曹莹莹   毕业于首都师范大学，硕士研究生，现任北京市通州区运河中学造物坊社团教师，教授创客系列课程。多次参加教学设计和课堂教学比赛，指导学生多次在科技创新类比赛中取得优异的成绩，如2018年三维设计与成型比赛北京市一等奖，2018年创客奥斯卡比赛最佳人文奖，2019年全国未来工程师比赛创意微拍全国二等奖，创意花窗全国三等奖，等等。

教学背景
 

人类社会进入21世纪后，信息化浪潮席卷全球，以云计算、大数据、物联网、移动互联网以及3D打印等技术为代表的先进信息技术对社会经济发展产生了深刻影响，日益改变着我们的生活方式，并且已经影响了学校教育与人才培养方式。基础教育逐步信息化的发展趋势，反映了信息时代带来的变化与挑战。

本节课将生活中的常见问题引入课堂，探讨船能够漂浮在水面的影响因素，并通过分析船体结构，融入3D打印技术，实现实物再现。课堂利用三维设计及3D打印技术，使得学生可以更好地理解船的结构并展示个人创意构思，进行设计、渲染、制作及搭建。学生在三维设计的过程中可以更加深入地了解作品的结构及原理，更快速地进行方案及结构优化，提升自身设计水平，培养技术素养。

教学目标
 

了解影响浮力大小的因素；认识船体基本结构；使用三维软件设计，培养创新和物化能力。
 

教学重点与难点
 

教学重点 探究影响浮力大小的因素。

教学难点 船体基本结构及设计。

教学准备
 

多媒体机，水盆，不同密度的水，铁块，3D打印小船，3DOne Plus软件，3D打印机。
 

教学过程
 

一、课程导入
 

教师播放铁船浮在水中的视频。
 

师：为什么铁块放入水中会沉底，铁船反而能漂浮在水面上？

学生交流讨论。师生讨论，思考探究。

二、实践探究
 

教师在水盆里分别放入足量的淡水和盐水，带领学生依次将铁块、3D打印小船按压入水中，进行多次实验，探讨影响浮力大小的因素及船体基本结构。

三、总结探究结果
 

师：通过刚才的探究我们发现，影响物体在水中浮力大小的因素有水的密度及物体排开水的体积；船体基本结构包括船舷、底板、船篷等，如图1。

四、制作步骤
 

1.选择草图绘制—椭圆命令（160mm×40mm）；选择草图绘制—直线命令，分割椭圆；选择草图编辑，单击修剪命令。如图2，绘制船舷轮廓。

2.选择特征造型—拉伸命令，拉伸厚度为3mm，如图3，船舷绘制完成。

3.选择基本编辑—阵列命令（线性阵列，2个，方向），如图4，绘制对称船舷。

4.同前三步，绘制椭圆底板，拉伸高度为37mm；选择特殊功能—抽壳命令，向内抽壳，厚度可设为-1.5mm，开放面为顶面，如图5。

5.选择组合编辑命令，加运算，将船舷与底板组合在一起，如图6。

6.选择草图绘制—矩形命令（45mm×40mm）；选择特征造型—拉伸命令；选择基本实体—六面体（减运算）命令。如图7，绘制镂窗船篷。

7.选择基本编辑—阵列命令（线性阵列，2个，方向），如图8，绘制对称镂窗船篷。

8.选择基本实体—圆柱体命令，绘制篷顶。将圆柱体进行切割，选择基本编辑—移动命令和缩放命令，调节篷顶，如图9。

9.选择基本实体—圆柱体命令；选择组合编辑—减运算，绘制弯顶船篷；选择基本实体—六面体命令，绘制船板；选择底边工具栏中渲染模式—消隐命令，显示绘制效果，如图10。

10.选择颜色，进行相应色调的渲染，如图11。

五、作品展示

学生轮流展示作品，设计作品符合船体基本结构，且部分学生创意新颖，船体包含多功能设计。
 

教学反思
 

利用三维设计软件进行作品设计可以更好地将学生的创意展现出来，培养学生的图形表达能力。同时，采用3D打印，可以更快速地将三维设计作品转换为实物，提升学生学习的兴趣。
 

本课程使学生了解影响浮力大小的因素，学会使用三维设计软件进行创意设计，增强学生综合运用所学知识的能力，强调学生将创意物化。通过设计的一般过程，增强学生的实践创新意识和动手意识，提高创意实现能力。