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年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；2019年中国科学院ACME未来科技挑战赛无人机自动巡航与定点降落竞赛冠军。个人著作《轻松玩转3D One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
 

随着科技的不断进步，一些产品逐渐在人们的视野中消失，也有一些产品通过技术革新又焕发了青春。例如，桌面式的有线小音箱逐渐被淘汰，取而代之的是蓝牙音箱，它不仅可以通过蓝牙无线连接音源，而且自带可充电电池，携带、使用方便，受到越来越多人的青睐。
 

本课我们利用3D One三维设计软件结合蓝牙模块、喇叭、锂电池等材料，创设真实的生活情境，以任务为驱动，引导学生通过软件和硬件相结合，创意设计一款个性的蓝牙音箱作品。
 

教学目标
 

1.初步了解蓝牙无线连接技术；
 

2.学会利用3D One设计蓝牙音箱的外壳；
 

3.学会把喇叭、蓝牙模块、锂电池和蓝牙音箱外壳进行组装，学会辨别电池正负极。
 

教学重点与难点
 

教学重点 蓝牙模块的安装接口设计。

教学难点 蓝牙音箱箱体和盖子的组装设计。
 

教学准备
 

JST插头锂电池一块，蓝牙模块，5瓦4欧的喇叭一对。（如图1）

教学过程
 

一、创设情境，提出问题
 

（一）实物对比，发现差异
 

教师出示有线音箱和无线音箱各一只，使用手机演示连接有线音箱和蓝牙音箱的过程并播放音乐，让学生分析两者之间的差异。
 

（二）材料展示，提出问题
 

教师出示学习所用的材料，并提出问题：“如果让你设计一款蓝牙音箱，你会怎样设计？你还会将哪些功能整合到你的作品中？”
 

二、初识蓝牙，创意设计
 

（一）初识蓝牙，了解原理
 

蓝牙是一种无线技术标准，可实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换。蓝牙可连接多个设备，克服了数据同步的难题。蓝牙技术具备射频特性，在技术上应用了跳频技术、无线技术等，具有传输效率高、安全性高等优势，所以被各行各业所应用。
 

（二）创意分享，设计方案
 

首先，教师请学生分享各自的设计思路及特色功能，同时开展学生间的答疑解惑活动。其次，学生根据其他同学的建议修改并绘制设计方案。
 

三、实践探究，模型设计
 

（一）精准测量
 

使用游标卡尺测量蓝牙模块、喇叭的外形数据。蓝牙模块长91mm，宽35mm；喇叭外圈半径53mm，内圈半径51mm。
 

（二）蓝牙音箱箱体设计
 

1.选择“基本实体”—“六面体”命令，绘制蓝牙音箱的外形，长130mm，宽65mm，高70mm。
 

2.单击“特殊功能”—“抽壳”命令完成六面体的抽壳操作，“厚度”为-4mm，“开放面”选择六面体的顶面。

（三）喇叭孔设计
 

1.将视图调整为“上”，选择“草图绘制”—“直线”命令，单击六面体进入草图绘制界面，以六面体左、右侧边线中心为起点，向右、左两个方向各画一条65mm的直线。
 

2.选择“草图绘制”—“圆形”命令，以长65mm的直线中心点为圆心，左右各绘制一个半径为26mm的圆，完成后删除两条65mm的直线，退出草图绘制界面。
 

3.选择“特征造型”—“拉伸”命令，将两个圆形进行拉伸，拉伸高度为-20mm，同时选择“减运算”参数，单击“确定”完成喇叭孔设计。
 

4.将视图调整为“下”，选择“基本实体”—“六面体”命令，在音箱喇叭孔面的中心点上绘制一个长120mm、宽4mm、高1.5mm的六面体挡条；选择“基本编辑”—“阵列”命令，单击“线性阵列”参数，阵列距离20mm，数量上下各3个。（如图2）最后将箱体和挡条用组合命令进行加运算操作。

（四）音箱盖装配孔设计
 

1.将视图调整为“上”，选择“基本实体”—“圆柱体”命令，选择“加运算”参数，“开放面”选择箱体开口面的边框顶面，并以箱体开口面边框顶面内角的顶点为圆柱的圆心，绘制一个半径4mm、高-70mm的圆柱。其他三个角上的圆柱绘制方法相同，重复制作即可。
 

2.选择“基本实体”—“圆柱体”命令，选择“减运算”，以刚才绘制的圆柱圆心为圆心，绘制一个半径2mm、高-10mm的圆柱，确定后装配孔就制作完成了。其他三个角上的装配孔的制作方法相同，重复制作即可。（如图3）

（五）音箱盖设计
 

1.将视图调整为“上”，选择“草图绘制”—“参考几何体”命令，单击音箱箱体开口面的边框顶面，进入草图绘制界面，依次单击边框的四条外边，完成后退出草图绘制界面；随后选择“特征造型”—“拉伸”命令，拉伸高度为5mm；使用“基本编辑”—“移动”命令，选择“动态移动”参数，“实体”为音箱盖，移动Z轴（黄色移动手柄），移动距离20mm。
 

2.选择“草图绘制”—“参考几何体”命令，单击音箱箱体开口面的边框顶面，进入草图绘制界面，依次选择四个装配孔，完成后退出草图绘制界面；选择“基本实体”—“圆柱体”命令，“轮廓P”为四个圆形，拉伸高度为10mm；将视图调整为“前”，选定四个圆柱，使用工具栏中的“基本编辑”—“移动”命令，选择“动态移动”参数，移动Z轴（黄色移动手柄），移动距离12mm；选中单个装配柱，选择“基本编辑”—“缩放”命令，缩放比例为0.9，选择“组合命令”—“加运算”，将盖子和四个柱子进行组合。
 

3.将视图调整为“上”，选择“基本实体”—“六面体”命令，选择“减运算”参数，在盖子顶面的中心点绘制一个六面体，长92.5mm、宽35.5mm、高-2.5mm（蓝牙模块位）；随后在盖子顶面的开口面上绘制一个长80.5mm、宽27.5mm、高-30mm的六面体，并选择“减运算”参数。（如图4）

4.选择“特征造型”—“圆角”命令，“边”选择音箱箱体的四条竖线和顶面的四条横线，同时选择音箱盖的四条竖线，完成音箱的圆角操作。
 

（六）切片打印
 

把音箱外壳分成音箱箱体、音箱盖两个模块进行切片，然后通过3D打印机进行打印。
 

四、配件安装
 

用准备好的喇叭、蓝牙模块、锂电池进行组装。首先，把音频线连接到喇叭上，然后用热熔胶枪固定箱体上的喇叭孔位。
 

其次，把蓝牙模块放置到音箱盖子上的蓝牙模块位，并用热熔胶枪固定，再将音频线连接到蓝牙模块的喇叭接口上，注意正负极。
 

再次，将锂电池连接到蓝牙模块的电源接口上，同样注意正负极。最后，将盖子盖在箱体上，蓝牙音箱就制作完成了。

教学反思
 

蓝牙音箱的出现极大提升了用户的使用体验，这也是科技发展的必然结果。本课例让学生通过自己的创想设计蓝牙音箱的外壳，然后组装喇叭、电源、蓝牙模块等构件。学生在完成自己创意的同时，也可以整合其他更多的功能到蓝牙音箱中，从而实现自己的个性创意实物化。