4.1 三维打印的应用实践 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 第四章 三维打印技术应用 第一节 三维打印的应用实践 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.熟练掌握建模软件的设计功能。 2.能用三维打印技术设计并制造一个实用且具有简单组合结构的产品。 3.掌握产品后期加工、组装与测试的方法。 4.深刻领悟三维打印技术的优势。 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: 熟练掌握建模软件的设计功能。 能用三维打印技术设计并制造一个实用且具有简单组合结构的产品。 掌握产品后期加工、组装与测试的方法。 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　第四章 三维打印技术应用　第一节 三维打印的应用实践。 在前面的学习中，我们已经掌握了三维打印的原理、三维打印机的操作、制作方案的设计、模型获取的方式、模型切片等必备知识，现在离制作自己的创意作品只有一步之遥了。 本章内容中，我们将一起构建一个嵌入式一体化结构和一个简单组装结构的三维数字模型，并将其打印成真实的物体，再对物品进行后处理，最终得到成熟的产品。以此全面熟悉并掌握三维打印技术，进而了解三维打印这项新技术在众多行业中的应用和延伸。 希望同学们通过本章内容的学习，全面掌握三维打印各个实施环节的必要技能，充分发挥想象力，让三维打印技术成为我们将创意灵感转化成实物的得力助手。 一、哨子的制作实践 哨子是一种可以发出声音信号的小型器物，不同的哨子形式各异，材质多样，用途不一（如图4-1所示）（参见教材P56）。同学们，还记得李老师的烦恼吗？现在让我们用三维打印技术来帮他做一枚声音悦耳且造型独特的哨子吧。 思考 哨子是什么形状的？可以大致看成是哪些形状的组合？如果用传统工艺制作生产，需要经过哪些工艺流程？ 我们先来设计一种常见的、带震动弹子的哨子（如图4-2所示）（参见教材P56）的三维数字模型，并在哨子上加上“中国制造”四个字，以便区分。 第一步：使用“草图圆”工具，选择圆心，再指定直径画一个圆，如图4-3（参见教材P57）所示。 ◆ 功能提示：可以在文字框中输入参数，指定圆的直径。 第二步：使用“多段线”工具，连续指定几个点，画出如图4-4（参见教材P57）所示的图形。 ◆ 功能提示：蓝色小格子的边长是5 mm，可以依据格子数目判断长度。 第三步：使用“三点圆弧”工具，先选择圆弧的起点，再选择圆弧的端点，最后选择圆弧上