3D打印创新设计实例教程教案4.docx

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3D打印创新设计实例教程教案4

教案

课题

名称

任务十拼插飞机设计

课型

理实一体化

课时

10

授课班级

授课时间

内容摘要

1.设计方面的基本知识。

2.绘图软件使用的基本知识。

3.常用制品材料的基本知识。

4.3D打印机操作的基本知识。

教学目标

知识目标

1.了解拼插飞机设计思路和绘制过程；

2.掌握直线、矩形、圆和圆弧等草图命令使用；

3.掌握拉伸、组合编辑、装配相关命令使用；

4.了解常见飞机的结构；

5.熟练掌握公差与配合相关知识；

6.熟练掌握3D打印成型知识；

7.熟练掌握3D打印成型设备装调知识。

能力目标

1.能够将生活中常见拼插飞机绘制为三维模型；

2.能够熟练操作草图、拉伸和组合编辑命令；

3.能够掌握拼插飞机设计基本过程；

4.具有在设计定位基础上，用手工绘图表达设计创意能力

5.具有对设计产品的质量进行监控能力

6.具有操作快速成型设备配套软件对模型进行预处理能力

重点难点

教学重点：

拼插的设计思路和绘制过程

教学难点：

3D打印机的操作

教学准备

硬件资源：

序号

名称

规格

数量

1

FDM式3D打印机一台

255mm*205mm*205mm

1

2

电脑一台

1

3

3D打印ABS蓝色耗材

若干

软件资源：

3Doneplus2.2、参考教材、电子课件、电子教案

教学方法

1．采用讲授法、案例教学法、情景教学法、讨论法、任务驱动式教学法；

2．学生通过衣夹的设计和制作，掌握3D打印基础操作知识，提高产品设计思维，提高学生的学习兴趣与信心；

3．整个教学环节按照“资讯-计划-决策-实施-检查-评估”6步法来组织教学，学生在老师的指导下进行指定方案、实施方案、最终评估。

教与学互动设计

教学

环节

教学内容及过程

教师活动

学生活动

项目

引入

引入：

拼插类玩具能够开发智力，提高动手能力，是同学们儿时常见的益智类玩具，请同学们根据拼插结构的原理，自主设计和打印一个拼插小飞机模型？

提问：

教师提问：

那么你能想到的投石车都有哪几种类型呢？

学生回答问题，针对学生的回答，给予积极性和开拓思维充分的肯定。

由于学生对市面上已有的手机支架有基本的了解，开始本节课的主要内容。

（可以让学生查找相关种类）

总结：

教师做总结性发言，开始介绍本次课程的主要内容。

积极发言，相互讨论，不懂时可以查找相关资料。

认真听讲。

项目

分析

一、项目分析

拼插飞机的设计分为两个阶段，设计绘制并最终使用3D打印机加工成形。

本载体难度适中,适合练习学习

引导学生进行项目分析。

认真思考，对系统进行分析。

新课

讲授

新课

讲授

新课

讲授

教师对项目实施内容进行解读，必要时可以进行示范。

在解读项目实施内容的过程中，结合PPT，对本项目所涉及到的知识进行讲解。

一、典型工作环节1设计分析

1．搜集资讯

（1）拼插飞机设计思路？

（2）设计拼插飞机需要自己具备什么样的能力？

（3）设计拼插飞机应当遵循的原则？

2．制定计划

思考一下：

你设计拼插飞机的思路和呈现方式？

3．做出决策

最终决策使用何种颜色何种材料作为3D打印材料，根据市场中常见的拼插物体的拼接方式进行创新设计，采用双层翼飞机为设计原型，主要要求为拼插位置设计合理，松紧适当，大小合适，具有设计感。

4．付诸实施

根据相关决策要求，各位同学手绘出草图，确定拼插飞机的大致形状、尺寸以及装配方式。

5．进行检查

根据计划和决策要求，确定检查内容、检查工具和方法。

6．评价绩效

（1）完成情况

（2）根据决策要求评价自己的工作

（3）下次此环节怎样可以做得更好？

（4）从这个环节中您学到了什么？

（5）环节成果展示——拼插飞机设计思路和草绘图纸展示

二、典型工作环节2设计前准备

1．搜集资讯

（1）什么是工程思维？

（2）设计过程中如何运用同理心进行创新设计？

（3）Pro/E软件主要功能有哪些？

2．制定计划

根据拼插飞机设计大小来确定3D打印机的成型方式、打印机的基本参数、3D设计所需要的软件以及电脑参数选择。

3.做出决策

确定采用何种3D打印机以及设计软件

4.付诸实施

准备电脑、设计软件、3D打印机一台以及耗材若干。

5.进行检查

根据计划和决策要求，确定检查内容、检查工具和方法。

6.评价绩效

（1）完成情况

（2）根据决策要求评价自己的工作

（3）下次此环节怎样可以做得更好？

（4）从这个环节中您学到了什么？

（5）工作成果展示—Pro/E软件主要功能展示？

三、典型工作环节3实施计划

1．搜集资讯

（1）3DOnePlus2.2软件中3D实体基础编辑命令有哪些？

（2）3DOnePlus2.2软件实体基础编辑中移动命令的用法？

2．制定计划

制定如何将手绘图纸通过三维软件绘制出来并利用3D打印机进行物理打印，主要思路为选择软件中绘图命令，根据手绘图纸内容利用软件绘制命令绘制出三维图形，导出STL文件，进行切片处理后导入3D打印机进行打印。

3.做出决策

最终决策为首先将手绘图纸中各特征部分进行划分，确定绘图命令，之后按照草绘图纸进行绘制三维绘制，导出STL文件，最后进行3D打印。

4.付诸实施

根据相关决策要求，首先将手绘图纸中各特征部分进行划分，确定绘图指令，之后开始按照手绘图纸进行三维绘制。

5.进行检查

根据计划和决策要求，确定检查内容、检查工具和方法。

6.评价绩效

（1）完成情况

（2）根据评价大纲要求评价自己的工作

（3）下次此环节怎样可以做得更好？

（4）从这个环节中您学到了什么？

（5）环节成果展示—软件中拼插飞机建模步骤展示

四、典型工作环节4进行装配

1．搜集资讯

（1）搜集软件中装配相关命令，了解过渡配合连接的装配方式？

（2）拼插飞机实物装配基本原则？

2．制定计划

制定软件中装配的顺序和实物装配顺序。

3.做出决策

最终决策采用装配以机身为第一装配件，其他部件与其进行装配，在装配过程中保证配合位置之间的连接间隙和运动顺畅性。

4.付诸实施

根据相关决策要求，同学们自行进行装配。

5.进行检查

根据计划和决策要求，确定检查内容、标注、工具和方法。

6.评价绩效

（1）完成情况

（2）根据评价大纲要求评价自己的工作

（3）下次此环节怎样可以做得更好？

（4）从这个环节中您学到了什么？

（5）环节成果展示—拼插飞机装配过程展示？

五、典型工作环节5展示成果

1．搜集资讯

（1）如何展示拼插飞机设计全过程？

（2）如何展示拼插飞机软件绘图中难点问题？

（3）如何组织自己展示内容？

（4）如何进行自我评估?

2．制定计划

确定展示自己成果的方式，利用什么方式进行展示？

3.做出决策

最终决策采用演讲方式进行展示，通过制作渲染图和设计过程视频资料进行展示，利用ppt这种多媒体形式进行辅助展示。

4.付诸实施

根据相关决策要求，制作渲染图、设计过程视频资料、装配动画、用户使用情况说明书和展示ppt。

5.进行检查

根据计划和决策要求，确定检查内容、标注、工具和方法。

6.评价绩效

（1）完成情况

（2）根据评价大纲要求评价自己的工作

（3）下次此环节怎样可以做得更好？

（4）从这个环节中您学到了什么？

（5）环节成果展示——拼插飞机设计全过程展示。

7.总体评价

评价项目分为：

任务描述（20）、任务前期准备（30）、任务实施过程及展示（50）、任务反思、项目综合评价

引导学生收集信息。

结合实物工具，对相关部位的功能进行知识点讲解

结合实物工具，对相关部位的功能进行知识点讲解

结合实物工具，对相关部位的功能进行知识点讲解

积极主动收集及思考。

认真听讲，学习软件操作

认真听讲，观察实物外形

认真听讲，观察实物外形

认真听讲，观察实物外形

认真听讲，积极思考

拓展训练

各位同学经过拼插飞机的实践，已经对拼插类玩具有了一定的了解。

现在，同学们能够通过查阅相关资料，自主设计一辆拼插小汽车吗？

课后

小结

一、知识总结

1.收集分析产品资料能力的基本知识

2.绘图软件3Doneplus2.2的基本操作知识

3.3D打印机操作的基本知识

4.安全操作与劳动保护知识

二、师生互动

教师：

同学们，本次课中你们学到了什么？

在过程中遇到了哪些问题？

是怎么解决的？

学生发言时，教师实时的进行引导和总结。

教师：

你认为最难以解决的问题是什么？

学生发言时，教师提醒解决问题的“关键”在哪儿。

教师：

本次实训时，你在小组当中完成了哪些工作？

小组中谁给你的帮助是最大的？

学生发言时，教师鼓励学生继续在相互协作中取长补短。

教师：

你想对老师说点什么？

有什么意见和建议？

学生发言时，教师及时记录，以便改进。

师生互动，学生应积极发言，善于总结问题。

布置

作业

1．完成实训任务书；

2．完成实训拓展项目；

3．完成课后习题；

4．进行下次课前预习；

5．查找资料，完成下次课程的理实一体化学习知识。

教学

后记

教师对备课、教学方法、教学手段、教学过程、教学效果等的体会与反思。

教案

课题

名称

任务四合页设计

课型

理实一体化

课时

4

授课班级

授课时间

内容摘要

1.设计方面的基本知识。

2.绘图软件使用的基本知识。

3.常用制品材料的基本知识。

4.3D打印机操作的基本知识。

教学目标

知识目标

1.了解合页设计思路和绘制过程；

2.掌握直线、矩形、圆和圆弧等草图命令使用；

3.掌握拉伸、分割和组合编辑命令使用；

4.掌握安全操作与劳动保护知识；

5.掌握三维建模数字化设计与制造的相关知识；

能力目标

1.能够将生活中常见的合页绘制为三维模型；

2.能够熟练操作拉伸和组合编辑命令；

3.能够掌握合页设计基本过程；

4.具有运用3DOnePlus软件对具有配合精度要求的组合件模型进行造型能力；

5.具有将数字模型的不同格式进行相互转换能力；

6.具有对模型进行基本的后处理能力；

7.具有应用3DOnePlus软件将组合体拆分零部件能力。

重点难点

教学重点：

合页的设计思路和绘制过程

教学难点：

3D打印机的操作

教学准备

硬件资源：

序号

名称

规格

数量

1

FDM式3D打印机一台

255mm*205mm*205mm

1

2

电脑一台

1

3

3D打印ABS蓝色耗材

若干

软件资源：

3Doneplus2.2、参考教材、电子课件、电子教案

教学方法

1．采用讲授法、案例教学法、情景教学法、讨论法、任务驱动式教学法；

2．学生通过合页的设计和制作，掌握3D打印基础操作知识，提高产品设计思维，提高学生的学习兴趣与信心；

3．整个教学环节按照“资讯-计划-决策-实施-检查-评估”6步法来组织教学，学生在老师的指导下进行指定方案、实施方案、最终评估。

教与学互动设计

教学

环节

教学内容及过程

教师活动

学生活动

项目

引入

引入：

合页，正式名称为铰链。

常组成两折式，是连接物体两个部分并能使之活动的部件，普通合页用于橱柜门、窗、门等，通过中间轴连接两边，你能够根据合页结构把它设计出来吗？

提问：

教师提问：

那么你能想到的合页都有哪几种类型呢？

学生回答问题，针对学生的回答，给予积极性和开拓思维充分的肯定。

由于学生对市面上已有的手机支架有基本的了解，开始本节课的主要内容。

（可以让学生查找相关种类）

总结：

教师做总结性发言，开始介绍本次课程的主要内容。

积极发言，相互讨论，不懂时可以查找相关资料。

认真听讲。

项目

分析

一、项目分析

书包卡扣的设计分为两个阶段，设计绘制并最终使用3D打印机加工成形。

本载体难度适中,适合练习学习

引导学生进行项目分析。

认真思考，对系统进行分析。

新课

讲授

新课

讲授

新课

讲授

教师对项目实施内容进行解读，必要时可以进行示范。

在解读项目实施内容的过程中，结合PPT，对本项目所涉及到的知识进行讲解。

一、典型工作环节1设计分析

1．搜集资讯

（1）合页设计书包卡扣需要自己具备什么样的能力？

（2）设计合页需要自己具备什么样的能力？

（3）设计合页应当遵循的原则？

2．制定计划

思考一下：

你设计合页的思路和呈现方式？

7．做出决策

根据资讯和计划做出决策采用何种打印材料以及合页的设计样式，包括应考虑以实用性为主，连接部分应当为过渡配合，合页运动顺畅，大小合适。

8．付诸实施

根据相关决策要求，各位同学手绘出草图，确定合页大致形状、尺寸以及装配角度。

9．进行检查

根据计划和决策要求，确定检查内容、检查工具和方法。

10．评价绩效

（1）完成情况

（6）根据决策要求评价自己的工作

（7）下次此环节怎样可以做得更好？

（8）从这个环节中您学到了什么？

（9）环节成果展示——合页设计思路和草绘图纸展示

二、典型工作环节2设计前准备

1．搜集资讯

（1）3D建模主要步骤是什么？

（2）3Doneplus软件如何进行安装？

（3）选择性激光烧结（SLS）原理是什么？

2．制定计划

根据合页设计大小来确定3D打印机的成型方式、打印机的基本参数、3D设计所需要的软件以及电脑参数选择。

3.做出决策

确定采用何种3D打印机以及设计软件

4.付诸实施

准备电脑、设计软件、3D打印机一台以及耗材若干。

5.进行检查

根据计划和决策要求，确定检查内容、检查工具和方法。

6.评价绩效

（1）完成情况

（2）根据决策要求评价自己的工作

（3）下次此环节怎样可以做得更好？

（4）从这个环节中您学到了什么？

（5）工作成果展示—选择性激光烧结（SLS）原理讲解展示？

三、典型工作环节3实施计划

1．搜集资讯

（1）3DOnePlus2.2软件中组合编辑命令的用法？

（2）3DOnePlus2.2软件基础实体中六面体、球和圆柱体命令的用法？

（3）3DOnePlus2.2软件中特殊功能中实体分割命令操作方法？

2．制定计划

制定如何将草绘图纸通过三维软件绘制出来并利用3D打印机进行物理打印,主要思路为选择软件中绘图命令，根据手绘图纸内容利用软件绘制命令绘制出三维图形，导出STL文件，进行切片处理后导入3D打印机进行打印。

3.做出决策

最终决策为首先将草图中结构进行划分，确定绘图命令，之后按照草绘图纸进行绘制三维绘制，导出STL文件，最后进行3D打印。

4.付诸实施

根据相关决策要求，首先熟悉软件操作命令，之后开始按照手绘图纸进行三维绘制

5.进行检查

根据计划和决策要求，确定检查内容、检查工具和方法。

6.评价绩效

（1）完成情况

（2）根据评价大纲要求评价自己的工作

（3）下次此环节怎样可以做得更好？

（4）从这个环节中您学到了什么？

（5）软件中合页建模步骤展示

四、典型工作环节4进行装配

1．搜集资讯

（1）搜集软件中装配相关命令，了解过渡连接的装配方式？

（2）3D打印件装配件之间配合间隙取值原则？

2．制定计划

制定软件中装配的顺序和实物装配顺序。

3.做出决策

最终决策采用装配以合页1为第一装配件，其他部件与其进行装配，在装配过程中保证配合位置之间的连接间隙和运动顺畅性。

4.付诸实施

根据相关决策要求，同学们自行进行装配。

5.进行检查

根据计划和决策要求，确定检查内容、标注、工具和方法。

6.评价绩效

（1）完成情况

（2）根据评价大纲要求评价自己的工作

（3）下次此环节怎样可以做得更好？

（4）从这个环节中您学到了什么？

（5）环节成果展示——合页装配过程展示？

五、典型工作环节5展示成果

1．搜集资讯

（1）如何展示自己的设计全过程？

（2）如何展示软件绘图中难点问题？

（3）如何组织自己展示内容？

（4）如何进行自我评估?

2．制定计划

确定展示自己成果的方式，利用什么方式进行展示？

3.做出决策

最终决策采用演讲方式进行展示，通过制作渲染图和设计过程视频资料进行展示，利用ppt这种多媒体形式进行辅助展示。

4.付诸实施

根据相关决策要求，制作渲染图、设计过程视频资料和展示ppt。

5.进行检查

根据计划和决策要求，确定检查内容、标注、工具和方法。

6.评价绩效

（1）完成情况

（2）根据评价大纲要求评价自己的工作

（3）下次此环节怎样可以做得更好？

（4）从这个环节中您学到了什么？

（5）环节成果展示——合页设计全过程展示。

7.总体评价

评价项目分为：

任务描述（20）、任务前期准备（30）、任务实施过程及展示（50）、任务反思、项目综合评价

引导学生收集信息。

结合实物工具，对相关部位的功能进行知识点讲解

结合实物工具，对相关部位的功能进行知识点讲解

结合实物工具，对相关部位的功能进行知识点讲解

积极主动收集及思考。

认真听讲，学习软件操作

认真听讲，观察实物外形

认真听讲，观察实物外形

认真听讲，观察实物外形

认真听讲，积极思考

拓展训练

请同学们用合页连接方式设计出一个可以手动开合的盒子，要求：

盒子开口处有扣子连接，你能够设计出一个这样的盒子吗？

课后

小结

一、知识总结

1.收集分析产品资料能力的基本知识

2.绘图软件3Doneplus2.2的基本操作知识

3.3D打印机操作的基本知识

4.安全操作与劳动保护知识

二、师生互动

教师：

同学们，本次课中你们学到了什么？

在过程中遇到了哪些问题？

是怎么解决的？

学生发言时，教师实时的进行引导和总结。

教师：

你认为最难以解决的问题是什么？

学生发言时，教师提醒解决问题的“关键”在哪儿。

教师：

本次实训时，你在小组当中完成了哪些工作？

小组中谁给你的帮助是最大的？

学生发言时，教师鼓励学生继续在相互协作中取长补短。

教师：

你想对老师说点什么？

有什么意见和建议？

学生发言时，教师及时记录，以便改进。

师生互动，学生应积极发言，善于总结问题。

布置

作业

1．完成实训任务书；

2．完成实训拓展项目；

3．完成课后习题；

4．进行下次课前预习；

5．查找资料，完成下次课程的理实一体化学习知识。

教学

后记

教师对备课、教学方法、教学手段、教学过程、教学效果等的体会与反思。