1.13D打印的“語言”：從二維到三維的思維跨越演講人2025小學(xué)3D打印基本形狀繪制課件一、課程導(dǎo)入：3D打印與基本形狀的相遇——為何要從“基礎(chǔ)”開始？作為一名深耕中小學(xué)3D打印教育五年的教師，我常被學(xué)生問：“老師，3D打印是不是只能做復(fù)雜的模型？為什么我們要先學(xué)畫方塊、圓球這些簡單的形狀？”每當(dāng)這時，我總會拿起講臺上的3D打印作品——一個學(xué)生用立方體、圓柱體和圓錐體組合而成的“太空基地”模型，告訴他們：“所有震撼的3D打印作品，都像這座‘太空基地’一樣，是由最基礎(chǔ)的形狀‘拼’出來的。就像蓋房子要先打地基，寫作文要先學(xué)組詞，3D打印的第一步，就是學(xué)會繪制‘基本形狀’?！?113D打印的“語言”：從二維到三維的思維跨越13D打印的“語言”：從二維到三維的思維跨越傳統(tǒng)的繪畫是在紙上“鋪”形狀，3D打印則是在虛擬空間中“建”形狀。對小學(xué)生而言，這需要從“平面思維”轉(zhuǎn)向“立體思維”。而基本形狀（如立方體、球體、圓柱體等）是立體世界的“字母”——只有先掌握這些“字母”，才能拼出“單詞”（組合形狀）和“文章”（復(fù)雜模型）。022生活中的“基本形狀密碼”2生活中的“基本形狀密碼”觀察教室：粉筆盒是立方體，保溫杯是圓柱體，地球儀是球體，削尖的鉛筆頭是圓錐體……這些看似普通的物品，正是3D打印基本形狀的“現(xiàn)實(shí)投影”。讓學(xué)生用手機(jī)拍下校園里的基本形狀（如籃球架的立柱是圓柱體、花壇邊緣的裝飾塊是立方體），并在課堂上分享，能快速建立“抽象形狀”與“真實(shí)物體”的聯(lián)系。二、知識鋪墊：3D打印的底層邏輯與形狀基礎(chǔ)——理解才能“畫”對要讓學(xué)生真正掌握3D打印基本形狀的繪制，必須先理解兩個核心問題：“3D打印如何‘認(rèn)識’形狀？”“哪些形狀是‘基礎(chǔ)中的基礎(chǔ)’？”0313D打印的“工作原理”：從數(shù)字模型到實(shí)物的“翻譯”13D打印的“工作原理”：從數(shù)字模型到實(shí)物的“翻譯”3D打印的本質(zhì)是“分層制造”：先在電腦上用建模軟件設(shè)計(jì)3D模型（數(shù)字文件），再通過打印機(jī)將模型逐層“堆疊”成實(shí)物。因此，建模軟件中的每一個形狀都必須是“可被機(jī)器識別的”——無缺口、無重疊、有足夠的“壁厚”（防止打印時斷裂）。這就要求學(xué)生在繪制基本形狀時，必須關(guān)注“尺寸準(zhǔn)確性”和“結(jié)構(gòu)合理性”。042基本形狀的分類與特征：立體世界的“原子”2基本形狀的分類與特征：立體世界的“原子”根據(jù)幾何屬性，3D打印的基本形狀可分為四大類，每一類都有獨(dú)特的“身份標(biāo)識”（參數(shù)）：2.1立方體（長方體）特征：6個面、12條棱、8個頂點(diǎn)，所有面均為矩形（正方體是特殊的長方體，長寬高相等）。生活實(shí)例：快遞盒、書架層板、積木塊。參數(shù)：長（Length）、寬（Width）、高（Height）2.2圓柱體參數(shù)：半徑（Radius）、高度（Height）01特征：上下兩個圓形底面，側(cè)面是曲面，軸線垂直于底面（斜圓柱在小學(xué)階段暫不涉及）。02生活實(shí)例：水杯、電池、柱子。032.3球體參數(shù)：直徑（Diameter）或半徑（Radius）01特征：表面任意一點(diǎn)到中心的距離相等，沒有棱和頂點(diǎn)，是最“均勻”的立體形狀。02生活實(shí)例：乒乓球、地球儀、彈珠。032.4圓錐體參數(shù)：底面半徑（Radius）、高度（Height）、頂點(diǎn)位置（默認(rèn)在底面中心正上方）特征：一個圓形底面，一個尖頂點(diǎn)，側(cè)面是曲面，可看作“三角形繞高旋轉(zhuǎn)”形成的立體。生活實(shí)例：圣誕帽、甜筒、路障錐。小互動：讓學(xué)生用橡皮泥捏出這四種形狀，并說出每個形狀的“參數(shù)”（如“我捏的圓柱體高5厘米，半徑2厘米”），通過觸覺和語言雙重感知形狀特征。2.4圓錐體分步教學(xué)：基本形狀的3D繪制實(shí)操——從“知道”到“做到”以小學(xué)生最易上手的Tinkercad軟件（免費(fèi)、界面友好）為例，我們將逐一講解四種基本形狀的繪制步驟，并強(qiáng)調(diào)“易錯點(diǎn)”和“優(yōu)化技巧”。051立方體：最基礎(chǔ)的“積木塊”繪制1立方體：最基礎(chǔ)的“積木塊”繪制目標(biāo)：在Tinkercad中繪制一個長6cm、寬4cm、高3cm的長方體。1.1操作步驟移動位置：按住鼠標(biāo)左鍵拖動立方體，將其放置在工作區(qū)中心（網(wǎng)格交叉點(diǎn)對齊，方便后續(xù)組合）。05工作區(qū)會出現(xiàn)一個默認(rèn)尺寸的立方體（通常為2×2×2cm），點(diǎn)擊立方體進(jìn)入“編輯模式”（周圍出現(xiàn)黃色調(diào)節(jié)手柄）。03打開Tinkercad，進(jìn)入“設(shè)計(jì)工作區(qū)”（灰色網(wǎng)格背景的界面）。01調(diào)整尺寸：在右側(cè)“屬性面板”中，將Length（長）改為6cm，Width（寬）改為4cm，Height（高）改為3cm。04點(diǎn)擊左側(cè)工具欄的“形狀”（Shapes），選擇“立方體”（Cube）。021.2常見問題與解決問題1：尺寸輸入后無變化。01→啟用“對齊工具”（頂部工具欄的“對齊”圖標(biāo)），選擇“中心對齊”或“邊緣對齊”。04→檢查是否點(diǎn)擊了“回車”鍵確認(rèn)輸入，或是否誤將“厘米”（cm）輸成“毫米”（mm）。02問題2：立方體位置偏移，與其他模型無法對齊。03062圓柱體：曲面形狀的入門繪制2圓柱體：曲面形狀的入門繪制目標(biāo)：繪制一個半徑2cm、高度8cm的圓柱體（模擬一支鉛筆的筆桿）。2.1操作步驟同樣在“形狀”工具欄中選擇“圓柱體”（Cylinder）。01進(jìn)入編輯模式后，右側(cè)屬性面板顯示“半徑”（Radius）和“高度”（Height）。02輸入Radius=2cm，Height=8cm，點(diǎn)擊回車確認(rèn)。03拖動圓柱體至工作區(qū)，與之前繪制的立方體（假設(shè)作為“筆筒”）嘗試組合（如將圓柱體放入立方體內(nèi)部，模擬“筆插入筆筒”）。042.2關(guān)鍵技巧圓柱體的“頂面”和“底面”是圓形，繪制時可通過“旋轉(zhuǎn)視圖”（按住鼠標(biāo)右鍵拖動）檢查是否垂直于坐標(biāo)軸（避免傾斜導(dǎo)致打印時支撐結(jié)構(gòu)過多）。若需繪制“空心圓柱體”（如水管），可使用“空心”功能（Tinkercad中選擇圓柱體后，點(diǎn)擊“空心”按鈕，調(diào)整“壁厚”參數(shù)）。073球體：均勻?qū)ΨQ的挑戰(zhàn)繪制3球體：均勻?qū)ΨQ的挑戰(zhàn)繪制目標(biāo)：繪制一個直徑5cm的球體（模擬一個小皮球）。3.1操作步驟選擇“球體”（Sphere）工具，工作區(qū)出現(xiàn)默認(rèn)球體（直徑約2cm）。編輯屬性時，可直接調(diào)整“直徑”（Diameter）為5cm（或調(diào)整“半徑”為2.5cm，效果相同）。球體的位置調(diào)整需注意：由于其表面無棱，移動時可通過“網(wǎng)格參考”（工作區(qū)的灰色網(wǎng)格線）確保與其他模型的相對位置（如將球體放在立方體頂部，模擬“城堡上的裝飾球”）。3.2特別提醒球體是3D打印中“最省材料”的形狀之一（相同體積下，表面積最小），但打印時若球體過大（如直徑超過10cm），可能因重力導(dǎo)致底部凹陷，需適當(dāng)添加支撐或減小尺寸。學(xué)生常犯的錯誤是“過度放大球體”，導(dǎo)致與其他模型比例失調(diào)（如用10cm的球體搭配3cm的立方體），可通過“參考實(shí)物比例”（如真實(shí)皮球與盒子的大小關(guān)系）引導(dǎo)修正。084圓錐體：從平面到立體的“旋轉(zhuǎn)”繪制4圓錐體：從平面到立體的“旋轉(zhuǎn)”繪制目標(biāo)：繪制一個底面半徑3cm、高度6cm的圓錐體（模擬一個小甜筒）。4.1操作步驟選擇“圓錐體”（Cone）工具，默認(rèn)尺寸為半徑2cm、高度4cm。1編輯屬性時，調(diào)整Radius=3cm，Height=6cm，頂點(diǎn)會自動位于底面中心正上方。2若需“倒置圓錐體”（如漏斗），可通過“旋轉(zhuǎn)”功能（頂部工具欄的“旋轉(zhuǎn)”圖標(biāo)）將圓錐體沿X軸或Y軸旋轉(zhuǎn)180度。34.2拓展應(yīng)用圓錐體與圓柱體組合可繪制“火箭模型”（圓柱體為主體，圓錐體為頭部），與立方體組合可繪制“屋頂”（立方體為房屋主體，圓錐體為尖頂）。這種“基礎(chǔ)形狀+簡單組合”的模式，正是3D打印設(shè)計(jì)的核心思路。4.2拓展應(yīng)用實(shí)踐與提升：從單一形狀到簡單組合——讓“形狀”活起來掌握單一形狀的繪制后，學(xué)生需要學(xué)會“組合形狀”，這是從“繪制零件”到“設(shè)計(jì)作品”的關(guān)鍵跨越。091組合的基本原則：功能與美觀的平衡1組合的基本原則：功能與美觀的平衡美觀協(xié)調(diào)：顏色搭配（Tinkercad中可給不同形狀設(shè)置顏色）、對稱布局（如左右各放一個圓柱體）能提升作品美感。功能優(yōu)先：組合后的模型需滿足基本用途（如“筆筒”的內(nèi)部空間要大于“筆”的尺寸）。結(jié)構(gòu)穩(wěn)定：避免“頭重腳輕”（如大球體放在細(xì)圓柱體上易傾倒），可通過“增加底座”（添加立方體）或“調(diào)整比例”解決。102案例示范：“文具小套裝”的設(shè)計(jì)2案例示范：“文具小套裝”的設(shè)計(jì)目標(biāo)：用立方體（筆筒）、圓柱體（鉛筆）、圓錐體（橡皮）組合成一套3D打印文具。2.1步驟分解繪制筆筒：立方體長10cm、寬8cm、高12cm（內(nèi)部空心，壁厚0.5cm）。繪制鉛筆：圓柱體半徑0.8cm、高度18cm（頂部用小圓錐體模擬筆芯，半徑0.2cm、高度1cm）。繪制橡皮：長方體（長3cm、寬2cm、高1.5cm）或圓柱體（半徑1.5cm、高度1.5cm），頂部添加小半圓（球體切割后）模擬“使用過的痕跡”。組合調(diào)整：將鉛筆插入筆筒，橡皮放在筆筒旁，檢查是否有“穿?！保ㄐ螤钪丿B）或“懸空”（部分結(jié)構(gòu)無支撐）。2.2學(xué)生作品常見問題與指導(dǎo)問題：鉛筆插入筆筒后“掉出來”（筆筒高度小于鉛筆長度）?！龑?dǎo)學(xué)生測量真實(shí)鉛筆和筆筒的尺寸，理解“功能適配”的重要性。問題：橡皮形狀過于單調(diào)?！膭钐砑印凹?xì)節(jié)”（如在橡皮上用小立方體刻出“品牌logo”），培養(yǎng)設(shè)計(jì)思維。2.2學(xué)生作品常見問題與指導(dǎo)總結(jié)與展望：基本形狀——3D打印世界的“起點(diǎn)”與“鑰匙”回顧本節(jié)課，我們從“為什么學(xué)基本形狀”出發(fā)，理解了3D打印的底層邏輯；通過“認(rèn)識形狀特征”打牢基礎(chǔ)，再通過“分步實(shí)操”掌握繪制技巧，最后用“組合設(shè)計(jì)”將形狀轉(zhuǎn)化為作品。正如我常對學(xué)生說的：“基本形狀不是‘限制’，而是‘工具庫’——你掌握的形狀越多，能創(chuàng)造的世界就越豐富?！?11核心知識重現(xiàn)1核心知識重現(xiàn)3D打印的基本形狀是復(fù)雜模型的“原子”，包括立方體、圓柱體、球體、圓錐體。01繪制基本形狀需關(guān)注“參數(shù)準(zhǔn)確性”（尺寸）和“結(jié)構(gòu)合理性”（避免懸空、重疊）。02組合形狀時需平衡功能、結(jié)構(gòu)與美觀，從“零件”走向“作