4.2 三维打印的应用现状与技术延伸 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 二 节 三维打印的应用现状与技术延伸 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.了解三维打印技术在各个领域中的应用。 2.了解三维打印行业的发展现状。 3.了解逆向工程、智能制造技术在产品设计和制造中的作用。 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: 了解三维打印技术在各个领域中的应用。 了解三维打印行业的发展现状。 了解逆向工程、智能制造技术在产品设计和制造中的作用。 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 二 节 三维打印的应用现状与技术延伸。 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、三维打印在各领域的应用 经过前面的学习与操作，我们已经可以把自己的创意想法变成现实，成为一位名副其实的三维创客了。三维打印技术的应用远远不只是设计哨子、台灯这些小物件，实际上，小至精细的珠宝，大至庞大的飞机，都已经用上了先进的三维打印技术。三维打印相关的产业规模不断扩大，技术发展也愈加成熟。 1. 工业制造领域 三维打印技术最早应用于工业制造领域，经过多年的发展，其优势越来越突显，已得到广泛的认可，主要应用在模具制造、汽车制造和航空航天领域。 以铸造砂和型砂黏结剂为原材料，经过三维打印，可得到强度高、耐高温的模具。三维打印技术用于模具制造，不仅可以降低成本、缩短周期，还可以提升新品设计的灵活性 三维打印技术近年来广泛应用于汽车制造业，能快速更改设计差错、降低开发成本、简化生产环节、提高生产效率，为低成本的汽车定制提供了可能。三维打印机还能用来修复受损的汽车零件，甚至可以直接打印紧缺的汽车零件，从而可减少备件库存和备件资金占用等（如图4-48所示）（参见教材P82）