《3D建模中的趣味编程—以指尖陀螺的设计创作为例》
《3D建模中的趣味编程—以指尖陀螺的设计创作为例》
教学目标：
知识与技能：
能通过编程实现二维图形到三维图形的变换；
了解基本几何体；
了解图形的移动、旋转等位置变换；
定性地认识空间直角坐标系；
理解循环语句的运行过程并能使用循环语句编写程序。
过程与方法：
在分析编程案例和读写程序的过程中，促进深度思考，培养良好的思维品质。
情感态度与价值观：
通过一些有趣的编程案例培养学生对编程的兴趣和热爱。
教学重点：
通过编程实现二维图形到三维图形的变换；
基本几何体的认识；
空间直角坐标系的定性认识；
图形的移动、旋转等位置变换；
循环语句的运行过程。
教学难点：
班组安全管理通过编程实现二维图形到三维图形的变换；
图形的移动、旋转等位置变换；
循环语句的运行过程。
教学过程：
（一）创设情境，导入新课
情境导入：
教师展示学生们经常玩的带LED发光功能的指尖陀螺的实物并转动，引出本节课的任务：在3Done软件中使用编程功能制作指尖陀螺。
教师活动：（1）教师展示带LED发光功能的指尖陀螺的实物并转动。
（2）PPT展示一些不同造型的指尖陀螺的图片。
（3）在3Done软件中展示一些指尖陀螺的3D立体模型。
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（二）观察结构，模仿设计造型
教师活动：在3Done软件中展示并拆解三分支的指尖陀螺造型，提出如下问题：（1）你可以从这个指尖陀螺造型中看到哪些熟悉的几何体？
（2）如果让你来建立“指尖陀螺”的3D立体模型，你打算如何做？
学生思考第二个问题可能不知道如何下手，教师可引导：第一步先建
立什么立方体？第二步再建立什么立方体？第三步再建立什么立方
体……
好听的森系昵称学生活动：观察教师在3Done软件中拆解“三分支的指尖陀螺”的造型，思考教师提出的两个问题。
教师总结：制作三分支指尖陀螺模型的步骤
第一步：建立一个分支上的长方体
第二步：建立一个分支上的圆柱体
教师引导：先建立一个分支，然后再做其它两个分支，观察：其它两个分支和这个分支样子是不是一样的？既然样子都是一样的，还需要分别单独做吗？
学生：可以复制、粘贴（学生很容易会想到）
教师引导：如何复制后粘贴出另外两个分支，我们还需要调整这两个分支的位置，比较麻烦。有没有不用再次调整另外两个分支的位置就可以直接得到另外两个分支的办法？
四级各部分分值多少学生：旋转（经过教学实践证明，经过教师的引导能得出这个结论）
第三步：旋转得到其它三个分支
（三）讲解分析，理解程序
教师活动：教师使用“3Done”软件中的“趣味编程”模块，根据学生前面分析的制作模型的步骤，通过编程的形式向学生一步一步演示如何建立这个三分支的指尖陀螺造型。
制作过程如下：
第一步：建立一个分支上的长方体
学生活动：操作并观察，将长方体的长度、宽度、高度和底面中心点调整合适，使之比例协调，看起来美观（可以和样例图片做对照）。
学生遇到问题：不知道底面中心点的坐标X,Y,Z的概念。
教师活动：定性地介绍3Done软件中空间直角坐标系的概念。
教师演示并介绍：
（1）在3Done软件中是有一个空间直角坐标系的。
（2）是由水平方向上的X轴，铅直方向上的Y轴和竖直方向上的轴构成。（3）三个轴的交点叫原点。
（3）如果改变X轴的坐标，立方体会沿着X轴方向运动。
如果改变Y轴的坐标，立方体会沿着Y轴方向运动。
如果改变Z轴的坐标，立方体会沿着Z轴方向运动。
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设计思路：对于空间直角坐标系的概念，都是学生高中阶段学习的内容，初一这个年龄阶段的学生理解起来比较困难，所以不采取定量的学习，而采用定性的了解。学生分别改变x,y,z的坐标，就可以直观看到立体图形沿着x轴，y轴，z轴方向运动，学生可以不停地修改x,y,z的坐标，直至图形调整到自己期望的位置。（经过教学实践发现，定量地学习空间直角坐标系对初一的学生来说，比较困难。我觉得即使花上一定课时的时间也不一定能让学生真正地认识空间直角坐标系的坐标，我觉得这就是大部分初一学生的认知现状，为了遵循这个年龄阶段学生的认知规律，还是定性地了解空间直角坐标系比较靠谱）。
教师引导：底面中心点的位置的变化。
教师引导：（直接告诉学生）在3Done软件中默认是绕着坐标系的中心点（原点）转动的。
学生观察：这个三分支的指尖陀螺中，第一个分支是绕着长方体最下面的点转动。
教师引导：我们想让长方体沿着最下面的点转动，在3Done软件中默认是绕着坐标系的中心点（原点）转动的，但是长方体最下面的点不在坐标系的中心点（原点）怎么办呢？
得出结论：要把长方体最下面的点挪动到坐标系的中心点（原点），才能实现第一个分支绕着长方体最下面的点转动。
教师引导：要把长方体最下面的点移动到原点位置，应该沿着哪个轴移动？请更改相应的坐标实现移动效果。
电脑不能关机第二步：建立一个分支上的圆柱体
学生活动：操作并观察，将圆柱的半径、高度和底面中心点调整合适。
教师引导：更改Y轴的坐标，立方体就沿着Y轴移动。
第三步：旋转得到另外三个分支
教师引导并演示：这三个分支的造型完全一样，可以通过旋转得到另外两个分支。学生思考：每次转动多少度？绕着哪个轴转动？
教师讲解并演示：使用拖把、扫帚当做X轴、Y轴、Z轴，给学生演示绕哪个轴转动。

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