3d建模课程设计案例

基于STEAM的初中3D模型创意设计课程实践研究

作者：潘唯一

来源：《教育界·B》2020年第06期

【摘要】创新实验以及STEAM教育在教育领域得到不断发展和研究，3D打印作为一项极具创造力的技术，在中小学教育中的意义重大。对中小学而言，管理者希望能够通过该技术来达到教育目的。因此，本文主要从课程的设计背景、课程目标及活动的开展和分析来初步探索基于3D模型创意设计的拓展课程的开发与研究。

【关键字】3D模型设计;STEAM;课程设计

一、背景与概况

在第三次工业革命新浪潮影响下，3D打印等数字桌面制造工具成为全球各领域关注的焦点[1]。作为未来创新产业的趋势，3D打印技术不断深入各个领域，并发挥着无限的作用。 初中生的逻辑思维已逐渐形成，对很多事物仍保持着好奇心理，因此实践阶段是培养创新型思维和发散思维、逻辑思维的关键时期。本文旨在研究初中学校对3D创意设计学习的需求，研究初中3D模型创意设计课程的开发和设计，着眼于培养学生的个性化设计理念，结合STEAM教育理念，将3D模型创意设计课程化。

二、3D模型创意设计课程目标

1.三维建模知识与技能目标

课程着眼设计理念的培养，为不同思维方式的学生提供课程需求，如基于“加法艺术”的3D建模软件、基于“减法艺术”的3D二次建模方法、基于“扫描技术”的三维扫描方式，都可以实现多种模式的建模，实现学生的设计思想。

2.三维模型创意设计目标

学习小组通过建立一定的主题，自主探究实践创新，利用不同的学科知识，基于STEAM理念完成主题中所需环节的建模和设计创作，主题分成指定主题和创意主题两部分。课程最终目标是开放融合，提升学生各方面的素养。

三、3D模型创意设计课程实施

1.课程第一阶段：认识3D打印技术，形成三维概念

3d one 课程设计

一、课程目标

知识目标：

1. 让学生掌握3D One软件的基本界面与工具使用，了解3D建模的基础知识；

2. 培养学生运用3D One进行简单几何体的建模能力，以及组合物体的设计能力；

3. 使学生了解三维物体的结构特点，掌握三维空间的基本概念。

技能目标：

1. 培养学生运用3D One软件进行创新设计的能力，提高解决问题的实践操作技能；

2. 培养学生的团队协作能力，学会在项目中分工与协作，共同完成设计任务；

3. 提高学生的空间想象能力和逻辑思维能力。

情感态度价值观目标：

1. 培养学生对3D建模技术的兴趣，激发学生的学习热情和探究精神；

2. 培养学生勇于尝试、不断实践、克服困难的精神，增强自信心；

3. 培养学生的创新意识，鼓励学生发表自己的观点，培养审美情趣。

课程性质：本课程为实践性较强的学科，注重培养学生的动手操作能力和创新能力。

学生特点：学生年级为初中，具备一定的计算机操作基础，对新鲜事物充满好奇，喜欢动手实践。 教学要求：教师应关注学生的个体差异，采用分层教学，使每位学生都能在原有基础上得到提高。同时，注重理论与实践相结合，以项目驱动教学，激发学生的学习兴趣和积极性。通过课程目标的分解，实现对学生学习成果的评估和反馈。

二、教学内容

1. 3D One软件认识：介绍3D One软件的基本功能、界面布局及工具箱的使用方法，使学生熟悉软件操作环境（对应教材第1章）。

2. 基础建模知识：讲解基础几何体的构建方法，如长方体、球体、圆柱体等，以及组合物体的设计技巧（对应教材第2章）。

3. 3D空间结构：使学生了解三维空间坐标系统，掌握物体在三维空间中的移动、旋转、缩放等操作（对应教材第3章）。

4. 创新设计实践：指导学生运用所学知识，完成创意设计项目，如设计一款实用的生活用品或有趣的游戏角色（对应教材第4章）。

5. 团队协作与展示：培养学生团队协作能力，分组进行项目设计，最终进行作品展示和评价（对应教材第5章）。

三d建模课程设计

一、课程目标

知识目标：

1. 让学生掌握3D建模的基本概念，理解3D模型在现实生活中的应用；

2. 使学生了解并熟练运用3D建模软件的基本工具和功能；

3. 培养学生对几何图形、空间结构及尺寸的观察和分析能力。

技能目标：

1. 培养学生独立完成3D建模设计的能力，包括模型创建、修改、优化等；

2. 培养学生运用3D建模技术解决实际问题的能力，例如设计简单的家具、建筑模型等；

3. 提高学生的团队协作和沟通能力，通过小组讨论、展示等形式，分享和交流3D建模心得。

情感态度价值观目标：

1. 培养学生对3D建模技术的兴趣和热情，激发学生的创新精神；

2. 培养学生认真、严谨的学习态度，养成良好的操作习惯；

3. 引导学生关注3D建模技术在生活中的应用，认识到科技对社会发展的积极作用。

课程性质：本课程为实践性较强的学科，注重培养学生的动手能力和创新能力。

学生特点：学生具备一定的计算机操作基础，对新鲜事物充满好奇，喜欢探索和实践。 教学要求：教师应结合课本内容，以实际操作为主，引导学生掌握3D建模技能，并注重培养学生的创新意识和团队协作能力。在教学过程中，关注学生的个体差异，提供有针对性的指导，确保每位学生都能达到课程目标。通过课程学习，使学生能够将所学知识应用于实际生活中，为未来的职业发展奠定基础。

二、教学内容

本课程教学内容紧密结合课程目标，确保科学性和系统性。主要内容包括：

1. 3D建模基本概念：讲解3D建模的定义、分类及其在现实生活中的应用。

2. 3D建模软件介绍：介绍常用的3D建模软件及其功能特点，如AutoCAD、Blender、SketchUp等。

3. 软件基本操作与工具使用：学习3D建模软件的界面布局、基本操作，掌握常用工具的使用方法。

- 视图操作：学习如何切换视图、旋转视图、缩放视图等；

- 基本建模：学习创建、选择、移动、缩放、旋转等基本操作；

- 修改工具：学习使用拉伸、挤压、切割、布尔运算等修改工具。

3d建模的基本步骤

3D建模的基本步骤可以按照以下的顺序进行：

1. 收集资料和准备：收集相关的参考资料，包括图纸、照片或者其他相关的素材。同时，准备所需的软件和工具，确保能够顺利进行建模工作。

2. 创建基本结构：根据参考资料，在3D建模软件中创建基本的模型结构。可以使用基本的几何体，如立方体、球体等，或者通过多边形建模的方法创建基本的形体轮廓。

3. 细化模型：在基本结构的基础上，逐渐细化模型的细节。可以使用各种编辑工具，对模型进行调整、切割或者修改。通过增加细分面、调整顶点位置等，逐渐使模型更加真实。

4. 添加材质和纹理：根据实际需要，在模型上添加合适的材质和纹理。可以使用工具给模型表面添加颜色、纹理、光泽等特性，使模型更加真实、生动。

5. 添加灯光和相机：根据场景需求，在模型周围添加合适的灯光。可以设置光源的类型、亮度、颜色等参数，使场景更好地展现出来。同时，在合适的位置设置相机，确定拍摄角度和范围。

6. 进行渲染和预览：完成模型的各种调整和添加后，进行渲染和预览。可以选择不同的渲染设置、分辨率和输出格式，生成高品质的图像或者动画。

7. 修正和优化：根据渲染和预览的结果进行修正和优化。可能需要调整材质、灯光、相机的参数，或者修改模型的细节，来达到更好的效果。

8. 导出和保存：在完成调整和优化后，将模型导出为常见的3D文件格式，如OBJ、FBX等。并保存文件，以备后续使用或分享。

以上就是3D建模的基本步骤，通过逐步的操作和调整，可以创作出具有真实感和细节的三维模型。