工具。重点演示如何从“基本形状”库中拖出立方体、圆柱体、球体等基本几何体到工作平面，以及如何调整大小、位置和角度。【基础】

（三）任务驱动——长城模型设计方案的制定（15分钟）分析长城建筑的结构特点。教师展示长城的典型建筑结构图片，引导学生观察并总结：长城主要由城墙墙体、敌楼（烽火台）、垛口、望孔等部分构成。烽火台是长城上的关键节点建筑，呈方柱体或圆柱体，顶部设有瞭望台；城墙墙体高大坚固，顶部设有垛口用于射击防御。【重点】

小组合作制定设计方案。四人小组围绕以下问题展开讨论并完成学习任务单第一板块：【易错点】

（1）你们小组计划制作长城模型的哪一部分？（烽火台、城墙段或烽火台加城墙的组合）（2）模型需要包含哪些构件？每个构件的形状和尺寸大致是多少？（3）你们将如何分工？（角色分配：设计师负责整体方案设计，建模师负责在软件中操作，打印员负责3D打印流程，质检员负责尺寸测量和质量检查）（4）准备选用什么颜色的PLA材料进行打印？（灰色系材料最接近长城本色，也可选择其他颜色进行创意表达）方案交流与展示。请2—3个小组代表上台分享本组的设计方案，师生共同评价方案的可行性与创新性。教师进行点评指导，指出可以改进的地方，如烽火台的高度比例是否协调、城墙墙体是否够宽、垛口的间距是否均匀等。

（四）小结与作业布置（8分钟）课堂小结。师生共同回顾本节课的主要内容：长城的历史文化价值、3D打印技术的基本原理、长城建筑的结构特点。教师强调：劳动不仅是动手操作，更要用脑思考、用心创造。下周我们将在计算机教室正式开始建模操作，请各组根据今天的设计方案，进一步完善建模思路。

布置课前准备。请各小组登录Tinkercad平台，熟悉界面布局和基本操作；查阅更多的长城烽火台图片资料，为建模提供参考依据；组长负责检查组员是否已完成平台账号的注册。

第二课时数字筑城：三维建模与创意设计（一）复习导入与任务呈现（5分钟）教师提问：“上节课我们了解了长城的建筑结构和3D打印技术的基本原理。今天我们将在计算机上真正开始‘建造’长城！哪位同学能告诉我，3D打印的第一步是什么？”引导学生回答“建模”或“设计三维模型”。教师明确本节课的任务：使用Tinkercad建模软件，完成长城烽火台和城墙段的数字化建模设计。教师展示上节课优秀小组的设计方案，并简要说明本节课的操作流程。提醒学生注意：建模时要遵循“从整体到局部、从粗模到精修”的原则，先搭建模型的主体结构，再添加细节部件，最后调整整体效果。（二）操作示范——烽火台的三维建模（10分钟）基础建模操作回顾。教师通过投屏演示Tinkercad软件的基本操作：【基础】

（1）拖拽一个立方体到工作平面，使用缩放工具调整尺寸，作为烽火台的基座。（2）复制一个稍小的立方体，调整高度后堆叠在基座上，形成烽火台的二层结构。（3）拖拽圆柱体，调整直径和高度，放置在顶层作为瞭望台。（4）拖拽小圆柱体，复制多个，围绕烽火台顶部均匀分布，模拟垛口的造型。阵列功能的巧妙运用。教师演示如何使用“复制—粘贴”和“对齐”工具快速生成多个相同部件。例如制作垛口时，不需要一个个拖拽添加，而是先做一个垛口模型，使用复制功能生成多个，再利用对齐工具和分布工具进行均匀排列。这一技巧大大提高了建模效率，体现了数字化设计的优势。

组合功能的运用。教师演示如何将多个独立的几何体组合成一个整体模型。选择需要组合的所有部件，点击“组合”按钮，系统会将多个形状合并为一个对象。这样便于后续移动、缩放和打印切片操作。

注意事项提醒：【易错点】

（1）模型各部件之间不要留有空隙，否则打印出来的模型会出现分离。（2）模型壁厚不能太薄，建议不小于2毫米，否则打印时容易断裂。（3）悬空部分需要添加支撑结构，设计时尽量考虑减少悬空设计。（三）动手实践——小组协作建模（18分钟）分组建模操作。学生以小组为单位，在各自的计算机上登录Tinkercad平台开始建模。教师巡视指导，重点观察各小组的操作情况，及时解答遇到的问题。对于操作困难的小组，教师进行手把手示范指导；对于进度较快的小组，鼓励他们增加更多创意元素，如添加城门、瞭望窗、城墙上的阶梯等。

建模任务的分层设计。教师根据学生的操作水平提供不同难度的任务方案：能力较弱的学生完成基本烽火台的建模即可；能力一般的学生完成烽火台加一小段城墙的建模；能力较强的学生可以挑战制作带有城门和台阶的复杂长城段模型，甚至可以尝试组合多个烽火台形成连绵不断的长城效果。

常见问题与解决方法。教师巡视过程中发现并汇总学生建模中出现的常见问题：

（1）模型比例失调。解决办法：观察参考图片，对比各构件之间的高度、宽度比例关系，反复调整。（2）部件位置不准。解决办法：熟练使用“对齐”工具的“居中”“边缘对齐”等功能。（3）模型过于简单。解决办法：鼓励学生添加细节，如城墙上的垛口细节、烽火台的瞭望窗口、城墙上下的阶梯等。（4）文件命名混乱。提醒学生使用“组号_模型名称_日期”的格式命名文件，便于管理和识别。（四）模型展示与互评（5分钟）邀请2—3个已完成建模的小组展示屏幕上的数字长城模型，介绍本组的设计思路、使用了哪些建模技巧、在建模过程中遇到什么困难以及如何解决的。其他小组和教师进行评价，评价要点包括：模型结构的完整性、各部分的比例是否协调、细节是否丰富、创意设计是否突出。通过展示与互评，促进学生相互学习、共同提高。（五）小结与预告（2分钟）教师对本节课的建模操作进行总结，表扬表现突出的小组和个人。提醒学生保存好模型文件，下节课我们将把数字模型转化为实体模型——进行3D打印操作！鼓励学生利用课余时间进一步完善和优化本组的模型设计。第三课时智造呈现：3D打印与成果展评（一）成果回顾与任务导入（5分钟）教师展示上节课部分小组的建模成果截图，回顾学生的优秀设计。教师提问：“我们辛辛苦苦建好的数字模型，怎样才能变成拿在手里的真实模型呢？”引出本节课的核心任务——3D打印操作。教师介绍：3D打印就是将数字模型转化为实物的过程，它需要经过“切片处理—打印准备—启动打印—后期处理”四个环节。（二）3D打印全流程操作（20分钟）切片处理（演示讲解）。教师演示如何使用切片软件（如Cura）对模型文件进行处理：【重要】

（1）导入模型：将STL格式的模型文件导入切片软件。（2）调整打印参数：设置层高（建议0.2毫米）、填充密度（建议15%）、打印速度（建议中等速度）、是否添加支撑等。教师讲解不同参数对打印效果的影响：层高越小打印精度越高但打印时间越长；填充密度越高模型越坚固但越费材料。（3）预览打印路径：观察模型各层的打印路径是否合理，确认支撑结构是否添加正确。（4）生成G-code文件：将切片后的数据保存到SD卡或通过网络传输到3D打印机。打印准备（现场示范）。教师进行3D打印机操作的现场示范：【重点】

（1）检查打印平台：确保平台平整、清洁，必要时涂抹固体胶或贴上美纹纸以增强黏附力。（2）装填耗材：将PLA材料装入挤出机构，预热喷嘴至200℃左右，待材料流出后即可准备打印。（3）调平与对中：通过打印机操作面板调整打印平台的水平度，确保喷嘴与平台的距离合适；将对中功能打开，使模型打印在平台中央。（4）启动打印：选择对应的G-code文件，确认各项参数无误后，按下“开始打印”按钮。打印过程中的观察与维护。教师强调打印过程中的注意事项：

（1）不得触摸正在打印的模型和喷嘴，高温可能造成烫伤。【安全提示】（2）仔细观察第一层打印是否成功，如果出现模型翘边或脱落，立即暂停打印并重新调整。（3）打印过程中保持安静，不得晃动或触碰打印机。（4）若发现打印异常（如挤出堵塞、模型移位等），及时报告老师处理。打印完成后的处理。教师演示打印完成后的操作流程：

（1）等待平台冷却至室温后，使用铲刀小心将模型从平台上铲下。（2）使用斜口钳或小刀去除模型上的支撑结构和毛刺，注意安全，避免划伤手。（3）使用砂纸打磨模型的粗糙表面，使模型更加光滑美观。（4）如果需要上色，可以使用丙烯颜料进行涂色，模拟长城的青灰色泽。（三）成果展示与项目汇报（10分钟）小组成果展示。每个小组将打印好的长城模型放置到展示台上，进行成果汇报。汇报内容包括：【重要】

（1）模型的设计理念和结构特点。（2）建模过程中运用了哪些技巧，遇到了哪些困难及如何解决。（3）打印过程中的体会和收获。（4）对本组成果的自我评价（优点与不足）。项目评价。教师组织学生按照评价量表进行小组互评和教师评价。评价维度包括：【重要】

（1）长城模型结构的完整性与准确性（30%）。（2）建模操作的规范性与熟练度（20%）。（3）打印成品的质量和美观程度（20%）。（4）小组协作的默契程度与任务分工的合理性（15%）。（5）项目汇报的表达能力和反思深度（15%）。优秀作品表彰。评选出“最佳设计奖”“最佳打印质量奖”“最佳团队协作奖”“最具创意奖”等若干奖项，给予表彰鼓励。

（四）课堂总结与劳动价值升华（5分钟）教师对本项目的学习进行总结：“同学们，我们用三节课的时间，从了解长城文化开始，到学习3D打印技术，再到亲手建模、亲手打印，最终完成了属于自己的长城模型。这个过程本身就是一次完整的劳动实践。长城，是古代劳动人民用血汗和智慧筑就的奇迹；今天，我们用现代科技致敬这份伟大，用双手和头脑续写劳动的荣光。”教师引导学生思考：“通过这个项目，你有什么收获和感悟？”鼓励学生自由表达。教师归纳提炼：劳动不分古今，创造不分大小。古代工匠筑起了万里长城，今天的我们用3D打印技术筑起属于自己的“数字长城”。无论使用什么工具，劳动的本质都是创造价值、服务社会。希望同学们以此次项目为契机，继续保持对科技的好奇心，保持对劳动的敬畏心，用勤劳的双手和智慧的大脑，为祖国的发展贡献自己的力量！七、板书设计主板书区：技术与匠心共筑：3D数字长城模型智造一、长城文化世界文化遗产·中华民族象征·古代工匠智慧二、3D打印原理：增材制造（一层层堆叠）材料：PLA环保材料设备：FDM3D打印机三、建模核心操作基本几何体→缩放调整→阵列复制→组合成一个整体四、劳动流程设计方案→数字建模→切片处理→打印输出→后期处理右侧辅助板书区：【重要提示】模型壁厚≥2mm

注意高温安全

先整体后局部

合作分工明确

【高频考点】3D打印原理

长城结构特征

建模基本命令

八、教学反思（一）教学效果分析本教学设计以“长城智造”为核心驱动任务，将项目式学习理念贯穿始终，有效激发了学生的学习兴趣和参与热情。学生通过三课时的学习，既掌握了3D建模和打印的基本技能，又深入了解了长城的历史文化内涵，实现了劳动技能与文化素养的双重提升。小组协作模式促进了学生之间的交流与合作，培养了团队意识和责任担当。（二）亮点与创新项目驱动，做中学。以真实任务驱动学生学习，让学生在“建造长城”的过程中自然而然地习得知识和技能，体现了“做中学、用中学、创中学”的劳动教育理念。【教学评一致性】

跨学科融合，全面发展。有机整合了信息技术、美术、语文、数学等多学科知识与方法，拓宽了学生的知识视野，促进了核心素养的综合发展。学生在设计模型时需要运用空间几何知识计算比例尺寸，在汇报成果时需要运用语言表达能力进行项目陈述，在涂色美化时需要运用美术素养进行色彩搭配。

分层任务，因材施教。在建模环节设计了不同难度级别的任务方案，既照顾了基础薄弱学生的学习需求，又为能力较强的学生提供了挑战空间，实现了面向全体学生、尊重个体差异的教学原则。

技术赋能，与时俱进。将3D打印这一前沿科技引入小学劳动课堂，契合教育部关于“新技术体验”的劳动课程标准要求，让学生从小接触和了解智能制造技术，为培养未来创新人才奠定基础。

（三）改进方向设备数量有限带来的等待时间较长。由于班级人数较多而3D打印机数量有限，部分学生需要较长时间等待打印任务完成。后续教学中可以考虑采用分组轮流操作的方式，或者在课后开放创客空间供学生完成打印任务。

建模软件的操作难度对部分学生仍存在一定挑战。虽然Tinkercad已经较为简化，但部分学生在三维空间想象和操作方面仍有困难。后续教学中可以增加课前微课预习环节，让学生提前熟悉软件操作，降低课堂学习难度。

长城文化的挖掘深度可以进一步加强。在本次教学中，长城文化的介绍主要集中在前半部分，后续建模和打印环节对文化内涵的渗透有所减弱。后续教学中可以在每个环节都适时渗透文化教育，让劳动教育与爱国主义教育更紧密地结合起来。

过程性评价可以更加细化。本次教学采用了小组互评和教师评价相结合的方式，但过程性评价的记录还不够系统。后续可以设计更加详尽的过程性评价表，对学生在建模操作、协作参与、问题解决等方面的表现进行持续跟踪和记录，更好地实现“教学评一致性”。

（四）课程延续与拓展本次“长城智造”项目完成后，可以进一步延伸为系列化的劳动教育课程：下一阶段可以引导学生设计打