【實戰(zhàn)案例】三的部落社團魚骨制作案例

【小編的話】3D打印對于創(chuàng)新教育者來說并不陌生。隨著3D打印的普及，近年來3D打印也被越來越多的學生、老師、家長所關注。尤其是在一線城市內，很多學校已經(jīng)擁有或者正計劃擁有一間3D打印創(chuàng)新教室，因為這對學生的認知、動手以及創(chuàng)新能力有著極大的幫助，也極為符合我們所想要培養(yǎng)孩子“知識+能力”的目標。

但怎樣開展課程？沒有基礎怎么辦？軟件問題怎么解決？這都需要老師在教學過程不斷的摸索才能有答案。但無論怎樣的設置，適合的才是最好的，符合孩子的發(fā)展需求才是硬道理。南極熊選擇了來自金山區(qū)朱涇第二小學的“三的部落社團”褚老師的魚骨制作案例，通過她平時的教學體會，與孩子們的交流接觸，總結了很多實際的經(jīng)驗，非常詳盡，給大家借鑒。

褚老師認為選擇的作品就很關鍵，就是孩子要有興趣，但又不能太簡單也不能太難，而且要有亮點，這樣孩子緊跟老師步伐進行學習，太難或太簡單都容易導致孩子沒有興趣而放棄。就這個案例來說，褚老師選擇了一個“魚骨”，這個魚骨打印成功的話，是可以進行關節(jié)活動的，模仿魚一樣游動，非常巧妙，這對孩子來說非常有吸引力也有一定難度。

屢敗屢戰(zhàn)之三做魚骨

---魚骨制作案例

上海市金山區(qū)朱涇第二小學褚曉莉

本學期，我主要給學生教授了生物篇中的“魚”及“哺乳動物”這兩個內容。學生在學習“魚”這一章節(jié)時出現(xiàn)了許多困難和疑惑，下面我主要談一談關于反復多次教授“魚”這一章節(jié)內容后的感悟。

一、一做魚骨會模仿

魚骨成品樣圖如下圖。

在我閱讀了“魚”這一章節(jié)的內容后，我發(fā)現(xiàn)建模時主要運動到的工具包括草圖編輯、特征造型中的拉伸，以及組合編輯中的減運算，這三個工具在之前的建模中使用頻率比較高，學生已經(jīng)比較熟悉。所以，在學生觀察過打印后的模型后，我采用讓學生自學的方式進行建模，如在建模過程中遇到問題，可以請教我。在學生自學的過程中，提問最多的是以下幾個問題。

1、書上在介紹繪制草圖編輯時，沒有將下圖標粗的這一條線段的長度寫出來，所以學生在繪制時問我，這一段的長度應該是多少。

2、在制作凹槽時，書上沒有標明在關節(jié)尾部多少距離繪制（下圖劃線處），所以，學生也來詢問我多少距離比較合適。

3、在初次拉伸的完成面的基礎上繼續(xù)拉伸，并利用拉伸的面在對面基體上進行減運算是學生第一次遇到。有些學生能自學此步驟，并完成制作，但有些學生理解有些困難，需要老師的幫助。而且，為什么反向拉伸22mm學生其實也不太理解。這需要利用到數(shù)學中的幾何思維。（見下圖步驟）

4、當學生建模完后，我發(fā)現(xiàn)許多學生畫的每一節(jié)關節(jié)的頭和尾都相連在一起，打印出來后肯定無法運動。（如下圖）

我測量了學生所畫關節(jié)的每一處長度后發(fā)現(xiàn)，學生提問最多的幾個問題并不是造成關節(jié)不能運動的主要原因，而是因為學生將關節(jié)頭部的長度和尾部空隙處的長度畫成一樣長（上圖粗線部分），所以導致頭部和尾部相連沒有留一點空隙。原因可能是學生在看樣圖時沒有看清樣圖給的數(shù)據(jù)大小。但更重要的一點是因為在制作前，我沒有跟學生講解清楚留間隙這個要點。之后，我將學生的作品打印出來，讓他們分析關節(jié)不能運動的原因，學生與樣品對比后發(fā)現(xiàn)沒有留間隙所以無法運動。

二、二做魚骨變方法

之后，與編寫本課程的創(chuàng)庫營龔老師進行了交流，龔老師表示間隙確實是本節(jié)課的一個難點。為了讓學生能有更好的體驗，龔老師特地制作了一段視頻供學生觀看。我發(fā)現(xiàn)視頻中的制作方法與教材上的方法是不一樣的，視頻中只用草圖繪制了關節(jié)的1/4，然后利用鏡像的方式做出對稱部分（如下圖）。這樣做的好處是，學生在做軸和凹槽時（下圖畫圈處），不會因為反復拉伸以及確定對立面軸的厚度及凹槽的深度而困擾

我將視頻拷貝在學生電腦中讓他們自行觀看，有不懂的地方向我提出。所有的學生在看第一遍時都沒有看懂，我讓他們仔細聽老師的講解，分步進行觀看，觀察老師最初繪制的是關節(jié)的哪一部分。在反復觀看視頻后，有一半的學生看懂了視頻中老師的意圖，將關節(jié)繪制成功，并且用陣列的方法繪制了3節(jié)以上的關節(jié)（如下圖）。但還有一半的學生并沒有理解制作步驟的意圖，只是放一段視頻做一步。

我將學生的作品打印出來后，發(fā)現(xiàn)有的關節(jié)雖然可以動，但是相連處非常松，很容易脫落，可學生明明是按照視頻中的數(shù)據(jù)來制作的。由此我想到不管是教材還是視頻中的制作步驟以及數(shù)據(jù)都只是一個參考，只要能夠將模型建出來，選擇自己喜歡的方法就可以。提供的數(shù)據(jù)更深層的意義是要學習者去思考這些數(shù)據(jù)間的關系。比如，為什么軸的半徑是1mm、厚度是2mm，而凹槽的半徑是1.3mm、深度是3mm呢？（如下圖）這兩組數(shù)據(jù)是否可以更改呢？為了能讓關節(jié)運動，軸的半徑必然要小于凹槽，厚度必然要小于凹槽的深度，否則如何鑲嵌進去。

我發(fā)現(xiàn)，當學生拿到教材后，就非常依賴教材，連一個數(shù)據(jù)都不敢去更改，生怕出錯。他們僅僅還停留在模仿階段，不愿意去做更深入的思考。如果沒有制作步驟，我估計有很多學生無法繪制成功。

三、三做魚骨深思考

有了前兩次的制作經(jīng)歷后，我決定嘗試改變學生的學習模式，我希望他們在閱讀教材的同時能夠多進行思考，多問為什么，而不是止步于做成功。我按照龔老師視頻中的制作步驟編制成了文檔，并在每一步的制作步驟后面添加了思考題。

在課堂上，我讓學生一一解答思考題，有些學生回答不上來的問題，就讓他們嘗試去做一做觀察制作效果。只有回答出了為什么，學生才明白每一步制作的目的，以后建立其他相似模型時就可以知識遷移，而不只是停留在模仿。

四、總體反思

經(jīng)過反復多次建立魚骨模型，我發(fā)現(xiàn)了幾處我自己的教學問題以及學生的學習問題。

1.基礎技能需扎實

學生雖然接觸3D軟件將近一年時間，但是有些基礎技能掌握的還不夠扎實。比如畫草圖，很多學生畫草圖的時候不是沿著小方格的邊在畫。工作界面的小方格是邊長為5mm的正方形，它有幫助測量模型大小的功能，在繪制整數(shù)值的線段時，只要沿著方格的邊去繪制長度就不容易出錯。所以，在教授基礎知識時，老師一定要確保學生學得扎實，只有基本技能扎實了，才能走得更遠。

2.活用工具便建模

學生第一次建模后的效果大多是關節(jié)的頭部和尾部相連在一起，學生看到此現(xiàn)象后就無所適從，其實他們只要利用基本編輯中的DE移動將頭部兩側的面或者尾部空隙的兩面往里縮幾毫米就可以解決這個問題。由此可見，學生還不會靈活運用軟件的功能。

3.幾何思維很重要

魚骨關節(jié)其實就是一個幾何體，而且是一個軸對稱圖形。在讓學生建模前，老師不用急于讓學生進行自學，在老師眼里覺得簡單的內容，在學生眼里并不一定簡單。在建模前，老師可以和學生一起觀察討論，說說關節(jié)形狀的特征，有沒有比較簡單的方法進行繪制，也可以讓學生在紙上畫一畫。只有弄清楚模型的結構特征，利用軟件繪制時才能得心應手。學生在三年級的數(shù)學課堂上學過平面幾何以及軸對稱圖形，但是由于相隔時間已久，學生可能會有遺忘，所以在建模前，老師有必要和學生對于幾何內容進行復習。

4.大膽創(chuàng)新才有進步

從學生建模表現(xiàn)來看，很多學生還只是停留在模仿階段，他們不敢放手，連數(shù)據(jù)都不肯做出一點更改，生怕打印出來的東西效果不好。有些學生一有不會的地方立馬向我尋求幫助，而不是先自己思考。遇到一些比較難的建模，有些學生反復幾次失敗后就會放棄。相對于建模，學生更喜歡打印出來的作品，每次上課都會問我有沒有將他們的作品打印出來，哪怕是打壞的模型他們也會搶著要。這讓人覺得他們太容易滿足，而且滿足感僅僅停留在打印的作品，哪怕是失敗品。一學期下來，學生的作品產(chǎn)出量確實不高，所以看到打印出來的產(chǎn)品非常興奮。要將學生的注意力轉移到建模上，也許可以嘗試以下方法：（1）適當運用一些精美的打印模型進行獎品激勵；（2）老師與學生一起攻破建模難點，直至學生完全理解；（3）鼓勵學生不斷更改自己的作品，并及時打印學生的作品，可以互相展示評價。

五、總結

學習三維建模不管是老師還是學生都不可操之過急，老師要將基礎技能講解透徹，學生則要學得扎實。同時，與數(shù)學思維相結合也是必不可少的。而適當?shù)脑u價與鼓勵也是推動學生學習的好方法。我們不能讓學生止步于模仿，要讓他們學會大膽嘗試，不怕失敗，用于前行。

備注：文檔中的教材內容均出自于《創(chuàng)庫營中小學趣味創(chuàng)新3D打印課》---《生物篇》---《魚》