3D打印理论与实践---教师培训计划

《3D打印理论与实践》教师培训计划培训目的：通过本次培训，使教师基本掌握相关软件的使用方法，可以在助教的协助下完成课程教授的全过程。同时，开拓教师授课视野，使教师在其他的教学环境下也可以运用3D打印技术的思维，从新的观点看待问题。通过本次培训及教师正式对学生进行授课，使教师与学生的动手创作的能力得到实质性的提升、提高教师的创新能力。培训要点：熟练掌握3D打印机的操作方法、软件sketchup8的使用方法。具体培训安排：本培训计划通过两课时的时间对相关教师进行对应课程的培训。培训内容主要是三维制图软件——sketchup8的使用与3D打印机的使用。预计使用一个课时的时间对教师进行3D打印机相关操作及切片软件的学习的培训，其余的时间对作图软件的学习进行培训。主要具体培训重、难点：对配合键盘操作的工具的使用，如复制、镜像操作。另外则是一些技巧性的操作，如创建群组、与合理的使用实体工具使实体创建更为流畅。在培训的过程中，应该时刻强调软件的工具性。“所见即所得。”应该尽量保持清醒的思维，能够清晰地解剖想要构建的三维模型。培训过程中，展示各种与相关操作相关的实例。同时，介绍相关的拓展网络资源。另外对预设的主题进行简单介绍（建筑、教室一角、家的一角、学科关联、运动、工具、身边的事物、玩具、家具……）注意在教学过程中进行适时适当的指导、引导。观察学生状态，积极与学生沟通。发现学生创意点。肯定学生的成果，鼓励进行分享、交流。教师相互间也应该加强交流，相互促进。课程具体实施：第一课时要点：发展史10min，选素材、打印机操作、指导20min，学习软件、熟悉推拉工具15min。交流15min。（所选素材应该在1h左右可以完成打印，使学生可以在本课时结束时，拿到自己的成果。）起、承、发展3D打印技术出现在20世纪90年代中期，实际上是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。它与普通打印工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。这打印技术称为3D立体打印技术。3D打印存在着许多不同的技术。它们的不同之处在于以可用的材料的方式，并以不同层构建创建部件。3D打印常用材料有尼龙玻纤、耐用性尼龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、镀银、镀金、橡胶类材料。打印过程三维设计三维打印的设计过程是：先通过计算机建模软件建模，再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面，即切片，从而指导打印机逐层打印。切片处理打印机通过读取文件中的横截面信息，用液体状、粉状或片状的材料将这些截面逐层地打印出来，再将各层截面以各种方式粘合起来从而制造出一个实体。这种技术的特点在于其几乎可以造出任何形状的物品。完成打印有些技术可以同时使用多种材料进行打印。有些技术在打印的过程中还会用到支撑物，比如在打印出一些有倒挂状的物体时就需要用到一些易于除去的东西（如可溶的东西）作为支撑物。实例展示实际操作操作3D打印机完成自主选定的素材（经过调整）学习软件教授基本的绘图工具，引入三维立体基本工具——推拉工具。简单三维立体实例展示对完成的3D打印实体物件进行交流，对在软件操作中发现的问题进行讨论。通过对3D打印技术的介绍、3D打印机实操，打印出准备好的3D打印素材，为同学们展示3D打印机的强大功能，让同学们对3D打印技术有更直观的认识，进而增强学习相关技能的兴趣与动力。第二课时开始引入SU。打开SU。介绍界面。设置文件保存路径——英文数字组成、有意义的文件名。“简单相框”的制作视图设置在“前视图”选取“矩形工具”，点击原点处，移动鼠标到随意某处，再点击鼠标左键得到一个大小未定的矩形，然后由键盘输入矩形大小（400,500）即红轴=400，蓝轴=500.单位为预设模板的单位。这里为mm。得到一个400*500的矩形。“拉伸工具”，点击矩形形成的面，移动鼠标，点击左键，得到厚度未定的长方体，键盘输入100，设定该长方体在绿轴上的长度为100。得到一个三维尺寸确定的长方体。“偏移工具”,点击长方体正面的边沿。顺着正面向内移动鼠标。输入50mm得到与外延等比例的长方形。运用“拉伸工具”将得到的较小的长方形向里推50mm得到一个凹进去的效果。在菜单栏选“视图”卡内的“阴影”可以更好地体现出立体效果。如果需要打印，则导出为OBJ格式。切片软件打开所保存的文件。通过切片软件调整想要打印出来的效果。——带支撑架的相框——梳妆台（细节部分的绘制）“小柜子”“小茶杯”视图设置在“前视图”准备绘制“小茶杯”的外部轮廓的纵截面。点选“铅笔工具”，原点处时，出现黄色捕捉指示，点选确定，红轴上绘制线段，键盘输入50mm确定线段第二点。出现绿色捕捉指示。大致斜向右上做出杯体外轮廓线，或者由原点延蓝轴向上移动鼠标绘处预想的茶杯高，假设为100mm。然后假设茶杯上沿半径80mm。选取橡皮擦工具，删除上沿线段。选择偏移工具假设茶杯壁厚10mm，封闭茶杯截面，删除多余线段。视图切换到顶视图，作出半径50mm圆。可以更改圆边数50s。切换视图到等轴视图，点选路径跟随工具。选择截面、路径，构成茶杯实体。查看图形。如果有缺陷，及时完善之。保存构图。如果需要打印，则导出为.dae格式。切片软件打开所保存的文件。通过切片软件调整想要打印出来的效果。——设计一套茶具第三~八课时完成sketchup8其他操作、功能的学习。可以实现较复杂实体的创建。简单三维立体作图工具学习，辅助工具的学习，视图工具学习复杂立体图形创建群组，卷尺工具、标注工具、量角器工具学习三维文字工具、剖切工具、油漆桶工具、布尔运算的学习经过相应的实例操作展示，指导教师完成更重操作的认识。然后逐步辅导教师完成对各操作的熟悉，使教师可以完成对给出模型的模仿，进而创作出可以通过3D打印机打印出来实体的三维模型。逐步深入对软件功能的认识，展开思维，将自己的教学经验与三维制图软件的教学结合起来，使学生可以更加容易接受、学习这个创造性的工具。通过具体软件的教学，教师必须熟悉3D打印技术、3D打印机的发展概史、三维制图软件的操作进而教导学生相关知识，使学生形成坚持创造、乐于分享的意识。与各具体学科结合数学课——立体数字—分析立体模型，创新呈现方式。体育课——体育器材（球拍、球体、）美术课——画具、操作、实物—水果、方块雕像历史课——历史建筑展示以上各方面的已经做好的实体、就某个实体进行操作演示。“苹果”——圆弧工具的学习。想象，苹果的截面状态“直线工具”原点由蓝轴向上作出一段辅助线段，点击“圆弧工具”经过几次操作，绘出大致的苹果的表面弧线。作出苹果蒂的截面图。在等轴视图中，作出红绿面上的小圆，作为路径跟随的放样轨迹。使用路径跟随，形成立体的“苹果”。选用“材质工具”改变“苹果”表面材质。根据个人喜好进行创作。进阶——制作“梨”、表面不规则的“苹果”、“不倒翁”制作“印章”使用“圆形工具”“拉伸工具”“键盘输入”或者使用矩形工具、也可以自行创新，作出基本的印章立体模型。“文字”“三维文字”工具输入文字、调整文字大小使更加美观。“移动工具”，将输入的文字移动到适宜的位置。“材质工具”为所形成的模型赋予材质。进阶——各种复杂一些的构图球体的路径跟随制作——两个垂直平面内作两个相同大小的圆。选择其中一个圆作为旋转主体，另外一个作为放样轨迹。尝试当两个圆的相对位置变化时，所产生的不同效果。另外当用创建组工具将其中一个移动到另外的位置时，分解后再使用路径跟随工具所产生的效果。比较这两者之间的区别。想想为什么。实用工具——扳手、起子、钉子、羊角锤使用推拉工具去除材料。了解基本常用工具使用方法及构造。仔细观察实例扳手的构造，思考如何在草绘空间中草绘出扳手的轮廓，学习使用直尺等测量工具在草稿本上大致画出要求完成的物体。然后在经过修正，在电脑上完成空间实体的构造。再经过以上学习的方法将相应的物件用3D打印机实现。梳子的制作——向家里人表露关心、关爱、亲情。——可以尝试制作其他形式的可以产生相近效果的物件。主要在于对日常生活中细节的敏锐观察，走近生活表达感情。我就是爱玩——象棋、弹弓、竹蜻蜓、ballinthebox——变体——移动工具的灵活使用。我的滑板鞋——滑板的制作——群组的合理创建，并在合宜时对一些对象进行隐藏。使对其他实体进行操作得到便宜。自制玩具——乐高积木（中空制作）各种类型，理解乐高积木的工作原理。创新积木块的种类展示象棋——画圆工具、推拉工具、三维文字工具、移动工具、缩放工具、材质工具……——制作其他类型的棋子。（自制飞行棋）弹弓——主要是细节部分的绘制，用于卡橡皮筋的部分。先对大致轮廓进行绘制，再对细节部分进行逐步完善。飞镖（蝙蝠侠镖、五角镖、回旋镖）悠悠球滑板鞋——如何使轮子可以灵活的活动。庆祝节日——蛋糕、五角星、桌子、凳子制作。阵列的学习。复制工具的灵活运用。实例展示对具体的桌子凳子的设计，应该注意各个部分的比例关系，使最终形成的物体在受力上具备合理性。日用品设计——杯子、碗、台灯。储物柜设计——分析储物柜的作用、如何实现相应的功能。经过合理的讨论分析，对预想中的储物柜进行三维建模各面的壁厚是否相同，支撑部分的厚度怎么确定，如何使物品的存储与取出方便。台灯的创新加强学生对身边事物的观察力，激发学生对具体事物的探索激情。教师应该适时对学生进行指导，或者引导旁敲侧击地指出可能存在的问题，开阔学生思考问题的思路。并给出鼓励。汽车总动员“汽车”简单的汽车车体绘制——轮毂的设计——两轮子由轴连接——简单复制工具的使用——细节部分的完善进阶——设计自己喜欢的车型、让汽车生动化、人物化——眼镜耳朵鼻子嘴最珍贵的礼物——戒指、烟灰缸、皇冠、眼镜眼镜盒、乐器、帽子、设计给家人的戒指——圆形工具、视图设置、路径跟随工具、创建群组、移动复制工具。烟灰缸细节的完善。实体工具的使用。我爱我家——家中一角设计自己的房间、重新设计、安排家中布局一点小技巧：选择的时候，双击一个单独的面可以同时选中这个面和组成这个面的线双击物体上的一个面，可以选择整个物体的面和线使用漫游命令和相机命令的时候，可以在右下角的输入框里面输入视线的高度把物体做成组群或者组件，可以在右键菜单里面的沿轴镜相里面选择镜相方式选择物体，用比例缩放命令，选择缩放方向以后输入-1，可以镜相物体畅想未来、关注当下畅想未来的——衣食住行、学校针对当下的具体现实，创造有思想的实体。通过一定课时的软件操作练习，使教师在三维实体创作上达到“所见即所得”的效果。对软件的体会得到质的改变。可以更好地进行教学。然后对创造思维进行激发，鼓励教师及学生相互促进，相互交流，使学习氛围更加地融洽，更加适宜学生的创造力的培养与集体意识的培养。最后，也是最重要的部分，就是对于学生的分享意识的促进，要教会学生在以后的学习生活中，乐于分享，主动分享，快乐分享。