【實(shí)戰(zhàn)案例】三的部落社團(tuán)魚骨制作案例

【小編的話】3D打印對(duì)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(xué)生、老師、家長(zhǎng)所關(guān)注。尤其是在一線城市內(nèi)，很多學(xué)校已經(jīng)擁有或者正計(jì)劃擁有一間3D打印創(chuàng)新教室，因?yàn)檫@對(duì)學(xué)生的認(rèn)知、動(dòng)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(shí)+能力”的目標(biāo)。

但怎樣開展課程？沒有基礎(chǔ)怎么辦？軟件問題怎么解決？這都需要老師在教學(xué)過程不斷的摸索才能有答案。但無論怎樣的設(shè)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(xué)的“三的部落社團(tuán)”褚老師的魚骨制作案例，通過她平時(shí)的教學(xué)體會(huì)，與孩子們的交流接觸，總結(jié)了很多實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)，非常詳盡，給大家借鑒。

褚老師認(rèn)為選擇的作品就很關(guān)鍵，就是孩子要有興趣，但又不能太簡(jiǎn)單也不能太難，而且要有亮點(diǎn)，這樣孩子緊跟老師步伐進(jìn)行學(xué)習(xí)，太難或太簡(jiǎn)單都容易導(dǎo)致孩子沒有興趣而放棄。就這個(gè)案例來說，褚老師選擇了一個(gè)“魚骨”，這個(gè)魚骨打印成功的話，是可以進(jìn)行關(guān)節(jié)活動(dòng)的，模仿魚一樣游動(dòng)，非常巧妙，這對(duì)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(xué)褚曉莉

本學(xué)期，我主要給學(xué)生教授了生物篇中的“魚”及“哺乳動(dòng)物”這兩個(gè)內(nèi)容。學(xué)生在學(xué)習(xí)“魚”這一章節(jié)時(shí)出現(xiàn)了許多困難和疑惑，下面我主要談一談關(guān)于反復(fù)多次教授“魚”這一章節(jié)內(nèi)容后的感悟。

一、一做魚骨會(huì)模仿

魚骨成品樣圖如下圖。

在我閱讀了“魚”這一章節(jié)的內(nèi)容后，我發(fā)現(xiàn)建模時(shí)主要運(yùn)動(dòng)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(yùn)算，這三個(gè)工具在之前的建模中使用頻率比較高，學(xué)生已經(jīng)比較熟悉。所以，在學(xué)生觀察過打印后的模型后，我采用讓學(xué)生自學(xué)的方式進(jìn)行建模，如在建模過程中遇到問題，可以請(qǐng)教我。在學(xué)生自學(xué)的過程中，提問最多的是以下幾個(gè)問題。

1、書上在介紹繪制草圖編輯時(shí)，沒有將下圖標(biāo)粗的這一條線段的長(zhǎng)度寫出來，所以學(xué)生在繪制時(shí)問我，這一段的長(zhǎng)度應(yīng)該是多少。

2、在制作凹槽時(shí)，書上沒有標(biāo)明在關(guān)節(jié)尾部多少距離繪制（下圖劃線處），所以，學(xué)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(chǔ)上繼續(xù)拉伸，并利用拉伸的面在對(duì)面基體上進(jìn)行減運(yùn)算是學(xué)生第一次遇到。有些學(xué)生能自學(xué)此步驟，并完成制作，但有些學(xué)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(xué)生其實(shí)也不太理解。這需要利用到數(shù)學(xué)中的幾何思維。（見下圖步驟）

4、當(dāng)學(xué)生建模完后，我發(fā)現(xiàn)許多學(xué)生畫的每一節(jié)關(guān)節(jié)的頭和尾都相連在一起，打印出來后肯定無法運(yùn)動(dòng)。（如下圖）

我測(cè)量了學(xué)生所畫關(guān)節(jié)的每一處長(zhǎng)度后發(fā)現(xiàn)，學(xué)生提問最多的幾個(gè)問題并不是造成關(guān)節(jié)不能運(yùn)動(dòng)的主要原因，而是因?yàn)閷W(xué)生將關(guān)節(jié)頭部的長(zhǎng)度和尾部空隙處的長(zhǎng)度畫成一樣長(zhǎng)（上圖粗線部分），所以導(dǎo)致頭部和尾部相連沒有留一點(diǎn)空隙。原因可能是學(xué)生在看樣圖時(shí)沒有看清樣圖給的數(shù)據(jù)大小。但更重要的一點(diǎn)是因?yàn)樵谥谱髑�，我沒有跟學(xué)生講解清楚留間隙這個(gè)要點(diǎn)。之后，我將學(xué)生的作品打印出來，讓他們分析關(guān)節(jié)不能運(yùn)動(dòng)的原因，學(xué)生與樣品對(duì)比后發(fā)現(xiàn)沒有留間隙所以無法運(yùn)動(dòng)。

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(jìn)行了交流，龔老師表示間隙確實(shí)是本節(jié)課的一個(gè)難點(diǎn)。為了讓學(xué)生能有更好的體驗(yàn)，龔老師特地制作了一段視頻供學(xué)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(guān)節(jié)的1/4，然后利用鏡像的方式做出對(duì)稱部分（如下圖）。這樣做的好處是，學(xué)生在做軸和凹槽時(shí)（下圖畫圈處），不會(huì)因?yàn)榉磸?fù)拉伸以及確定對(duì)立面軸的厚度及凹槽的深度而困擾

我將視頻拷貝在學(xué)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(xué)生在看第一遍時(shí)都沒有看懂，我讓他們仔細(xì)聽老師的講解，分步進(jìn)行觀看，觀察老師最初繪制的是關(guān)節(jié)的哪一部分。在反復(fù)觀看視頻后，有一半的學(xué)生看懂了視頻中老師的意圖，將關(guān)節(jié)繪制成功，并且用陣列的方法繪制了3節(jié)以上的關(guān)節(jié)（如下圖）。但還有一半的學(xué)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(xué)生的作品打印出來后，發(fā)現(xiàn)有的關(guān)節(jié)雖然可以動(dòng)，但是相連處非常松，很容易脫落，可學(xué)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(gè)參考，只要能夠?qū)⒛Ｐ徒ǔ鰜恚�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(xué)習(xí)者去思考這些數(shù)據(jù)間的關(guān)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(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，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(jìn)去。

我發(fā)現(xiàn)，當(dāng)學(xué)生拿到教材后，就非常依賴教材，連一個(gè)數(shù)據(jù)都不敢去更改，生怕出錯(cuò)。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(jì)有很多學(xué)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(xué)生的學(xué)習(xí)模式，我希望他們?cè)陂喿x教材的同時(shí)能夠多進(jìn)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(xué)生一一解答思考題，有些學(xué)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(xué)生才明白每一步制作的目的，以后建立其他相似模型時(shí)就可以知識(shí)遷移，而不只是停留在模仿。

四、總體反思

經(jīng)過反復(fù)多次建立魚骨模型，我發(fā)現(xiàn)了幾處我自己的教學(xué)問題以及學(xué)生的學(xué)習(xí)問題。

1.基礎(chǔ)技能需扎實(shí)

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

2.活用工具便建模

學(xué)生第一次建模后的效果大多是關(guān)節(jié)的頭部和尾部相連在一起，學(xué)生看到此現(xiàn)象后就無所適從，其實(shí)他們只要利用基本編輯中的DE移動(dòng)將頭部?jī)蓚?cè)的面或者尾部空隙的兩面往里縮幾毫米就可以解決這個(gè)問題。由此可見，學(xué)生還不會(huì)靈活運(yùn)用軟件的功能。

3.幾何思維很重要

魚骨關(guān)節(jié)其實(shí)就是一個(gè)幾何體，而且是一個(gè)軸對(duì)稱圖形。在讓學(xué)生建模前，老師不用急于讓學(xué)生進(jìn)行自學(xué)，在老師眼里覺得簡(jiǎn)單的內(nèi)容，在學(xué)生眼里并不一定簡(jiǎn)單。在建模前，老師可以和學(xué)生一起觀察討論，說說關(guān)節(jié)形狀的特征，有沒有比較簡(jiǎn)單的方法進(jìn)行繪制，也可以讓學(xué)生在紙上畫一畫。只有弄清楚模型的結(jié)構(gòu)特征，利用軟件繪制時(shí)才能得心應(yīng)手。學(xué)生在三年級(jí)的數(shù)學(xué)課堂上學(xué)過平面幾何以及軸對(duì)稱圖形，但是由于相隔時(shí)間已久，學(xué)生可能會(huì)有遺忘，所以在建模前，老師有必要和學(xué)生對(duì)于幾何內(nèi)容進(jìn)行復(fù)習(xí)。

4.大膽創(chuàng)新才有進(jìn)步

從學(xué)生建模表現(xiàn)來看，很多學(xué)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(diǎn)更改，生怕打印出來的東西效果不好。有些學(xué)生一有不會(huì)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(xué)生反復(fù)幾次失敗后就會(huì)放棄。相對(duì)于建模，學(xué)生更喜歡打印出來的作品，每次上課都會(huì)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(huì)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(xué)期下來，學(xué)生的作品產(chǎn)出量確實(shí)不高，所以看到打印出來的產(chǎn)品非常興奮。要將學(xué)生的注意力轉(zhuǎn)移到建模上，也許可以嘗試以下方法：（1）適當(dāng)運(yùn)用一些精美的打印模型進(jìn)行獎(jiǎng)品激勵(lì)；（2）老師與學(xué)生一起攻破建模難點(diǎn)，直至學(xué)生完全理解；（3）鼓勵(lì)學(xué)生不斷更改自己的作品，并及時(shí)打印學(xué)生的作品，可以互相展示評(píng)價(jià)。

五、總結(jié)

學(xué)習(xí)三維建模不管是老師還是學(xué)生都不可操之過急，老師要將基礎(chǔ)技能講解透徹，學(xué)生則要學(xué)得扎實(shí)。同時(shí)，與數(shù)學(xué)思維相結(jié)合也是必不可少的。而適當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)與鼓勵(lì)也是推動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的好方法。我們不能讓學(xué)生止步于模仿，要讓他們學(xué)會(huì)大膽嘗試，不怕失敗，用于前行。

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