1.2 三维打印技术的基本原理 教学设计-2023-2024学年高中通用技术粤科版（2019）选择性必修11 产品三维设计与制造

普 通 高 中 教 科 书 《通用技术》选择性必修11：产品三维设计与制造 第一章 三维打印原理 第二节 三维打印技术的基本原理 教学设计 教学背景 三维打印是近年来受到人们广泛关注的一项高新技术，被誉为开启新工业革命的钥匙，它的发明实现了人类的生产制造模式从等材、减材到增材的重大转变。由于其独特的优势，三维打印技术经历了30多年的发展仍方兴未艾，新技术、新材料、新应用仍源源不断问世，而且被广泛应用于工业制造、航空航天、医疗教育、艺术设计等领域，这一切都展示了三维打印技术强大的生命力和难以估量的发展前景。 教学目标： 知识与技能目标: 1.了解熔融沉积成型三维打印机的运行原理、应用领域和所受到的技术限制。 2.掌握正确、安全操作三维打印机的方法。 教学内容分析: 教材分四章：三维打印原理、三维产品技术分析、三维模型设计和三维打印技术应用。由浅入深，带领同学们了解三维打印技术的产生和发展历程，了解三维打印的基本原理、设备的结构和操作方法；熟悉不同材料和成型工艺的特点，能结合产品设计要求制订合适的产品制作方案；学习三维建模，掌握三维模型设计的基本思路和方法；通过实践操作教学，设计和制作出哨子、台灯等立体模型。 学情分析: 学生对三维打印的了解认识有限，面对未来，他们需要学习有关三维打印的知识。 教材注重发展同学们的核心素养。通过了解三维打印的原理及其应用，感悟三维打印技术对人们生产、生活的影响。选取能突出反映三维打印特点的案例，通过对不同工艺的对比，让同学们深刻体会三维打印技术和传统制造技术的区别，帮助同学们树立技术意识。所选案例贴近日常生活，方便同学们学以致用，在制订方案的过程中，引导同学们从实际出发，具体问题具体分析，通过对比、权衡和优化得到最佳方案，以此培养工程思维。在实践操作教学中，帮助同学们较全面地掌握三维打印的设计技巧和制作方法，引导同学们思考与探究，从而提高实践能力和创新能力。 教学重难点: 了解熔融沉积成型三维打印机的运行原理、应用领域和所受到的技术限制。 掌握正确、安全操作三维打印机的方法。 教学策略: 在教学过程中，注重对同学们科学态度、价值观的引导和培养。本书设计的案例、实践活动、思考、讨论等栏目充分融合了科技与人文理念，如为体育老师制作哨子、为母亲制作杯子、三维打印是否可取代传统制造业、三维打印文物仿品可否代替真品进行展览、三维打印器官的伦理思考等，引导同学们从社会、科技、人文等方面进行考虑，从而发展综合素养。 运用三维打印技术，不用依赖机床和车间，也不用削、钻、铸等手段，只要借助一台计算机和一台三维打印机，我们就能变成产品的设计者、制造者。让我们一起走进三维打印的世界，领略它的神奇与不凡；让三维打印技术成为我们的好帮手，助我们实现脑海中奇妙的构想吧。 教学准备: 展示用的图片、其他技术产品、多媒体课件。 教学过程: 情景导入: 老师：本节课我们学习《通用技术》选择性必修11：产品三维设计与制造　第一章 三维打印原理　第二节 三维打印技术的基本原理。 建设制造强国是我国实现高质量发展的重要战略。三维打印技术属于增材制造技术，至今才发展了30多年，却使传统制造业发生了翻天覆地的变化，实现了制造方式从等材、减材到增材的重大转变，形成了一种全新的制造模式。 等材、减材、增材，同学们对这三个名词可能不是很熟悉。举个例子，打铁匠将一块金属反复敲打、锻造成工具或兵器，这块金属在制造前后体积、质量几乎相等，这属于等材制造；雕刻家把一块巨型岩石反复雕刻打磨，凿出许多碎石，岩石最后成为精美的雕塑，但体积、质量都减少了，这属于减材制造。 什么是增材制造呢？三维打印技术是如何实现增材制造的？它又经历了怎样的发展历程？让我们通过本章的内容，一起来学习吧。 一、概念和原理 三维打印技术是以软件建模、三维扫描等方式获取的三维数字模型为基础，通过软件将其离散分解成若干层平面切片，然后由三维打印机的数控成型系统利用光照、加热等方式将粉末状、液状或丝状的材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成型，制造出三维实物的技术，属于增材制造技术。而传统制造是通过削、钻、铣、磨等工艺，把一块原材料雕刻打磨成体积更小的部件，属于减材制造技术。这两者的制作加工方法是截然不同的。 三维打印机的运行过程类似于传统的打印机，只不过传统打印机是把墨水打印到纸上形成二维的平面图纸，而三维打印机是把可黏合材料层层堆积叠加形成三维实体；三维打印机与传统打印机最大的区别在于工作的维度，三维打印机不仅能够在平面上工作（X轴、Y 轴），还可以在立体空间内工作（X 轴、Y 轴、Z 轴），通过将许多薄层不断叠加的方式形成立体产品。 二、特点和优势 传统的产品设计与制造需要经过设计、开模、铸模、组装等工序，往往耗时长、成本高，难以满足顾客的个性化需求。相比之下，三维打印具有多项传