初中信息技術(shù)-3D打印風(fēng)力小車教學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)情分析教材分析課后反思

教學(xué)設(shè)計(jì)課時(shí)安排：計(jì)劃用時(shí)40min教學(xué)過程教師活動學(xué)生活動設(shè)計(jì)意圖及資源準(zhǔn)備導(dǎo)入（15min）1.給出圖片，讓學(xué)生觀察并思考。什么是風(fēng)？風(fēng)具有能量嗎？風(fēng)能幫助我們什么？2.給出風(fēng)力小車的圖片，引導(dǎo)學(xué)生觀察并總結(jié)風(fēng)能小車的運(yùn)行原理。3.確保學(xué)生已經(jīng)理解了風(fēng)能小車的運(yùn)行原理，向?qū)W生提問。風(fēng)能小車的運(yùn)行原理是什么？同樣的馬達(dá)帶動下，如何能使小車運(yùn)動速度更快？運(yùn)用3D打印建模，你認(rèn)為應(yīng)該考慮哪些因素才能使小車運(yùn)行速度更快？1.通過觀察老師給出的圖片，去思考風(fēng)是什么，風(fēng)來自哪里，風(fēng)能夠幫助我們什么，通過這些思考，來獲得對風(fēng)的初印象。2.通過對風(fēng)力小車的觀察，分解風(fēng)力小車的關(guān)鍵部分，形成自我設(shè)計(jì)小車外殼的雛形。3.根據(jù)老師的提問，不斷思考并根據(jù)要求修正3D打印小車外殼雛形，以使得小車能最優(yōu)化的運(yùn)動。1.提供圖片資源，為了激發(fā)學(xué)生對風(fēng)及風(fēng)力小車的探究欲。2.通過帶領(lǐng)學(xué)生一起觀察常規(guī)風(fēng)力小車，引導(dǎo)學(xué)生去分析小車的運(yùn)行原理，分解小車的構(gòu)造，對小車的關(guān)鍵構(gòu)造有全方位認(rèn)識。3.通過教師的提問及學(xué)生的反復(fù)思考，學(xué)生在制作風(fēng)力小車之前，已經(jīng)對在外殼設(shè)計(jì)中如何減少阻力，增大動力從而提高小車的運(yùn)動速度有了自己的認(rèn)知。任務(wù)的執(zhí)行與反思（20min）1.出示任務(wù)和評價(jià)量表（5min）（1）任務(wù)：學(xué)生利用機(jī)房電腦上的3D建模軟件，自主設(shè)計(jì)小車外殼零件，要求所有零件打印用材料不得超過15米。（2）評價(jià)量表（為方便查看，詳細(xì)請見附錄1）2.3D建模及打印制作(10min)各位同學(xué)都針對自己的草圖設(shè)計(jì)著手進(jìn)行3D小車的零件建模，并進(jìn)行打印，在這個(gè)過程中老師不斷拋出問題并引導(dǎo)學(xué)生修正自己的模型。（1）是否小車用料越多越好？反之，越少越好？（2）為了減少阻力，小車的外殼應(yīng)該設(shè)計(jì)成什么形狀更合適？（3）考慮幾個(gè)輪子更好（3個(gè)？4個(gè)？還是更多？）？馬達(dá)和電池裝在什么位置更能減少阻力？3.總結(jié)與反思(5min)每位同學(xué)完成建模及打印后，老師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行觀摩及評價(jià)，并讓同學(xué)們針對自己在制作過程中遇到的問題進(jìn)行匯報(bào)并解決。（1）你的零件包括哪些？為什么這么設(shè)計(jì)？（2）為了小車速度更快，你采用了哪些設(shè)計(jì)來減少阻力？1.完成任務(wù)（1）.學(xué)生自行設(shè)計(jì)風(fēng)力小車外形，可以先以草圖的形式畫出，并進(jìn)行修正。（2）.學(xué)生利用3D建模軟件（我校使用的是123Ddesign軟件）進(jìn)行小車外殼零部件的設(shè)計(jì)。（3）.學(xué)生利用3D打印機(jī)完成小車外殼零部件的打印及后續(xù)的處理。2.學(xué)生們在制作的過程中，根據(jù)老師拋出的問題，結(jié)合自己的草圖設(shè)計(jì)，不斷地去修正自己的模型，為打印做好準(zhǔn)備。3.學(xué)生們將自己打印好的零件進(jìn)行展示交流，根據(jù)老師的問題，來對自己的設(shè)計(jì)進(jìn)行解釋說明，并根據(jù)評價(jià)量表，以小組的形式進(jìn)行互評。1.通過3D建模軟件設(shè)計(jì)小車的零部件并進(jìn)行打印及后續(xù)處理。教師為學(xué)生提供配備有123Ddesign軟件的計(jì)算機(jī)、3D打印機(jī)及材料（我校使用的是弘瑞3D打印機(jī)）。交流與反思（5min）通過這個(gè)項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，你認(rèn)為哪一部分收獲最大？下次再有類似的自主設(shè)計(jì)項(xiàng)目，針對自己的設(shè)計(jì)，你最想從哪個(gè)地方做出改變？試著通過寫作說明一下，字?jǐn)?shù)不限。（此部分不再是傳統(tǒng)的讓學(xué)生簡單發(fā)言交流，而是通過讓學(xué)生自由的去寫出來來展示自己的想法，分享給學(xué)生們的將是每一個(gè)學(xué)生的收獲和經(jīng)驗(yàn)）學(xué)情分析本課程面向的學(xué)生是八年級的學(xué)生，年齡在13-15歲之間。這個(gè)階段的學(xué)生思維活躍，相較于思考，他們更傾向于將自己的想法付諸于實(shí)踐。通過上一節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生們具備了一定的科學(xué)，技術(shù)等基礎(chǔ)知識，能夠熟練地使用3D建模軟件進(jìn)行建模，熟悉基礎(chǔ)電路，能夠熟練地進(jìn)行馬達(dá)的安裝。但由于學(xué)生們未經(jīng)過系統(tǒng)的項(xiàng)目訓(xùn)練，在進(jìn)行本節(jié)課的過程中，難免會有遇到問題不知所措的情形，為了學(xué)生能夠更好的完成項(xiàng)目，本項(xiàng)目將采用小組合作的方式進(jìn)行。效果分析=1\*GB3①將3D打印課程項(xiàng)目化本項(xiàng)目是一種嘗試，依托3D打印技術(shù)，改變了原有3D打印課堂的“說明書”式教學(xué)，在本項(xiàng)目的實(shí)施過程中發(fā)現(xiàn)，僅僅學(xué)會3D打印建模軟件已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，學(xué)生更多的是根據(jù)老師的引導(dǎo)，一步一步的在探索中學(xué)習(xí)，將各學(xué)科知識運(yùn)用項(xiàng)目化的方式結(jié)合，完成項(xiàng)目任務(wù)的過程就是知識學(xué)習(xí)的過程。=2\*GB3②由只動手的STEAM到既動手又動腦的STEAM過去往往很多的STEAM課程偏重于動手能力的培養(yǎng)，例如：風(fēng)力小車。在很多課程實(shí)施層面，風(fēng)力小車偏重于搭建，因而，一個(gè)課程下來，會制作出千篇一律的風(fēng)力小車模型。但是，這僅僅是動手了，而并沒有引發(fā)學(xué)生去思考：風(fēng)力小車可以怎樣設(shè)計(jì)？因此，本項(xiàng)目的3D打印風(fēng)力小車，對于學(xué)生的動腦思考的培養(yǎng)是潛移默化的，在項(xiàng)目實(shí)施過程中，要求學(xué)生不得不去思考風(fēng)力小車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并最終完成多樣化的風(fēng)力小車模型。=3\*GB3③“沒有正確答案”的課堂在本項(xiàng)目中，沒有制作標(biāo)準(zhǔn)，沒有對與錯(cuò)，只有老師的一些建議，學(xué)生更多的是根據(jù)探究和自己的分析、完成項(xiàng)目，這種情況下學(xué)生的思維不會被刻意帶偏或禁錮，每個(gè)過程學(xué)生都在體驗(yàn)說服與被說服的過程。教材分析本次課選自青島版2016教材八年級上冊專題三《3D打印，“打印”生活》，教材內(nèi)容共設(shè)置三課：走近3D打印技術(shù)、創(chuàng)意模型設(shè)計(jì)、各具特色的模型。第一節(jié)課主要介紹了3D打印技術(shù)及工作原理，同時(shí)介紹了三維建模軟件。第二次課和第三次課介紹了利用建模軟件可以完成的建模作品。在這個(gè)教材設(shè)計(jì)的背景下，我設(shè)計(jì)了《3D打印風(fēng)力小車》這樣一節(jié)課，融合了STEAM教育理念，在完成教材內(nèi)容的同時(shí)，也進(jìn)行了項(xiàng)目化教學(xué)的探索。評測練習(xí)前測題目設(shè)計(jì)如下：=1\*GB3①流動的空氣形成了風(fēng)，風(fēng)具有一定的能量，稱為風(fēng)能。風(fēng)車（風(fēng)力發(fā)電機(jī)）是一種常見的人類對風(fēng)能的利用方式，請問這是能轉(zhuǎn)化為能。=2\*GB3②電池是實(shí)驗(yàn)室中常用的電源，但電源與用電器之間的連接必須遵循相應(yīng)的規(guī)則，下面給出的幾種連接方式，你認(rèn)為正確的是（）=3\*GB3③馬達(dá)又稱為小電動機(jī)，請問馬達(dá)在工作時(shí)把（）A化學(xué)能轉(zhuǎn)化為動能B動能轉(zhuǎn)化為電能C電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能=4\*GB3④123DDesign軟件是一款常用的三維建模軟件，熟練使用軟件可以很方便的幫助我們完成建模，若要完成下圖車輪的建模，請?jiān)谙旅娼o出的工具選項(xiàng)中，勾選出你會用到的工具草圖（）鏡像（）偏移（）圓環(huán)體（）圓柱體（）拉伸（）移動（）相減（）合并（）復(fù)制與粘貼（）=5\*Arabic5粘接法是日常生活中常見的塑料物件的連接方法，如果要將電池盒與車身進(jìn)行連接，你計(jì)劃選用的工具是（），要將馬達(dá)安裝在車身上，你計(jì)劃選用的工具是（），車身結(jié)構(gòu)之間的連接采用的工具是（）A雙面膠B502膠水C膠槍后測練習(xí)通過本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，學(xué)生們在項(xiàng)目的推進(jìn)過程中，逐步探究了一些科學(xué)知識和工程學(xué)知識并應(yīng)用到了項(xiàng)目中。為了檢測學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，特設(shè)計(jì)以下幾個(gè)簡單的測試題：=1\*GB3①風(fēng)力小車的運(yùn)動原理是物理學(xué)中的作用力與反作用力，請問一下幾個(gè)圖片中，也體現(xiàn)了對該原理的利用的是（）（可多選）A（龍舟賽）B（踢足球）C（火箭發(fā)射）D（海上沖浪）=2\*GB3②摩擦力是一種常見的力，在生活中我們經(jīng)常采取一些措施增大有益摩擦或減小有害摩擦，在做3D打印風(fēng)力小車進(jìn)行速度比賽的實(shí)例中，為了增大有益摩擦的是（），為了減小有害摩擦的是（）A將車體結(jié)構(gòu)打印成鏤空形B將扇葉安裝在馬達(dá)上時(shí)用力擰緊C將打印好的車軸處理光滑D改四車輪結(jié)構(gòu)為三車輪結(jié)構(gòu)清理毛刺=3\*GB3③小明是一位非常細(xì)心的同學(xué)，他將自己小組完成3D打印風(fēng)力小車項(xiàng)目的步驟進(jìn)行了列舉，但遺憾的是他沒有將步驟按照先后順序梳理，你能幫助將下列步驟重新排序嗎？A分析小車的構(gòu)成元件B利用建模軟件建模并完成打印C執(zhí)筆設(shè)計(jì)，繪制草圖并進(jìn)行草圖修改和完善D進(jìn)行比賽，做好記錄并針對遇到的故障及時(shí)修正E利用工具，組裝元件=4\*GB3④小明在用打印并組裝好的小車與同學(xué)進(jìn)行速度比賽時(shí)發(fā)現(xiàn)，自己和小華的車模型外觀基本相同，但小華的車輪半徑比自己的大很多，而且小華的車運(yùn)動速度明顯更快，因此，小明得出一個(gè)結(jié)論：車輪半徑越大，小車運(yùn)動速度越快。請問你同意這個(gè)觀點(diǎn)嗎？請給出你的觀點(diǎn)。=5\*GB3⑤小華組在探究時(shí)發(fā)現(xiàn)，同一個(gè)小車，當(dāng)扇葉形狀不同時(shí)，其運(yùn)動速度不同，他們?yōu)榱说贸龈鼫?zhǔn)確地結(jié)論，運(yùn)用了三個(gè)不同的扇葉，并分別記錄了5S內(nèi)運(yùn)動的距離，數(shù)據(jù)如下：扇葉1扇葉2扇葉312M10.5M13M請問，本實(shí)驗(yàn)過程采用了以下哪幾種研究方法A歸納法B圖像法C控制變量法D比較法E轉(zhuǎn)換法F圖表分析法請選擇一種方法進(jìn)行簡單描述：課后反思本項(xiàng)目實(shí)施過程中，遇到了一些問題需要改進(jìn)，總結(jié)起來主要包括：=1\*GB3①項(xiàng)目的導(dǎo)入過程，可能需要更多的時(shí)間，學(xué)生從認(rèn)識風(fēng)轉(zhuǎn)向風(fēng)力小車的運(yùn)動分析，中間需要銜接并進(jìn)行知識性講解。=2\*GB3②在進(jìn)行草圖設(shè)計(jì)與交流過程中，要給足學(xué)生充分的時(shí)間，并最好讓學(xué)生借助網(wǎng)絡(luò)，避免出現(xiàn)學(xué)生設(shè)計(jì)圖偏向一致化的情況。=3\*GB3③科學(xué)探究是要遵循要求的，學(xué)生往往特別著急拿著自己組裝好的小車進(jìn)行比賽，而忽視了控制變量，得到的結(jié)果也不準(zhǔn)確。這部分需要進(jìn)行提前講解。3D打印風(fēng)力小車課標(biāo)分析《3D打印風(fēng)力小車》課程選自青島版2016信息技術(shù)教材八年級上冊專題三《3D打印，“打印”生活》本專題主要是介紹了3D打印技術(shù)及進(jìn)行3D模型的創(chuàng)建，結(jié)合課題中的知識點(diǎn)，本次課的課標(biāo)分析為：1.知識與技能目標(biāo)學(xué)生理解3D打印風(fēng)力小車的運(yùn)行原理；學(xué)生能夠利用3D建模軟件進(jìn)行小車零件模型的設(shè)計(jì)（教學(xué)重點(diǎn)）。