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第1课初识三维学建模（教案）教学目标：知识与技能：1. 了解三维建模的应用范围，认识其在现实生活中的应用。
2. 熟悉三维建模软件的窗口，了解各个窗口的功能和作用。
3. 掌握模型导入工作区的方法，能够导入不同类型的模型并进行基本操作。
过程与方法：1. 通过教师讲解和示范，引导学生主动参与，培养自主学习和合作学习的能力。
2. 通过实际操作和练习，提高学生的动手能力和问题解决能力。
情感态度与价值观：1. 培养学生对信息技术的兴趣和热爱。
2. 培养学生对三维建模技术的认识和欣赏能力。
3. 培养学生的合作意识和团队合作能力。
教学重难点：教学重点：了解三维建模的应用范围，熟悉三建模软件的窗口，掌握模型导入工作区的方法。
教学难点：熟悉三建模软件的窗口。
学情分析：本节课是小学五年级下册第一节课，学生已经学习过基本的二维图像处理知识，对信息技术有一定的了解。
学生对三维建模技术可能还比较陌生，需要通过实际操作和示范引导学生进行学习。
学生具备一定的动手能力和合作学习能力，可以通过小组合作的形式进行实践操作，提高学生的学习效果和积极性。
教学过程：一、导入1. 在课堂开始前，展示一些精彩的三维建模应用场景的图片或视频，如建筑设计的模型、电影中的特效、游戏中的角色等。
通过这些场景，激发学生的兴趣和好奇心，让他们对三维建模技术产生兴趣。
2. 引导学生参与互动，提问他们在日常生活中是否有接触过使用了三维建模技术的产品或场景。
鼓励他们分享自己的见闻和体验，以促进课堂氛围的活跃和学生的参与度。
二、三维建模应用范围1. 利用幻灯片或展示视频，向学生详细介绍三维建模的应用范围。
例如，在建筑设计领域，三维建模可以帮助建筑师们更好地可视化设计方案；在电影制作中，三维建模可以用于创造逼真的特效和场景；在虚拟现实技术中，三维建模可以让用户身临其境地体验虚拟世界等等。
2. 引导学生思考，为什么在这些领域中使用三维建模技术会更加方便和有效？例如，使用三维建模可以快速生成复杂的几何形状，方便进行设计和修改；可以实时预览模型的外观和效果，帮助设计师做出更好的决策；可以与其他相关软件进行集成，提高工作效率等等。
《模型的建立》作业设计方案（第一课时）一、作业目标本作业设计旨在通过《模型的建立》课程的学习，使学生掌握基本的模型构建方法和技能，理解信息技术在模型构建中的应用，并能够独立完成简单的模型建立任务。
通过实践操作，培养学生的逻辑思维能力和创新能力，提高其信息技术应用水平。
二、作业内容本课时作业内容主要围绕模型建立的初步知识和技能展开。
1. 理论知识学习：学生需认真阅读教材中关于模型建立的基本概念、方法和步骤，并完成相关理论知识的笔记。
2. 实践操作：学生需利用信息技术工具（如画图软件、建模软件等）完成一个简单的模型建立任务。
任务要求为：以生活中常见的物品（如水杯、玩具车等）为原型，自主设计并建立一个三维模型。
在建模过程中，学生需注意模型的细节和比例的准确性。
3. 文档编写：学生需撰写一个简单的建模过程说明文档，包括模型的构思、设计、制作过程及所用到的工具和技巧等。
三、作业要求1. 理论学习要求：笔记需完整、准确，能够反映学生对模型建立理论知识的理解。
2. 实践操作要求：模型需完整、比例准确，细节处理得当，能够体现出学生的创新思维和实际操作能力。
3. 文档编写要求：过程说明需清晰、详细，能够准确反映建模的整个过程及所使用的技巧。
4. 作业提交要求：作业需按时提交，格式规范，电子版和纸质版均需齐全。
四、作业评价本作业的评价将综合考虑学生的理论知识掌握情况、实践操作能力和文档编写水平。
评价标准包括：1. 理论知识掌握情况：笔记的完整性和准确性。
2. 实践操作能力：模型的完整性和比例准确性，以及细节处理的水平。
3. 文档编写水平：过程说明的清晰度和详细程度。
4. 综合表现：综合以上因素来评定学生在本作业中的表现，以及他们对于《模型的建立》这一课题的理解和应用。
五、作业反馈在完成作业后，老师会对每个学生的作业进行细致的评阅，并提出反馈意见。
在作业中表现出色、具有创新思维和操作能力的同学，将得到老师的表扬和鼓励；在作业中存在问题的同学，老师将给予指导，帮助他们找到问题所在，并指导他们如何改进。
初等模型初等模型是指运用初等数学知识如函数、方程、不等式、简单逻辑、向量、排列组合、概率统计、几何等知识建立起来的模型，并且能够用初等数学的方法进行求解和讨论。
对于机理比较简单的研究对象，一般用初等方法就能够达到建模目的。
但衡量一个模型的优劣，主要在于它的应用效果，而不在于是否采用了高等数学方法。
对于用初等方法和高等方法建立起来的两个模型，如果应用效果相差无几的话，那么受到人们欢迎和被采用的一定是初等模型。
2.1 人行走的最佳频率2.1.1 问题的提出行走是正常人每天工作、学习以及从事其他大多数活动的一项肢体运动。
人行走时的两个基本动作是身体重心的位移和腿部的运动，所做的功等于抬高身体重心所需的势能与两腿运动所需的动能之和。
试建立模型确定人行走时最不费力（即做的功最小）所应保持的最佳频率。
2.1.2 模型假设1.基本假设（1）不计人在行走时的空气阻力。
（2）人行走时所做的功为人体重心抬高所需的势能与两腿运动所需的动能之和。
（3）人的行走速度均匀。
2.符号及变量l ：腿长；d ：步幅；δ：人体重心位移；v ：行走速度；m ：腿的质量；M ：人体质量；g ：重力加速度；u ：两腿运动动能；W ：人行走所做的功；n ：人的行走频率。
2.1.3 模型建立1.重心位移的计算人行走时重心位置的升高近似等于大腿根部位置的升高，如图2.1所示。
图2.1 人行走时重心位置的变化示意图由图2.1容易看出，人行走时重心位置的位移为2lδ=由于d l <l ≈，从而28d lδ≈.(0.1)2.两腿运动功率的计算人的行走是一种复杂的肢体运动，下面主要基于两种不同的假设计算行走时两腿运动的功率。
补充假设1 将腿等效为均匀直杆，行走设为两腿绕髋部的转动。
由均匀直杆的转动惯量计算公式，得到行走时两腿的转动惯量为213J ml =.于是两腿的转动动能为221126u J mv ω==. 而人每行走一步所需时间为/t d v =，则单位时间内两腿的运动动能亦即运动功率为36u mv p t d==. (0.2)补充假设2 将行走视为脚的匀速直线运动，腿的质量主要集中在脚上。
《模型的建立》作业设计方案（第一课时）一、作业目标1. 帮助学生掌握建立模型的基本方法，了解模型在信息技术中的重要性。
2. 通过实践操作，培养学生的动手能力和观察力。
3. 让学生学会如何使用信息技术工具，提高解决问题的能力。
二、作业内容1. 任务一：建立简单几何模型学生需要使用鼠标和键盘等工具，按照提供的几何图形指令，如正方形、圆形等，建立相应的几何模型。
任务要求每个学生至少完成三个不同形状的模型。
2. 任务二：建立模型分类学生需要将建立好的几何模型进行分类整理，如按照形状、颜色、大小等进行分类。
学生需要使用标签或文件名等方式进行标识。
3. 任务三：建立生活模型学生需要从生活中选择一个事物或场景，利用所学的信息技术知识，建立该事物或场景的模型。
例如，可以建立一个“学校”的模型，包括教学楼、操场、花坛等元素。
学生需要展示模型的建立过程和结果，并说明该模型的意义和作用。
三、作业要求1. 学生需要独立完成所有作业任务，不得抄袭或借助他人完成。
2. 作业过程中需要使用正确的操作步骤和方法，保证作业质量。
3. 作业完成后，需要提交电子版作业，包括模型图片和相关说明。
4. 每个任务都需要记录自己的完成时间，并填写作业评价表，对自己的作业进行自我评价。
四、作业评价1. 评价内容：包括作业完成情况、操作熟练程度、问题解决能力等方面。
2. 评价方法：教师根据学生提交的作业进行评分，同时结合学生自评和互评结果进行综合评价。
3. 评价结果：对于优秀作业，将给予一定的奖励，并在班级内进行展示。
五、作业反馈1. 学生：学生应及时提交作业，并在作业过程中遇到问题及时向老师请教。
2. 教师：教师将及时对学生的作业进行反馈，对于普遍存在的问题进行集中讲解，对于个别学生的问题将进行单独指导。
通过本次作业，学生将能够掌握建立模型的基本方法，了解模型在信息技术中的重要性，同时通过实践操作，培养学生的动手能力和观察力。
此外，学生还将学会如何使用信息技术工具，提高解决问题的能力。
2. 《建立模型》教学设计
教学目标：
1、知道模型的种类及作用。
2、能够建立一些简单的模型。
教学重难点：
重点：认识模型的作用。
难点：动手建立模型。
教学时间：一课时
教学过程：
一、黑匣子探秘
1．谈话：同学们，上节课我们一起学习了解释，这节课首先就请同学们来解释这只黑盒子。
这是一个密封的盒子，盒子里有一个滚珠和一些用厚纸板做的障碍物。
厚纸板粘在盒内的某个位置上。
请你在不打开盒子的情况下，想办法弄清楚障碍物的具体位置和形状，并做出解释。
现在考虑一下怎样才能知道障碍物的位置和形状以及怎样做出解释。
2．学生汇报。
（板书学生提出的方法）
3．谈话：同学们已经知道怎样找障碍物的方法，而我们今天就采用画图的方法进行“解释”。
4．提供给学生同样的，包括里面障碍物的位置和形状，正面四角标有A 、B 、C 、D 的黑盒子。
并提供标有A 、B 、C 、D 的图纸。
5．学生分组搜集有关盒子的事实。
6．组与组之间进行交流。
7．全班交流。
（学生将各组研究结果粘贴在黑板上）
二、认识如何用模型解释
1．谈话：同学们是不是非常想知道盒子内的障碍物究竟是什么样的？遗憾的是我们并不能够打开这个盒子。
在现实的生活中，还有很多这样类似于“黑盒子”的事物，我们无法通过直接观察它而获得结果，只能依靠这样那样的方法去推测。
你们能举出这样的例子吗？科学家又是如何解释的？
2．教师出示三球仪（模型）、植物细胞模型（图）、自然界水的循环（课件）。
让学生说说对这些模型的认识以及作用，还可以说一说根据这些模型懂得了什么。
3、课件出示圆周率的推导过程，使学生明白公式也是一种模型。
4、小结：同学们，这节课我们用画图的方法解释了“黑匣子”，又知道用图可以解释植物细胞的样子，用模型可以解释太阳、地球、月亮之间的关系，用动画可以演示自然界水的循环，用公式可以让我们轻易地解决很多问题。
这些都是科学研究中很重要的方法——“用模型解释”（板书）。
5、提问：我们以前用到过哪些模型？模拟了什么？起了什么作用？
6、思考并交流：用模型解释事物或现象要经历怎样的过程？
三、探究纸筒模型
1、谈话：（出示一个纸筒模型）这是一个密封的纸筒，拉动露在纸筒
外面的任意一根细绳，其他的线绳都会缩进纸筒里（教师演示一下），你们觉得纸筒里线绳是怎样连接的？把纸筒里线绳的连接情况画下来。
2、学生建立图示模型来解释。
3、提出进一步的要求：请同学们按照自己画的模型，用合适的材料做一个类似的纸筒，来验证自己的解释。
四、小结
1、如何获得“黑盒子”里的信息：可利用除视觉以外的其他感觉器官了解周围环境，以确定物体间的相互关系。
2、怎样建立模型，解释现象：（1）分析问题（2）收集数据（3）找出物体之间的关系（4）确定条件（5）规定材料（6）建立初步模型（7）评价模型（8）修改模型。
