一、課程引言：3D打印與小學(xué)教育的相遇演講人課程引言：3D打印與小學(xué)教育的相遇01綜合實(shí)踐：從“單一操作”到“項(xiàng)目應(yīng)用”02核心知識(shí)：模型縮放與移動(dòng)的原理與操作03課程總結(jié)：縮放與移動(dòng)的教育價(jià)值再審視04目錄2025小學(xué)3D打印模型縮放與移動(dòng)課件01課程引言：3D打印與小學(xué)教育的相遇課程引言：3D打印與小學(xué)教育的相遇作為一名深耕小學(xué)信息技術(shù)教育8年的教師，我始終記得2019年第一次帶學(xué)生接觸3D打印時(shí)的場(chǎng)景——當(dāng)孩子們通過屏幕調(diào)整一個(gè)恐龍模型的大小時(shí)，有個(gè)男孩興奮地喊：“老師！我把霸王龍縮小成了鑰匙扣，這樣就能天天掛在書包上啦！”那一刻，我深刻意識(shí)到：3D打印不是冰冷的技術(shù)，而是打開孩子空間思維與創(chuàng)新能力的金鑰匙。而模型的縮放與移動(dòng)，正是這把鑰匙上最基礎(chǔ)卻最關(guān)鍵的“齒痕”。在2025年的小學(xué)信息技術(shù)課程中，3D打印已從“拓展興趣”升級(jí)為“核心素養(yǎng)培養(yǎng)載體”。《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》明確指出，要通過3D建模與打印實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生“數(shù)字意識(shí)”“空間觀念”和“工程思維”。而模型的縮放與移動(dòng)，作為3D打印流程中“數(shù)字建?！锢沓尚汀钡年P(guān)鍵銜接環(huán)節(jié)，既是學(xué)生掌握3D設(shè)計(jì)軟件的基礎(chǔ)技能，更是理解“虛擬空間→現(xiàn)實(shí)空間”轉(zhuǎn)換規(guī)律的重要突破口。02核心知識(shí)：模型縮放與移動(dòng)的原理與操作1模型縮放：從“比例魔法”到“現(xiàn)實(shí)約束”1.1縮放的本質(zhì)與數(shù)學(xué)基礎(chǔ)模型縮放的本質(zhì)是對(duì)三維空間中模型各頂點(diǎn)坐標(biāo)的等比例（或非等比例）調(diào)整。對(duì)于小學(xué)生而言，可簡(jiǎn)化為“給模型的長(zhǎng)、寬、高同時(shí)乘以一個(gè)數(shù)”——這個(gè)數(shù)大于1是放大，小于1是縮小。例如，將一個(gè)邊長(zhǎng)為10cm的正方體模型按0.5的比例縮放，新邊長(zhǎng)為5cm；按2的比例縮放，新邊長(zhǎng)為20cm。這里需要引入“比例因子”的概念（但避免術(shù)語堆砌，用“放大/縮小倍數(shù)”替代）。教師可通過“照片放大”類比：手機(jī)里一張3cm×3cm的照片，用打印機(jī)按2倍打印，就會(huì)變成6cm×6cm；3D模型的縮放同理，只是多了“高度”這一維度。1模型縮放：從“比例魔法”到“現(xiàn)實(shí)約束”1.2縮放的兩種模式：等比與不等比等比縮放：最常用的模式，保持模型的長(zhǎng)寬高比例不變。例如，學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)卡通水杯模型，若想將其縮小為原尺寸的1/3，只需輸入比例因子0.33，軟件會(huì)自動(dòng)調(diào)整杯身、杯把的所有維度，避免“杯子變矮但杯把變長(zhǎng)”的失真問題。教學(xué)提示：可讓學(xué)生觀察“等比縮放前后的模型輪廓”，用直尺測(cè)量關(guān)鍵尺寸（如杯口直徑與杯高的比值），驗(yàn)證比例是否保持一致。不等比縮放：適用于需要改變模型比例的特殊場(chǎng)景。例如，學(xué)生想設(shè)計(jì)一個(gè)“矮胖版”的兔子模型，可單獨(dú)調(diào)整高度比例為0.8，寬度比例為1.2。但需強(qiáng)調(diào)：不等比縮放可能導(dǎo)致模型結(jié)構(gòu)失衡（如細(xì)長(zhǎng)的腿變粗后站立不穩(wěn)），需結(jié)合打印材料特性（如PLA的強(qiáng)度）評(píng)估可行性。1模型縮放：從“比例魔法”到“現(xiàn)實(shí)約束”1.2縮放的兩種模式：等比與不等比教學(xué)案例：去年“動(dòng)物保護(hù)主題”項(xiàng)目中，有組學(xué)生想打印“迷你版大象”，但直接等比縮小后象腿過細(xì)易斷。后來通過不等比縮放（腿寬放大1.2倍，身體縮小0.8倍），既保持了可愛造型，又增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。1模型縮放：從“比例魔法”到“現(xiàn)實(shí)約束”1.3縮放的實(shí)踐約束：打印平臺(tái)與材料限制模型縮放不能“隨心所欲”，必須考慮3D打印機(jī)的物理限制：打印平臺(tái)尺寸：以常見的桌面級(jí)3D打印機(jī)（如CrealityEnder-3）為例，最大打印尺寸約220mm×220mm×250mm。若學(xué)生將模型放大至300mm長(zhǎng)，打印時(shí)就會(huì)超出平臺(tái)范圍，導(dǎo)致“撞機(jī)”故障。最小細(xì)節(jié)尺寸：PLA材料的打印精度通常為0.1-0.4mm，若模型縮放后出現(xiàn)小于0.5mm的薄壁（如卡片邊緣）或直徑小于1mm的圓孔，打印時(shí)易出現(xiàn)“拉絲”“堵頭”問題。教學(xué)活動(dòng)：發(fā)放打印平臺(tái)尺寸圖（A4紙繪制），讓學(xué)生用軟尺測(cè)量自己設(shè)計(jì)的模型縮放后的尺寸，標(biāo)注“是否超范圍”；同時(shí)展示實(shí)物案例（如0.3mm薄壁打印失敗的模型與1mm薄壁成功的模型），直觀理解“最小細(xì)節(jié)”的重要性。2模型移動(dòng)：從“虛擬定位”到“精準(zhǔn)成型”2.1移動(dòng)的底層邏輯：三維坐標(biāo)系的應(yīng)用3D建模軟件（如Tinkercad、Fusion360簡(jiǎn)易版）通常采用“右手坐標(biāo)系”：X軸（左右）、Y軸（前后）、Z軸（上下），原點(diǎn)（0,0,0）一般設(shè)定為打印平臺(tái)的中心或左下角。模型移動(dòng)本質(zhì)是調(diào)整其在X、Y、Z軸上的坐標(biāo)值，使其在虛擬空間中“站對(duì)位置”。對(duì)小學(xué)生而言，可類比為“在教室貼海報(bào)”：要讓海報(bào)不歪、不超出黑板，需要調(diào)整“左右位置（X軸）”“前后距離（Y軸，這里可簡(jiǎn)化為‘靠近/遠(yuǎn)離自己’）”“高低位置（Z軸）”。例如，在Tinkercad中，選中模型后拖動(dòng)藍(lán)色（X軸）、綠色（Y軸）、紅色（Z軸）的移動(dòng)手柄，即可直觀調(diào)整位置。2模型移動(dòng)：從“虛擬定位”到“精準(zhǔn)成型”2.2移動(dòng)的核心目標(biāo)：避免碰撞與優(yōu)化打印避免模型與平臺(tái)碰撞：Z軸移動(dòng)需特別注意——模型底部必須與打印平臺(tái)“接觸”（Z軸坐標(biāo)≥0），否則打印時(shí)會(huì)“懸空”，導(dǎo)致第一層無法粘連平臺(tái)，模型脫落。若模型本身有懸空結(jié)構(gòu)（如橋接），需配合“支撐”功能，但移動(dòng)時(shí)仍需確保主體部分與平臺(tái)接觸。錯(cuò)誤案例：曾有學(xué)生將一個(gè)卡通帽子模型的Z軸坐標(biāo)設(shè)為5mm，打印時(shí)帽子“飄”在平臺(tái)上方，結(jié)果第一層絲線無法固定，整座模型垮塌。優(yōu)化多模型同時(shí)打?。寒?dāng)需要同時(shí)打印多個(gè)模型時(shí)，通過X、Y軸移動(dòng)調(diào)整它們的間距（通?！?mm），避免打印時(shí)噴頭移動(dòng)過程中“刮蹭”相鄰模型，導(dǎo)致變形。例如，打印一套“文具套裝”（筆、橡皮、尺子），需將它們分散放置在平臺(tái)上，間距均勻。教學(xué)游戲：用“平臺(tái)格子紙”（繪制5mm×5mm的網(wǎng)格）讓學(xué)生模擬擺放，計(jì)算“最多能放幾個(gè)模型”，培養(yǎng)空間規(guī)劃能力。2模型移動(dòng)：從“虛擬定位”到“精準(zhǔn)成型”2.3移動(dòng)的進(jìn)階技巧：對(duì)齊與鏡像對(duì)齊功能：多數(shù)建模軟件支持“左對(duì)齊”“中心對(duì)齊”“右對(duì)齊”等功能，可快速讓多個(gè)模型整齊排列。例如，學(xué)生設(shè)計(jì)一排“小房子”模型，用“底部對(duì)齊”功能可確保所有房子的“地面”在同一水平線上（Z軸坐標(biāo)一致）。鏡像移動(dòng)：通過“鏡像”功能（本質(zhì)是沿某軸移動(dòng)并翻轉(zhuǎn)），可快速創(chuàng)建對(duì)稱模型。例如，設(shè)計(jì)一個(gè)“蝴蝶”模型，只需做半只翅膀，沿Y軸鏡像移動(dòng)并合并，即可得到完整的對(duì)稱翅膀，節(jié)省建模時(shí)間。03綜合實(shí)踐：從“單一操作”到“項(xiàng)目應(yīng)用”1課堂實(shí)踐任務(wù)設(shè)計(jì)為強(qiáng)化學(xué)生對(duì)縮放與移動(dòng)的綜合應(yīng)用能力，可設(shè)計(jì)“校園微縮景觀”項(xiàng)目：要求學(xué)生以學(xué)校操場(chǎng)為原型，用3D打印制作包含“旗桿、籃球架、花壇”的微縮模型，尺寸需控制在150mm×150mm×100mm內(nèi)（適配常見打印機(jī)）。1課堂實(shí)踐任務(wù)設(shè)計(jì)1.1任務(wù)分解第一步：測(cè)量與縮放：學(xué)生分組測(cè)量真實(shí)旗桿高度（約8米）、籃球架高度（約3米），計(jì)算微縮比例（如1:50，即1米=20mm），將旗桿縮放為160mm高（8m×1/50=0.16m=160mm），籃球架縮放為60mm高（3m×1/50=0.06m=60mm）。第二步：定位與移動(dòng)：在軟件中創(chuàng)建“操場(chǎng)底板”（200mm×200mm×5mm），將旗桿移動(dòng)至底板左上角（X=20mm,Y=20mm,Z=0mm），籃球架移動(dòng)至右上角（X=160mm,Y=20mm,Z=0mm），花壇移動(dòng)至中心（X=100mm,Y=100mm,Z=0mm），確保間距≥10mm。第三步：驗(yàn)證與調(diào)整：用軟件的“打印預(yù)覽”功能檢查是否超平臺(tái)、是否有碰撞，若旗桿縮放后高度160mm超過打印機(jī)最大Z軸250mm則可行；若花壇與籃球架間距僅8mm，則需將花壇向Y軸正方向移動(dòng)2mm。1課堂實(shí)踐任務(wù)設(shè)計(jì)1.2常見問題與解決問題1：縮放后模型過薄（如花壇邊緣僅0.3mm）。解決：引導(dǎo)學(xué)生檢查比例計(jì)算是否錯(cuò)誤（如將1:50誤算為1:100），或調(diào)整不等比縮放（邊緣厚度單獨(dú)放大1.5倍）。問題2：移動(dòng)后模型“飄”在平臺(tái)上（Z軸坐標(biāo)＞0）。解決：演示軟件中“將模型放置在平臺(tái)上”的快捷按鈕（如Tinkercad的“放置到地面”功能），強(qiáng)調(diào)“模型底部必須與平臺(tái)接觸”的規(guī)則。問題3：多模型間距過小導(dǎo)致打印刮蹭。解決：用“測(cè)量工具”顯示模型間的實(shí)際距離，引導(dǎo)學(xué)生手動(dòng)拖動(dòng)調(diào)整，或使用“分布”功能（均勻分布多個(gè)模型）。2評(píng)價(jià)與反饋采用“過程性評(píng)價(jià)+成果評(píng)價(jià)”結(jié)合的方式：過程性評(píng)價(jià)（占60%）：觀察學(xué)生縮放比例計(jì)算的準(zhǔn)確性、移動(dòng)定位的邏輯性、小組合作中解決問題的能力。成果評(píng)價(jià)（占40%）：檢查打印模型是否符合尺寸要求、結(jié)構(gòu)是否穩(wěn)固、擺放是否整齊，重點(diǎn)關(guān)注“縮放與移動(dòng)是否服務(wù)于項(xiàng)目目標(biāo)”（如微縮景觀的真實(shí)性與觀賞性）。04課程總結(jié)：縮放與移動(dòng)的教育價(jià)值再審視課程總結(jié)：縮放與移動(dòng)的教育價(jià)值再審視回顧整節(jié)課，模型的縮放與移動(dòng)絕不僅僅是3D打印的“操作步驟”，更是培養(yǎng)學(xué)生“工程思維”與“空間觀念”的重要載體：1縮放讓學(xué)生理解“比例”在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用（從地圖比例尺到建筑模型），學(xué)會(huì)用數(shù)學(xué)思維解決實(shí)際問題；2移動(dòng)則引導(dǎo)學(xué)