《3D设计与打印》课程大纲
一、课程性质
本课程主要采用杭州先临三维有限公司的Einstart-S FDM打印机作为课程实验配套工具，并配合专门开发的教材和课件，采用基于项目教学形式，可以作为中小学生对先进制造技术的体验课程。通过课程的学习，学生们可以掌握如何应用3D设计软件来表达头脑中的创意，并通过操作3D打印机、3D扫描仪等最新的数字化制作设备把自己丰富多彩的创意变成千奇百态的物品。3D打印机和3D计算机辅助设计软件结合可以有效培养青少年的设计素养和创新潜质，为将来进入高校深造或从事创造性工作奠定基础。
二、学时
12学时
三、适用年级
三年级以上，具备计算机操作能力
四、课程目标
学生能从团队合作3D设计和3D打印的过程中获得丰富的实践经验，形成并逐步提升对先进制造技术的整体认识，具有价值体认、责任担当、问题解决、创意物化等方面的意识和能力。
1.价值体认：通过亲历、参与3D打印活动，获得有积极意义的价值体验。理解并遵守公共空间的基本行为规范，初步形成集体思想、组织观念，培养对中国制造的热爱，为自己是中国人感到自豪；通过职业体验活动，发展兴趣专长，形成积极的劳动观念和态度，具有初步的生涯规划意识和能力。
2.责任担当：围绕团队协作实践，能处理3D打印的基本事务，初步养成自理能力、自立精神、热爱生活的态度，具有积极参与学校和社区生活的意愿。
3.问题解决：通过解决3D打印设计和3D打印过程中问题，引导学生结合学校、家庭生活中的现象，发现并提出自己感兴趣的问题。能将问题转化为研究小课题，体验课题研究的过程与方法，提出自己的想法，形成对问题的初步解释。
4.创意物化：通过动手操作实践，初步掌握玩具设计与制作的基本技能；学会运用计算机设计软件，设计并制作有一定创意的数字化作品。可以掌握如何应用3D设计软件来表达头脑中的创意，并通过操作3D打印机、3D扫描仪等最新的数字化制作设备把自己丰富多彩的创意变成千奇百态的物品。
五、课程内容与活动方式
项目 | 课程内容 | 活动方式 | 学时 | 备注 |
1 | 初识3D打印 | 参观、讨论 | 2 | |
2 | 3D设计 | 动手创作，做中学 | 4 | |
3 | 3D编程与打印 | 动手创作，做中学 | 2 | |
4 | 3D扫描与打印 | 动手创作，做中学 | 4 |
项目一初识3D打印（2课时）
1.教学内容及目标：
接触学生、了解学生，与学生互动使学生熟悉自己，并让学生对3D打印有直观的概念，并为第二课时做好课程导入部分留下悬念。
2.教学的重点和难点：
（1）安全教育，在3D打印过程中打印机的何部不能触碰。
（2）教学对象分组，将3人编成1个教学小组。
3.教学对象分析：
学习本课的学生年龄一般都在8～15岁之间，该年龄段的学生对新鲜事物注意力较持久，他们善于探索，敢于质疑，敢于创新，这些学生都已具有一定的自主学习能力，并初步掌握了电脑操作。3D打印的课塑造性可以很好的激发其学习兴趣。
4.教学策略：
本课的教学目标，是要让学生了解3D打印的大概概念，对3D打印进行浅入浅出的引导，充分调动学生学习的积极性。
5.教学过程与分析：
教学过程 | 教师活动 | 学生活动 | 设计意图 |
课前准备 | 向学生介绍自己，通过点名的方式与学生初步互动（互动过程中挑选调皮的孩子作为班长） | 互动（10分钟内） 课前在学生桌子上放置打印的小玩具拉哨（课程教学内容：拉哨） | 初步了解学生。 |
课题导入 | 设问：1、大家有没有见过打印机啊？2、打印机打出来的东西是什么样的啊？3、那么大家是否见过3D打印机？4、大家知道桌子上的小玩具是怎么来的么？（示范玩法） | 学生集体思考回答：1、见过（基本都见过打印机）；没见过（解释打印机）。 2、一张纸；不知道（解释，并且拿出纸张） 3、没见过。 4、各种回答（引入3D打印机概念，告知这是3D打印机打印出来的，解释3D打印机大致构造，引入安全问题，告知3D打印机碰头不可触碰，参观3D打印机）（60分钟内）参观过程中助教收起每个学生桌上的拉哨 | 1、引入概念。 2、师生角色：谈话式 |
课中 | 设问：1、大家桌上的拉哨去哪里了？ | 回答：不见了等；（那么我们下节课来自己做一个拉哨怎么样） 此时学生之间也有初步了解，对学生进行分组 | 为项目二做出提前导入，引起学生兴趣 |
课后延伸 | 下课休息时加深与学生的交流，增进师生之间的了解 | ||
项目二 3D设计（4课时）
1.教学内容及目标：
使学生初步了解本课时所用的3D设计软件操作选项，引导学生做出2D模型转为3D，导出模型，并为第三课时做好课程引导。
2.教学的重点和难点：
（1）使学生了解软件操作选项。
（2）示范操作，指导学生操作。
3.教学对象分析：
学习本课的学生年龄一般都在8～15岁之间，该年龄段的学生对新鲜事物注意力较持久，他们善于探索，敢于质疑，敢于创新，这些学生都已具有一定的自主学习能力，并初步掌握了电脑操作。3D打印的课塑造性可以很好的激发其学习兴趣。
4.教学策略：
本课的教学目标，是要让学生初步掌握2D转3D软件的操作方式，加深对3D模型认识，充分调动学生学习的想象力，提高学生的空间思维能力。
5.教学过程与分析：
教学过程 | 教师活动 | 学生活动 | 设计意图 |
课前准备 | 1、拿出拉哨，让学生思考这是如何做出来的，让2个学习小组的学生进行讨论 | 讨论如何制作拉哨（8分钟内） | 激发学生想象力，协作能力。 |
课题导入 | 陈述： 1、大家从上往下看拉哨是什么样子的？（讨论） 2、好现在大家打开软件 | 学生讨论后回答：1、是一个圆里面有两个小圆。（大家说的对，如果想要通过3D打印制作拉哨我们需要通过软件做一个模型） 2、示范打开软件 （7分钟内） | 1、激发学生空间思维能力 2、引入软件 |
课堂发展 | 示范软件操作方式及解释软件选项作用（步骤略） | 经过老师的示范进行软件操作，操作中2人一组的学习小组一人操作，一人指导（教师与助教巡查辅导，看哪个小组的人率先完成，选出奖励人选）（125分钟内） | 1.增强学生合作能力，动手能力，思维能力 2.使学生初步掌握软件操作方式 |
延伸 | 建模完成了，怎么才能将这个模型打印出来，留下悬念，为项目三做引导 | ||
项目三 3D编程与打印（2课时）
1.教学内容及目标：
模型切片教学，打印教学；使学生了解操作切片软件，了解打印步骤。
2.教学的重点和难点：
切片软件的设置，切片软件的操作方式
3.教学对象分析：
学习本课的学生年龄一般都在8～15岁之间，该年龄段的学生对新鲜事物注意力较持久，他们善于探索，敢于质疑，敢于创新，这些学生都已具有一定的自主学习能力，并初步掌握了电脑操作。3D打印的课塑造性可以很好的激发其学习兴趣。
4.教学策略：
本课的教学目标，通过示范法使学生学会操作切片软件，导出切片文件，提高学生动手能力。
教学过程 | 教师活动 | 学生活动 | 设计意图 |
课前准备 | 指导第二课时操作人员和指导人员交换，建立模型，助教与教师巡查 | 软件操作建模（35分钟内） | 使每个学生都掌握操作方式 |
课题导入 | 设问：1、大家模型做好了，但是怎样才能把模型变成玩具？ 1、能直接用打印机打印么？ （讨论，分别提问每组答案） | 1、学生回答：不知道（引入切片软件）；打印（链接问题2引入切片软件）。 2、解释不能直接用STL格式打印，要切片导出X3D格式（5分钟内） | 增强学生思维能力，引入切片软件 |
课堂发展 | 示范操作如何使用切片软件并解释软件选项作用（步骤略） | 小组交替进行切片软件操作，助教与教师协助完成，准备SD卡，指导打印机使用（45分钟内） | 加强学生动手能力，团队协作能力 |
延伸 | 告知表现好的小组人除了下次来可以拿到今天的打印作品，也可以额外打印作品，提高集体荣誉感，提高小组内监督学习能力。 | ||
5.教学过程与分析：
项目四 3D扫描与打印（4课时）
1.教学内容及目标：
3D扫描教学，打印教学；使学生了解操作三维扫描仪，了解逆向设计步骤。
2.教学的重点和难点：
扫描软件的设置，逆向软件的操作方式
3.教学对象分析：
学习本课的学生年龄一般都在8～15岁之间，该年龄段的学生对新鲜事物注意力较持久，他们善于探索，敢于质疑，敢于创新，这些学生都已具有一定的自主学习能力，并初步掌握了电脑操作。3D打印的课塑造性可以很好的激发其学习兴趣。
4.教学策略：
本课的教学目标，通过示范法使学生学会操作扫描仪，导出扫描文件，提高学生动手能力。
5.教学过程与分析：
教学过程 | 教师活动 | 学生活动 | 设计意图 |
课前准备 | 指导项目二操作人员和指导人员交换，准备好扫描件，助教与教师巡查 | 软件操作建模（15分钟内） | 使每个学生都掌握操作方式 |
课题导入 | 设问：1、大家不会设计的东西，想打印出来，怎么办？ 能直接用打印机打印么？ （讨论，分别提问每组答案） | 1、学生回答：不知道（引入扫描软件）；打印（链接问题2引入扫描软件）。 2、解释不能直接用STL格式打印，要切片导出X3D格式（5分钟内） | 增强学生思维能力，引入切片软件 |
课堂发展 | 示范操作如何使用扫描软件并解释软件选项作用（步骤略） | 小组交替进行扫描软件操作，助教与教师协助完成，准备SD卡，指导打印机使用（125分钟内） | 加强学生动手能力，团队协作能力 |
延伸 | 告知表现好的小组人除了下次来可以拿到今天的打印作品，也可以额外打印作品，提高集体荣誉感，提高小组内监督学习能力 | ||
六、说明
1. 本课程大纲编写依据《中小学综合实践活动课程指导纲要》；
2. 课程考核以过程性评价为主，根据学生表现和作品完成情况进行学生自评和教师评价。
