沈志宏   上海外国语大学附属浙江宏达南浔学校信息技术教师，中小学一级教师，浙江省湖州市技术能手，南浔区教学能手，3D打印造型师（国家职业资格三级）。曾辅导学生在2017全国中小学生电脑制作活动中获3D创意设计三等奖；2018年荣获第二届湖州市“南太湖计划”青少年创客大赛一等奖。个人著作《轻松玩转3DOne与3D打印》由人民邮电出版社于2018年5月出版发行。

教学背景
 

在“大众创业，万众创新”的新形势下，创客教育在全国各地有序地推进，三维创意设计作为创客教育的一部分，也逐渐在全国掀起了一股热潮。但在这股热潮的背后，却引发了更深层次的思考。作为新载体的创客教育如何突破传统课堂模式的重围？如何在培养高阶思维与创新能力等方面发挥创客教育的价值？这些都是我们一线教育工作者必须思考的问题。
 

学校自2016年开办以来就开设了三维创意设计课程，探索全新的课堂教学模式，尝试体验式的学习方式，在生活中发现问题，并通过已有的知识及学到的新知识找到解决问题的方法。生活中，我们时常会在上厕所时把手机等物品落在卫生间，然后像无头苍蝇一般东找西找，甚是无奈。本节课，我们就用3DOne软件来设计一款结合纸巾盒的提示装置——创意纸巾盒。

教学目标
 

1．能够合理设置超声波传感器检测的距离；
 

2．学会利用3DOne软件设计作品模型，利用Scratch编程实现忘物提示功能；
 

3．学会优化设计，按相应的比例合理地设计作品。
 

教学重点与难点
 

教学重点 3D模型设计与各器件间的合理组合。
 

教学难点 3D模型设计与创意编程的融合。
 

教学过程
 

一、创设情境，提出问题

观看视频《找手机》，教师提问。

师：上厕所时你或你的家人是不是时常会把手机等物品落在卫生间，然后就像一只无头苍蝇一样东找西找呢？（引起学生共鸣）
 

师：在学习了将近一年的3D模型设计和创意编程课后，你对这样的情景会有怎样的想法呢？

二、图纸设计，寻求方案
 

引导学生在制作前将自己的设计方案画在纸上。（如图1、图2）

三、精心准备，挑选器材
 

1.开源硬件：好好搭搭的NOVA套件。（主控板、超声波传感器、MP3模块、锂电池、小喇叭、开关、触碰传感器、充电转接线）
 

2.编程软件：Scratch2.0。
 

四、实践探究，设计模型
 

（一）纸巾盒模块
 

1.利用工具栏中“基本实体”里的“六面体”命令，在网格面中绘制纸巾盒主体，参考尺寸长宽高为150mm×110mm×85mm。
 

2.利用工具栏中“特殊功能”里的“抽壳”命令，“造型S”是纸巾盒，“厚度T”为-5mm，“开放面O”选择纸巾盒的顶面。（如图3）

3.利用工具栏中“草图绘制”里的“直线”和“圆弧”命令，在纸巾盒底的顶面上绘制一个纸巾抽口草图。参考尺寸长宽为120mm×10mm，圆弧半径625mm。单击完成退出草图绘制后，利用“特征造型”中的“拉伸”命令，选择“减运算”参数，向下拉伸完成纸巾抽口的制作。
 

4.将视图导航器调整到“下”，利用工具栏中“基本实体”里的“六面体”命令，在纸巾盒的底部绘制一个六面体，参考尺寸长宽高为150mm×110mm×30mm。绘制完成后，利用工具栏中“特殊功能”里的“抽壳”命令，“造型S”是新六面体，“厚度T”为-5mm，“开放面O”选择新六面体的顶面、底面和前侧面。（如图4）

（二）置物模块
 

1.利用工具栏中“组合编辑”将两部分组件进行“加运算”组合。完成组合后利用工具栏中“基本实体”里的“六面体”命令，在纸巾盒右侧面上绘制一个六面体，参考尺寸长宽高为115mm×110mm×60mm。绘制完成后，利用工具栏中“特殊功能”里的“抽壳”命令，“造型S”是新六面体，“厚度T”为-5mm，“开放面O”选择新六面体的顶面、底面。（如图5）

2.将视图导航器调整到“前”，利用工具栏中“基本实体”里的“六面体”命令，在置物模块上绘制一个六面体，参考尺寸长宽高为110mm×60mm×5mm，作为置物模块的隔板。
 

3.根据触碰传感器的尺寸，利用工具栏中“草图绘制”里的“直线”命令，在隔板上绘制草图，参考尺寸如图6所示。绘制完成后退出草图绘制，利用“特征造型”中的“拉伸”命令，选择“减运算”参数，向下拉伸完成触碰传感器安装口的制作。
 

4.将视图导航器调整到“右”，根据小喇叭的尺寸，利用工具栏中“基本实体”里的“圆柱体”命令，绘制小喇叭的安装位，外孔半径20mm，内孔半径19mm。
 

5.根据电池充电线和开关的尺寸，利用工具栏中“基本实体”里的“圆柱体”命令，在小喇叭安装位的两侧分别绘制电池充电接口位和开关位，电池充电接口孔位半径6mm，开关孔位半径7mm。绘制完成后，利用“特征造型”中的“拉伸”命令，选择“减运算”参数，向后拉伸完成电池充电接口位和开关位的制作。

6.将视图导航器调整到“前”，利用“草图绘制”中的“直线”命令，在置物盒下方绘制一个长56mm、宽3mm的矩形。绘制完成后，利用“特征造型”中的“拉伸”命令，拉伸距离-105mm，选择“减运算”参数，向后拉伸完成底盖槽的制作。
 

7.利用工具栏中“基本实体”里的“六面体”命令，在网格面中绘制底板，参考尺寸长宽高为104.5mm×55.5mm×2.5mm，并在底板上绘制一个拉环，外圆半径5mm，内圆半径2mm。（如图7）

（三）程序模块
 

打开好好搭搭“硬件下载”插件，进入好好搭搭网站（http://www.haohaodada.com/），登录账号，选择“创作”—好好搭搭NOVA模板，进入程序设计界面，根据功能需求完成程序的设计。程序设计完成后，将程序下载到好好搭搭NOVA主控板。（如图8）

五、优化打印，组装调试
 

1.模型优化，切片并打印。
 

2.完成模块组装，提示学生进行程序调试，在调试过程中完善程序。

教学反思

本课从生活中的真实问题引入教学探究，注重学生核心素养的培养。创意纸巾盒的设计不能局限于单个功能的设计，可以是多功能的，例如在今后的教学中可以研究自动出纸功能和本次作品相结合，使创意纸巾盒更加完善。
 

从创意纸巾盒的设计过程中，引发师生更多地思考：我们设计的作品是否能解决真实的问题？这些真实的问题又是从哪里来？如何才能有效地解决这些真实问题？