5.3 计算机辅助设计（教学设计）通用技术苏教版必修1

课题 5.3 计算机辅助设计 课时 1课时 教材版本 苏教版通用技术必修技术与设计1 年级 高一 教学目标 技术意识： 1.通过对不同领域（如云锦意匠图、桥梁）的计算机辅助设计典型案例的分析，能辨识CAD技术在现代设计与制造中的关键作用，初步形成对现代数字设计技术的敏感性和洞察力。 图样表达： 1.能够运用CAD软件的基本功能，绘制并编辑简单的三维设计图，实现从创意构思到数字化图样表达的过程，提升运用现代技术手段进行规范表达和创新呈现的能力。 教学重难点 重点： 1.计算机辅助设计的特点及应用； 2.使用软件创建三维设计图模型。 难点： 1.建立虚拟设计与实体制造之间的技术关联认知。 学情分析 高一学生正处于思维活跃、好奇心强的阶段，对新鲜事物有着较高的探索热情，这为学习计算机辅助设计提供了积极的心理基础。但学生在逻辑思维和抽象思维能力方面仍有待进一步发展。计算机辅助设计涉及到虚拟空间的图形构建和操作，对于他们来说可能具有一定的难度。 此外，学生在以往的学习中，更多地是接触传统的设计和制造方式，对于计算机辅助设计这种数字化的设计手段可能存在一定的认知偏差，认为其过于复杂或与实际应用联系不紧密。因此，在教学中需要引导学生认识到计算机辅助设计在现代设计与制造中的重要性和广泛应用，激发他们的学习兴趣和积极性。 课前准备 教学硬件环境：多媒体教室 教学资源：PPT课件、视频素材 教学环节 教学过程 一、 课堂导入 创设情境 教师活动： 播放视频，展示C919飞机的组成 提出问题：这样复杂、精密的设计如果只靠传统的铅笔、尺子和图纸来完成，设计师们会面临怎样的挑战？ 预设：面临的挑战如：图纸堆积如山、修改一个尺寸牵一发而动全身、协同设计困难、无法进行模拟测试等。 由此引出本课的内容：是的，而有一项技术可以克服这些难题，这项技术就是——计算机辅助设计（CAD）。今天，我们就来感受一下。 学生活动： 观看视频，了解C919飞机的结构组成。 思考问题，积极参与讨论，在教师引导下理解传统设计方式的局限，对计算机辅助设计产生好奇和期待。 设计意图： 通过展示C919飞机这样复杂精密设计的案例，引发学生对传统设计方式局限性的思考，从而自然地引出计算机辅助设计这一主题，激发学生的学习兴趣和探索欲望，为后续教学内容的开展做好铺垫。 二、 探究活动 新知讲解 一、感知计算机辅助设计的特点及应用 教师活动： 讲授计算机辅助设计的定义：计算机辅助设计是利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作的手段，简称CAD。在工程和产品设计中，计算机可以帮助设计人员承担计算、信息存储和制图等工作。 案例分析：观看CAD的应用案例，分析并归纳CAD技术在这些案例中起到了什么作用？ 视频案例1：计算机辅助云锦意匠图设计 视频案例2：人工智能设计桥梁 由这两个案例可以发现CAD技术的作用：提高工作的效率、有利于设计灵感的激发 师：这两个案例来自不同的应用领域，计算机辅助设计几乎覆盖所有设计领域，你能想到其他的哪些领域呢？ 马上行动：根据自己的经验，将所接触到的计算机辅助设计的应用情况填写在下表中，也可以写出自己的设想。 应用范围归纳：服装设计、建筑设计、鞋子设计、航天、汽车、机械制造等等 学生活动： 学习计算机辅助技术的定义及特点； 观看视频案例，分析CAD技术在案例中的作用； 积极思考问题，结合自身经验列举计算机辅助设计在其他领域的应用，并认真填写表格。 设计意图： 变“教师讲授”为“学生自主探究”，通过小组合作分析真实案例，学生能更深刻地理解和归纳CAD的特点与应用，培养其技术意识和信息处理能力。 二、应用计算机辅助设计软件绘制设计图 教师活动： 提问：我们能快速地在电脑里把台灯的设计草图画出来吗？ 追问：你会选择什么设计软件？ 以3DOne家庭版这一软件演示用计算机辅助设计台灯的设计图。 绘制过程说明： 1.绘制台灯底座 选择“基本实体”的“圆柱体”为基本图元， 在网格参照面上绘制台灯的底座。通过调整“调整柄”或更改参数来调整台灯底座的尺寸。调整好后点“√”。 2.绘制台灯灯杆 选择“基本实体”的“圆柱体”为基本图元， 在台灯底座上绘制灯杆。通过调整“调整柄”或更改参数来调整台灯灯杆的尺寸，通过移动调整灯杆的位置，调整好后点“√”。 3.绘制台灯灯罩 选择“基本实体”的“圆锥体”为基本图元， 在台灯灯杆上绘制灯罩。通过调整“调整柄”或更改参数来调整台灯灯罩的尺寸和形状，通过移动调整灯杆的位置，调整好后点“√”。 4.绘制台灯开关 选择“基本实体”的“圆柱体”为基本图元， 在台灯底座上绘制开关。通过调整“调整柄”或更改参数来调整台灯开关的尺寸，通过移动调整开关的位置，调整好后点“√”。 5.渲染 在三维设计图的基础上对其进行渲染，用左侧的“渲染”命令给台灯三维数字模型加上光照效果、材质、透明度、颜色等，使其更接近实物。 根据台灯的三维设计图，利用计算机辅助设计软件的标准视图输出功能，可以输出作品的三视图。 马上行动： 基础任务（必做）：根据绘制步骤，制作台灯的三维设计图并进行渲染。 进阶任务（选做）：请使用3DOne软件，尝试绘制如图的台灯设计图并渲染。 学生活动： 观看教师演示，了解用3DOne家庭版软件绘制台灯设计图的具体步骤和方法。 进行基础任务，根据绘制步骤认真制作台灯的三维设计图。 有能力和兴趣的学生，积极尝试进阶任务，使用3DOne软件绘制指定的台灯设计图并渲染。 在操作过程中，若遇到问题，可以相互交流讨论，共同探索解决办法，也可以向教师寻求帮助。 设计意图： 通过教师的演示和学生的实践操作，让学生亲身体验计算机辅助设计软件的使用，掌握使用软件创建三维设计图模型的技能，进一步提升学生的图样表达能力和实践操作能力，同时培养学生的自主探索精神。 三、 课堂小结 师生共同总结本节课所学的内容。 设计意图：以思维导图的形式总结本节课的内容，能帮助学生理顺本节课的知识点。 四、 拓展延伸 学习反思： 计算机辅助绘图的出现是否意味着手工绘图可以淘汰了？为什么？ 支持方： 认为手工绘图可以被淘汰。 反对方： 认为手工绘图不可替代。 设计意图： 引导学生深入思考两种绘图方式的优缺点和适用场景，培养学生的批判性思维和辩证分析问题的能力，让学生明白不同绘图方式在现代设计与制造中都有其独特的价值，进一步深化学生对计算机辅助设计的认识和理解。 五、 课堂练习 1.下列关于计算机辅助设计的说法正确的是( ) A.计算机辅助设计可以替代设计者进行构思 B.计算机辅助设计就是计算机辅助绘图 C.渲染可以为三维模型加上光照效果、材质、表面贴图、背景等，使之更加逼真 D.计算机辅助绘图的出现意味着手工绘图可以被淘汰 答案：C 解析：选项A，计算机辅助设计只是辅助工具，它无法替代设计者进行构思。 选项B，计算机辅助设计不仅仅是计算机辅助绘图。计算机辅助设计涵盖了从产品的概念设计、方案规划、详细设计到分析优化等一系列过程，绘图只是其中的一个环节。它还包括对设计数据的管理、模拟分析、设计评估等功能. 选项D，虽然计算机辅助绘图具有高效、精确等优点，但手工绘图并不会被淘汰。 C选项正确。 2.设计中有以下环节:①概念草图;②工程图;③模型快速成型。其中可以使用CAD的环节有( ) A.②③ B.①③ C.①② D.①②③ 答案：D 解析：在①概念草图环节，CAD可以帮助设计师快速将脑海中的创意以数字化的形式展现出来，在②工程图环节，CAD能够精确地绘制出产品的各种视图，标注尺寸和技术要求，在③模型快速成型环节，CAD可以为快速成型设备提供精确的数据模型，通过与3D打印等快速成型技术相结合，将虚拟的设计模型转化为实际的物理模型，实现从设计到实物的快速转化，所以①②③环节都可以使用CAD，选项D正确。 3.由于类似于Multisim电子线路设计软件的开发，电路的设计告别了手绘时代。使用电子线路设计软件绘制电子线路图不仅效率高，还可以直接在计算机上进行仿真试验。下列说法合理的是( ) A.电子线路图属于技术图表 B.电子线路设计软件使人们掌握了更先进的电子电路设计手段，为技术提供了发展空间 C.电子电路的设计告别了手绘时代，不需要再学习徒手画图 D.在计算机上进行的电路仿真试验方法属于虚拟试验法 答案：D 解析：选项A:电子线路图属于技术图样，而非技术图表。技术图表通常指流程图、结构图等，而技术图样包括电路图、机械图等符合专业标准的图纸。因此，A错误。 选项B:电子线路设计软件作为先进工具，提高了设计效率，拓展了电子电路技术的可能性，为设计提供了发展空间，错误。选项C:虽然软件提高了效率，但徒手绘图仍是基础技能，用于快速构思或特殊情况。C的“不需要再学习”过于绝对，错误。选项D:计算机仿真通过模拟替代实物试验，属于典型的虚拟试验法。D正确。 结论:D合理。 板书设计 教学反思 1.学生对计算机辅助设计展现出了强烈的好奇心与积极性。多数学生能专注观看案例视频，踊跃参与讨论，对CAD技术在各领域的应用有了较清晰的认知。 2.在引导学生思索计算机辅助绘图和手工绘图的关系时，部分学生思维不够活跃，未能充分表达自己的观点，批判性思维与辩证分析问题的能力有待提升。 3.在今后的教学中，将结合更多生动鲜活的实例，帮助学生更好地理解CAD技术。同时，要加大对软件操作的指导力度，增多实践操作的时间与机会，让学生在不断练习中娴熟掌握软件功能与操作方法。 4.对于思维不够活跃的学生，可运用小组讨论、启发式提问等手段，激发他们的思考与表达欲，培育其批判性思维与辩证分析问题的能力。 1 学科网（北京）股份有限公司 $