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驱动问题

  1. 我们如何运用基本几何立体来设计既有创意又能在现实生活中发挥功能的作品?
  2. 哪些数学概念有助于确保3D打印模型的结构稳定性与外观美感?
  3. 计算机科学工具(如CAD建模软件、切片软件等)如何帮助我们在打印前对模型进行可视化、模拟并加以改进?

项目介绍

在这个跨学科项目中,学生将结合几何(数学)和基础计算机科学(3D CAD建模),通过拼接常见的几何立体(例如立方体、长方体、圆柱、圆锥等)来设计并3D打印一个全新的物体。

真实情境: 学生想象自己需要设计一个小型物品来实现某项特定功能,例如收纳装置、桌面摆件或装饰性模型。在此过程中,他们会学到如何通过形状、尺寸、角度的不同选择来影响成品的美观与结构稳定性。

核心活动:

构思与草图:学生先研究现实生活中的各类物品,进行头脑风暴并以几何立体为基础绘制初步设计草图。

CAD建模:学生在友好的3D CAD环境(如 Tinkercad 或 Fusion 360)中导入或创建几何形状,重点练习对齐、缩放、以及布尔运算(合并/相减)等操作来组合出完整模型。

数学衔接:学生估算模型的大致表面积与体积,并预测3D打印所需的时间或材料;同时,还会根据稳定性与重量分配等因素进行问题求解。

迭代打样:学生打印出小尺寸原型,观察缺陷或可改进之处,随后调整模型并在时间允许的情况下进行再次打印。

展示与反思:学生最终展示自己的3D打印作品,阐述设计决策,并反思几何知识与计算机科学技能在整个过程中的重要作用。

核心素养

思维习惯

  1. 好奇心
  2. 成长型思维


认知能力

  1. 建立模型
  2. 识别模式和关系


学科知识

  1. 几何:3D立体图形
  2. 运用软件建立3D模型