【实战案例】三的部落社团鱼骨制作案例

【小编的话】3D打印对于创新教育者来说并不陌生。随着3D打印的普及，近年来3D打印也被越来越多的学生、老师、家长所关注。尤其是在一线城市内，很多学校已经拥有或者正计划拥有一间3D打印创新教室，因为这对学生的认知、动手以及创新能力有着极大的帮助，也极为符合我们所想要培养孩子“知识+能力”的目标。

但怎样开展课程？没有基础怎么办？软件问题怎么解决？这都需要老师在教学过程不断的摸索才能有答案。但无论怎样的设置，适合的才是最好的，符合孩子的发展需求才是硬道理。南极熊选择了来自金山区朱泾第二小学的“三的部落社团”褚老师的鱼骨制作案例，通过她平时的教学体会，与孩子们的交流接触，总结了很多实际的经验，非常详尽，给大家借鉴。

褚老师认为选择的作品就很关键，就是孩子要有兴趣，但又不能太简单也不能太难，而且要有亮点，这样孩子紧跟老师步伐进行学习，太难或太简单都容易导致孩子没有兴趣而放弃。就这个案例来说，褚老师选择了一个“鱼骨”，这个鱼骨打印成功的话，是可以进行关节活动的，模仿鱼一样游动，非常巧妙，这对孩子来说非常有吸引力也有一定难度。

屡败屡战之三做鱼骨

---鱼骨制作案例

上海市金山区朱泾第二小学褚晓莉

本学期，我主要给学生教授了生物篇中的“鱼”及“哺乳动物”这两个内容。学生在学习“鱼”这一章节时出现了许多困难和疑惑，下面我主要谈一谈关于反复多次教授“鱼”这一章节内容后的感悟。

一、一做鱼骨会模仿

鱼骨成品样图如下图。

在我阅读了“鱼”这一章节的内容后，我发现建模时主要运动到的工具包括草图编辑、特征造型中的拉伸，以及组合编辑中的减运算，这三个工具在之前的建模中使用频率比较高，学生已经比较熟悉。所以，在学生观察过打印后的模型后，我采用让学生自学的方式进行建模，如在建模过程中遇到问题，可以请教我。在学生自学的过程中，提问最多的是以下几个问题。

1、书上在介绍绘制草图编辑时，没有将下图标粗的这一条线段的长度写出来，所以学生在绘制时问我，这一段的长度应该是多少。

2、在制作凹槽时，书上没有标明在关节尾部多少距离绘制（下图划线处），所以，学生也来询问我多少距离比较合适。

3、在初次拉伸的完成面的基础上继续拉伸，并利用拉伸的面在对面基体上进行减运算是学生第一次遇到。有些学生能自学此步骤，并完成制作，但有些学生理解有些困难，需要老师的帮助。而且，为什么反向拉伸22mm学生其实也不太理解。这需要利用到数学中的几何思维。（见下图步骤）

4、当学生建模完后，我发现许多学生画的每一节关节的头和尾都相连在一起，打印出来后肯定无法运动。（如下图）

我测量了学生所画关节的每一处长度后发现，学生提问最多的几个问题并不是造成关节不能运动的主要原因，而是因为学生将关节头部的长度和尾部空隙处的长度画成一样长（上图粗线部分），所以导致头部和尾部相连没有留一点空隙。原因可能是学生在看样图时没有看清样图给的数据大小。但更重要的一点是因为在制作前，我没有跟学生讲解清楚留间隙这个要点。之后，我将学生的作品打印出来，让他们分析关节不能运动的原因，学生与样品对比后发现没有留间隙所以无法运动。

二、二做鱼骨变方法

之后，与编写本课程的创库营龚老师进行了交流，龚老师表示间隙确实是本节课的一个难点。为了让学生能有更好的体验，龚老师特地制作了一段视频供学生观看。我发现视频中的制作方法与教材上的方法是不一样的，视频中只用草图绘制了关节的1/4，然后利用镜像的方式做出对称部分（如下图）。这样做的好处是，学生在做轴和凹槽时（下图画圈处），不会因为反复拉伸以及确定对立面轴的厚度及凹槽的深度而困扰

我将视频拷贝在学生电脑中让他们自行观看，有不懂的地方向我提出。所有的学生在看第一遍时都没有看懂，我让他们仔细听老师的讲解，分步进行观看，观察老师最初绘制的是关节的哪一部分。在反复观看视频后，有一半的学生看懂了视频中老师的意图，将关节绘制成功，并且用阵列的方法绘制了3节以上的关节（如下图）。但还有一半的学生并没有理解制作步骤的意图，只是放一段视频做一步。

我将学生的作品打印出来后，发现有的关节虽然可以动，但是相连处非常松，很容易脱落，可学生明明是按照视频中的数据来制作的。由此我想到不管是教材还是视频中的制作步骤以及数据都只是一个参考，只要能够将模型建出来，选择自己喜欢的方法就可以。提供的数据更深层的意义是要学习者去思考这些数据间的关系。比如，为什么轴的半径是1mm、厚度是2mm，而凹槽的半径是1.3mm、深度是3mm呢？（如下图）这两组数据是否可以更改呢？为了能让关节运动，轴的半径必然要小于凹槽，厚度必然要小于凹槽的深度，否则如何镶嵌进去。

我发现，当学生拿到教材后，就非常依赖教材，连一个数据都不敢去更改，生怕出错。他们仅仅还停留在模仿阶段，不愿意去做更深入的思考。如果没有制作步骤，我估计有很多学生无法绘制成功。

三、三做鱼骨深思考

有了前两次的制作经历后，我决定尝试改变学生的学习模式，我希望他们在阅读教材的同时能够多进行思考，多问为什么，而不是止步于做成功。我按照龚老师视频中的制作步骤编制成了文档，并在每一步的制作步骤后面添加了思考题。

在课堂上，我让学生一一解答思考题，有些学生回答不上来的问题，就让他们尝试去做一做观察制作效果。只有回答出了为什么，学生才明白每一步制作的目的，以后建立其他相似模型时就可以知识迁移，而不只是停留在模仿。

四、总体反思

经过反复多次建立鱼骨模型，我发现了几处我自己的教学问题以及学生的学习问题。

1.基础技能需扎实

学生虽然接触3D软件将近一年时间，但是有些基础技能掌握的还不够扎实。比如画草图，很多学生画草图的时候不是沿着小方格的边在画。工作界面的小方格是边长为5mm的正方形，它有帮助测量模型大小的功能，在绘制整数值的线段时，只要沿着方格的边去绘制长度就不容易出错。所以，在教授基础知识时，老师一定要确保学生学得扎实，只有基本技能扎实了，才能走得更远。

2.活用工具便建模

学生第一次建模后的效果大多是关节的头部和尾部相连在一起，学生看到此现象后就无所适从，其实他们只要利用基本编辑中的DE移动将头部两侧的面或者尾部空隙的两面往里缩几毫米就可以解决这个问题。由此可见，学生还不会灵活运用软件的功能。

3.几何思维很重要

鱼骨关节其实就是一个几何体，而且是一个轴对称图形。在让学生建模前，老师不用急于让学生进行自学，在老师眼里觉得简单的内容，在学生眼里并不一定简单。在建模前，老师可以和学生一起观察讨论，说说关节形状的特征，有没有比较简单的方法进行绘制，也可以让学生在纸上画一画。只有弄清楚模型的结构特征，利用软件绘制时才能得心应手。学生在三年级的数学课堂上学过平面几何以及轴对称图形，但是由于相隔时间已久，学生可能会有遗忘，所以在建模前，老师有必要和学生对于几何内容进行复习。

4.大胆创新才有进步

从学生建模表现来看，很多学生还只是停留在模仿阶段，他们不敢放手，连数据都不肯做出一点更改，生怕打印出来的东西效果不好。有些学生一有不会的地方立马向我寻求帮助，而不是先自己思考。遇到一些比较难的建模，有些学生反复几次失败后就会放弃。相对于建模，学生更喜欢打印出来的作品，每次上课都会问我有没有将他们的作品打印出来，哪怕是打坏的模型他们也会抢着要。这让人觉得他们太容易满足，而且满足感仅仅停留在打印的作品，哪怕是失败品。一学期下来，学生的作品产出量确实不高，所以看到打印出来的产品非常兴奋。要将学生的注意力转移到建模上，也许可以尝试以下方法：（1）适当运用一些精美的打印模型进行奖品激励；（2）老师与学生一起攻破建模难点，直至学生完全理解；（3）鼓励学生不断更改自己的作品，并及时打印学生的作品，可以互相展示评价。

五、总结

学习三维建模不管是老师还是学生都不可操之过急，老师要将基础技能讲解透彻，学生则要学得扎实。同时，与数学思维相结合也是必不可少的。而适当的评价与鼓励也是推动学生学习的好方法。我们不能让学生止步于模仿，要让他们学会大胆尝试，不怕失败，用于前行。

备注：文档中的教材内容均出自于《创库营中小学趣味创新3D打印课》---《生物篇》---《鱼》