【教案】校本课程《3D打印设计》教案

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3D打印建模教案

第一章:计算机中的3D设计

2课时

一、教学目标

知识与技能:3D设计的概念、计算机3D图像的应用领域、艺术与工业模型的区别、3D打印使用的软件模型

过程与方法:利用现代电影电视剧中3D打印出来的道具,动画作品中的3D模型,感受3D的魅力

情感态度价值观:发现3D打印的发展前景,及未来的发展,产生对3D模型设计的兴趣。

二、教学重难点:3D打印的案例

三、教学过程

1. 导入:利用电视电影中3D打印的道具及3D模型导入课堂(提高学习的积极性)

2. 授新

(1)什么是3D打印

3D设计是建立在2D设计的基础上,让设计对象更立体化、更形象化的一中新兴设计方法。3D图形的原始文件描述了三维空间的信息,图形由此计算出来,在初中我们学习过平面几何,高中又学会立体几何知识,3D设计更多在研究如何建出立体对象。在日常生活中,我们接触的都是实实在在的立体实物,比如卡丁车、毛毛熊等各种生活用品、交通工具。3D设计是对现实世界中的各种物体。在计算机上使用3D设计软件进行模拟,哈可以创建出现实生活中所不存在的对象,比如游戏对象、道具等(图片展示游戏角色道具、展示2D与3D的图形)

(2)计算机3D图像的应用领域

在现代生活中,随处可以计算机设计的3D模型,例如每晚《新闻联播》的片头等。3D软件应用于创建3D游戏、3D电影、建筑设计与表现、产品广告、工业设计;用于法庭辩论、事故模拟分析、科学可视化图解;用于医学、航空和运动领域的培训;用于学生教学等。在影视行业,应用了大量的3D图像,完成了真人根本无法拍摄的镜头,比如爆破、灾难等(展示视频,图片解释)

(3)艺术与工业模型的区别

在计算机图形学领域中,模型大致可以分为两类,即曲面模型与实体模型。应用于视觉传达设计领域中的模型称为曲面模型,而应用于工业生产中的模型称为实体模型。曲面模型通常是以网格的形式来表达一个面,即用网格来组成一个三维物体形状;而实体模型是实体,是实心。例如一个球体,曲面模型好比是足球,实体模型就好比是铅球,它们是可以转化的。

(4)3D打印使用什么类型的软件建模

这个问题的答案是使用什么类型的软件都可以。不过不同的打印机,各自有不同的特点,有的模型在一中类型的3D 打印机上打印,需要添加支撑结构,而在其他类型的打印机上则不需要支持。还要注意,因为数字模型最终要打印出来,特别是在使用多边形建模软件设计模型时,一定要注意有没有破面、悬空等情况,杆状物体的直径不能过膝,曲面要有一定的厚度。

四、小结

作为3D打印的入门课程,本章简单地讲述了有关3D建模的知识。第二章:初识123D软件

3课时

一、教学目标

知识与技能:认识123D软件,安装软件,体验软件的界面,创建第一个3D物体,制作桌子。

过程与方法:利用计算机教学。

情感态度价值观:学习制作桌子的模型,学会制作简单地几何组成的物体,产生对其的兴趣。

二、教学重难点:制作桌子

三、教学过程:

1、导入:介绍123D软件(autodesk公司于2012年推出123D系列软件)

2、授新

(1)安装123D软件、并启动。

(2)在现实生活中,一张纸就是一个平面,他有两个方向:X方向和Y方向,在计算机软件中,要实现对三维物体的模拟,还需要增加一个纬度,就是Z方向。在软件窗口中,屏幕网格是绘图的参考平面,称为母格。可以想像一下,X、Y平面平躺在你面前的一张桌面上,把坐标纸铺在桌面上,X方向水平指向屏幕的内部、远离你的方向,Y方向水平向右,而Z方向指向上方,也可以理解为指向天空,这和现实世界中是一致的。 (3)创建计算机中的第一个3D物体,在屏幕顶部中央的一排按钮中,找到几何物体的图形,鼠标指针放到它上面,随后在它的下面会又出现了一排按钮。选择第一个方盒子,单击鼠标左键。在工作区中出现了一个立方体,在移动鼠标时,它会随着鼠标指针移动,把鼠标指针向屏幕的边界拖动,这个牧歌会随之延伸,四个方向都试一下,原来母格式没有边界的。

在母格上找一个适当的位置,单击鼠标左键确定,移动鼠标它不跟着鼠标指针移动了。

(4)修改参数:点击立方体的图标,注意屏幕下方的对话框,用来设计立方体的长宽高数值。

(5)利用基本几何体创建一个桌子(教师演示)

(6)对桌子赋予一种材质,点击桌子在屏幕顶部找到材质按钮。

四、小结

本章讲解了如何下载并安装123D软件,并应用立方体创建出一张桌子的模型,并给桌子赋予材质,对桌子进行缩放、旋转、平移等操作。第三章:123D建模的三种基本方法

3课时

一、教学目标

知识与技能:几何体的组合操作

过程与方法:通过演示和讲解

情感态度价值观:物体可以由多个几何体相组合而成,学习制作生活中的物体。

二、教学重难点

多重的建模方式

三、教学过程

1、导入:复习上一级可知识,熟悉软件界面

2、授新

(1)合并操作(平面图形的合并操作)模型的合并操作,建立一个圆柱体和立方体(制作锤子),位合并之前,可以分别选择立方体和圆柱体,通过合并可以变成一个整体。

(2)减法操作:利用数学学子集的减运算来说明含义。目标物体是指执行完减去的操作后,要保留下来的物理。(演示)两个物体必须重和相交。

(3)相交操作:利用数学学子集的交算来说明含义。保留下两物体相交的部分。

(4)草图绘制:草图绘制是3D 建模重要的辅助环节,(制作五星的案例)拉伸可以将平面变成立体。 (5)绘制曲线

(6)2D到3D的建模方式:扫描(制作水管)、旋转(利用旋转制作脚轮、花瓶、)放样(制作雨伞)

(7)修改模型的面

(8)分割模型:分割即可将实体一分为二,去掉多余的。

(9)细部结构修改

四、小结

主要讲了3D设计的三种建模方法,也学习了软件的知识。这三种方法就像小学的四则运算一样的重要,要更深刻的理解掌握它们。