2020版 人教版 高中通-用技术 选择性必修11 产品三维设计与制造《第三章 三维模型设计》大单元整体教学设计2020课标

版人教版高中通用技术选择性必修11产品三维设计与制造《第三章三维模型设计》大单元整体教学设计[2020课标]一、内容分析与整合二、《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》分解三、学情分析四、大主题或大概念设计五、大单元目标叙写六、大单元教学重点七、大单元教学难点八、大单元整体教学思路九、学业评价十、大单元实施思路及教学结构图十一、大情境、大任务创设十二、单元学历案十三、学科实践与跨学科学习设计十四、大单元作业设计十五、“教-学-评”一致性课时设计十六、大单元教学反思一、内容分析与整合（一）教学内容分析《产品三维设计与制造》是高中通用技术选择性必修课程中的一个重要模块，它旨在通过三维打印技术的学习与实践，培养学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力。其中，《第三章三维模型设计》是该模块的核心章节之一，涵盖了从简单模型设计到复杂组合模型设计与切片的全过程，是连接理论学习与实际操作的关键环节。本章内容分为三节：第一节“简单模型设计”主要介绍三维设计软件的基本操作和三维建模的基础知识，引导学生掌握创建基本几何体、编辑形体和组合形体等技能；第二节“模型测试与优化”则强调对设计出的三维模型进行功能性、结构性和美学性的评估，并学会使用工具对模型进行优化；第三节“组合模型设计与切片”则进一步提升难度，要求学生能够设计具有组合结构的复杂模型，并掌握切片软件的使用，为后续的三维打印做准备。（二）单元内容分析简单模型设计：本节是三维模型设计的入门，重点在于让学生掌握三维设计软件的基本操作和三维建模的基础知识。通过本节的学习，学生应能够熟悉三维设计软件界面，了解常用的建模工具和命令，并能够独立创建出简单的三维模型。模型测试与优化：在掌握基本建模技能的基础上，本节要求学生对设计出的三维模型进行全面测试，包括功能性测试、结构性测试和美学性测试。通过测试，学生应能够发现模型中存在的问题，并使用工具对模型进行优化，以提高模型的质量和性能。组合模型设计与切片：本节是三维模型设计的进阶，要求学生能够设计出具有组合结构的复杂模型。学生还需要掌握切片软件的使用，将三维模型转换成打印机可以识别的指令文件。这一环节对于后续的三维打印操作至关重要。（三）单元内容整合本章内容从简单到复杂，逐步引导学生深入掌握三维模型设计的全过程。在实际教学中，可以将这三节内容有机整合起来，形成一个完整的教学单元。具体整合思路如下：导入阶段：通过展示一些精美的三维打印作品，激发学生的学习兴趣，并简要介绍三维打印技术和三维模型设计的基本概念。基础技能学习：在第一节中，详细讲解三维设计软件的基本操作和三维建模的基础知识，并通过实例演示和动手实践，帮助学生掌握建模技能。测试与优化：在第二节中，引导学生对设计出的三维模型进行测试，并教授模型优化的方法。通过小组讨论和合作学习，让学生共同发现和解决问题。组合设计与切片：在第三节中，进一步提升难度，要求学生设计出具有组合结构的复杂模型，并掌握切片软件的使用。通过项目式学习，让学生在实际操作中深化对三维模型设计的理解。总结与展示：对整个单元的学习内容进行总结，并组织学生进行作品展示和交流，分享学习心得和体会。通过以上整合，可以使学生系统地掌握三维模型设计的全过程，提高他们的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力。二、《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》分解通用技术的核心素养目标是培养学生具备适应未来社会发展和个人终身发展所需要的关键能力和必备品格。根据《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》，通用技术的核心素养目标主要包括技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力五个方面。（一）技术意识技术意识是对技术现象及技术问题的感知与体悟，是形成技术认识、观念及付诸实践的愿望。在本单元的学习中，学生应能够：感知三维打印技术的价值和应用前景，认识到三维打印技术在现代制造业和日常生活中的重要性。关注三维打印技术的发展动态，了解其在不同领域的应用案例。形成积极的技术价值观，愿意将所学技术知识应用于实际问题的解决中。（二）工程思维工程思维是以系统分析和比较权衡为核心的一种筹划性思维。在本单元的学习中，学生应能够：运用系统分析的方法，对三维模型设计进行整体规划，考虑模型的功能性、结构性和美学性等方面。在设计过程中，能够进行多因素分析和比较权衡，优化设计方案，提高模型的性能和质量。考虑到三维打印的工艺特点和限制，合理设计模型的结构和尺寸，确保模型能够顺利打印出来。（三）创新设计创新设计是指基于技术问题进行创新性方案构思的一系列问题解决过程。在本单元的学习中，学生应能够：针对实际问题，提出具有创新性的三维模型设计方案，体现出独特的设计理念和创意。运用所学的三维建模技能，将设计方案转化为具体的三维模型，并进行不断优化和改进。在设计过程中，能够综合考虑技术、经济、环境和社会等因素，提出可行的解决方案。（四）图样表达图样表达是指运用图形、符号、文字和数字等方式将设计构思和设计结果清晰、准确地表达出来。在本单元的学习中，学生应能够：熟练掌握三维设计软件的操作，绘制出准确、规范的三维模型图样。能够运用不同的视图和投影方法，清晰地表达三维模型的结构和尺寸。在图样中标注必要的技术要求和说明，确保他人能够准确理解设计意图。（五）物化能力物化能力是指将设计构思转化为实际产品的能力。在本单元的学习中，学生应能够：掌握三维打印的基本原理和操作流程，将设计好的三维模型进行切片处理，并生成打印机可以识别的指令文件。在三维打印过程中，能够监控打印进度和质量，及时处理打印过程中出现的问题。对打印出来的三维模型进行后处理，如去除支撑结构、打磨和上色等，使其达到预期的效果和质量。通过以上五个方面的核心素养目标的培养，学生将能够全面掌握三维模型设计的全过程，提高他们的技术能力、创新能力和实践能力，为未来的学习和工作奠定坚实的基础。三、学情分析（一）已知内容分析在前面的学习过程中，学生已经具备了一定的通用技术基础，包括技术设计的一般过程、三维打印技术的基本原理、三维设计软件的基本操作等。具体来讲：技术设计基础：学生已经学习了技术设计的一般过程，包括发现与明确问题、制订设计方案、制作模型或原型、优化设计方案、编写技术作品说明书等步骤。学生已经掌握了技术设计的基本原则，如创新性、实用性、美观性、经济性等，并能够在设计过程中综合考虑这些因素。三维打印技术基础：学生已经了解了三维打印技术的基本原理和发展历程，知道三维打印技术在现代生产和生活中的应用。学生已经掌握了常见三维打印机的运行原理和安全操作规范，能够正确、安全地操作三维打印机。三维设计软件基础：学生已经熟悉了三维设计软件的基本界面和常用工具，能够使用软件进行基本的图形绘制和编辑。学生已经掌握了三维设计软件中的一些基本特征工具，如拉伸、旋转、放样、扫掠等，能够将这些工具应用于模型设计中。（二）新知内容分析本单元的教学重点是三维模型的设计与优化，包括简单模型设计、模型测试与优化、组合模型设计与切片等内容。这些新知内容具体表现在以下几个方面：简单模型设计：学生需要掌握如何使用三维设计软件中的草图绘制工具，将二维草图转换成三维数字模型。学生需要学会运用拉伸、旋转、放样、扫掠等特征工具，对三维模型进行进一步的设计和修改。模型测试与优化：学生需要了解模型测试的重要性，学会对三维模型进行功能、外形和尺寸等方面的测试。学生需要掌握模型优化的方法，能够根据测试结果对模型进行调整和改进，以提高模型的性能和实用性。组合模型设计与切片：学生需要学会将多个简单模型组合成一个复杂的模型，并能够考虑模型之间的配合和约束关系。学生需要掌握切片软件的使用，能够对三维模型进行合理的切片设置，并生成打印文件。（三）学生学习能力分析空间想象能力：三维模型设计需要学生具备较强的空间想象能力，能够将二维草图在脑海中转换成三维模型，并进行进一步的设计和修改。这种能力对于部分学生来说可能存在一定的挑战。软件操作能力：学生需要熟练掌握三维设计软件的操作，能够灵活运用各种工具进行模型设计。这要求学生具备较强的软件操作能力和学习能力。问题解决能力：在模型测试与优化过程中，学生需要发现问题、分析问题并解决问题。这要求学生具备较强的问题解决能力和创新思维。团队合作与沟通能力：在组合模型设计与切片过程中，学生需要与团队成员进行密切合作，共同完成任务。这要求学生具备较强的团队合作与沟通能力。（四）学习障碍突破策略针对上述学习障碍，可以采取以下突破策略：空间想象能力的培养：通过多媒体教学手段，如三维动画、虚拟现实等，帮助学生更好地理解三维模型的结构和特征。组织学生进行实物观察和实践操作，让学生在实践中增强空间想象能力。提供丰富的案例和模型库，供学生参考和学习，以拓宽学生的视野和思维。软件操作能力的提升：提供详细的软件操作指南和视频教程，帮助学生快速掌握软件的基本操作。组织学生进行小组学习和互助合作，让学生在交流中提高软件操作能力。安排定期的软件操作测试和竞赛活动，激发学生的学习兴趣和积极性。问题解决能力的培养：创设真实的问题情境，引导学生发现问题、分析问题和解决问题。鼓励学生进行自主探究和实践操作，让学生在实践中提高问题解决能力。提供丰富的问题解决案例和思路，供学生参考和学习，以拓宽学生的思维和视野。团队合作与沟通能力的培养：组织学生进行小组合作学习，明确任务分工和合作要求，提高学生的团队合作与沟通能力。定期组织学生进行成果展示和交流活动，让学生在交流中增强团队合作与沟通能力。提供团队合作与沟通的培训和指导，帮助学生掌握有效的团队合作与沟通技巧。针对学生的学习能力和学习障碍，教师还可以采取以下措施：分层教学：根据学生的学习能力和水平，将学生分为不同的层次，针对不同层次的学生制定不同的教学计划和目标，以实现个性化教学。差异化指导：针对不同学生的学习需求和问题，提供个性化的指导和帮助，以满足学生的学习需求和提高教学效果。及时反馈与评估：及时对学生的学习成果进行反馈和评估，让学生了解自己的学习进度和不足之处，以便及时调整学习策略和提高学习效果。通过以上措施的实施，可以有效突破学生的学习障碍，提高学生的学习能力和兴趣，为三维模型设计与制造单元的教学奠定坚实的基础。四、大主题或大概念设计本大单元教学设计的主题为“三维模型设计与制造的实践探索”，旨在通过三维设计软件的应用、三维模型的创建与优化、以及组合模型的设计与切片处理等实践活动，培养学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达及物化能力。通过这一主题的学习，学生将能够掌握三维模型设计的基本流程和方法，理解三维打印技术的原理和应用，提升解决实际工程问题的能力。五、大单元目标叙写（一）技术意识理解三维打印技术的原理和应用场景，认识到三维打印技术在现代制造业和日常生活中的重要性。形成对三维模型设计过程的整体认知，能够识别并分析三维模型设计中的关键技术和要素。（二）工程思维运用系统分析和比较权衡的方法，对三维模型设计方案进行优化，提高设计效率和产品质量。理解并应用三维模型设计中的基本工程原理，如结构稳定性、材料选择、制造工艺等。（三）创新设计能够根据实际需求进行创新性设计，提出具有创意和实用价值的三维模型设计方案。掌握多种设计方法和工具，如草图绘制、三维建模、应力分析等，提升设计创新能力。（四）图样表达熟练掌握三维设计软件的操作，能够准确绘制和表达三维模型的结构和细节。学会使用技术图样进行设计和交流，包括二维图纸和三维模型文件，提高图样表达能力。（五）物化能力能够将设计意图转化为具体的三维模型，并通过切片处理准备打印。了解并掌握三维打印设备的操作流程和注意事项，能够独立完成三维模型的打印和后期处理。六、大单元教学重点三维设计软件的操作与应用：教授学生如何使用三维设计软件（如SolidWorks、AutoCAD、SketchUp等）进行草图绘制、三维建模和渲染等操作，使学生能够熟练掌握软件的基本功能和操作技巧。三维模型的设计与优化：引导学生理解三维模型设计的基本原则和方法，包括结构稳定性、材料选择、制造工艺等方面的考虑。通过案例分析和实操练习，培养学生的设计思维和优化能力。组合模型的设计与切片处理：教授学生如何将多个独立的三维模型组合成一个完整的项目，并进行切片处理以准备打印。此过程中，学生需要掌握模型装配、约束设置、切片参数调整等关键技术。三维打印技术的应用与实践：介绍三维打印技术的原理、设备和材料，并引导学生进行实际操作。通过打印自己设计的三维模型，学生可以深入理解三维打印技术的工艺流程和应用价值。七、大单元教学难点如何将设计意图准确转化为三维模型：学生在设计过程中往往难以将抽象的想法具象化为具体的三维模型，需要教师通过示范、讲解和实操练习等方式，帮助学生掌握建模技巧和设计思维。如何优化三维模型的结构和性能：在三维模型设计过程中，学生需要考虑结构稳定性、材料选择、制造工艺等多种因素，这对学生的工程思维和综合能力提出了较高要求。教师需要通过案例分析、小组讨论等方式，引导学生深入理解这些因素对模型性能的影响，并学会进行优化设计。如何进行组合模型的装配与约束设置：在组合模型设计过程中，学生需要掌握装配原理、约束设置等关键技术，以确保模型的正确性和稳定性。这些操作具有一定的复杂性和技术性，需要学生通过反复练习和实践来掌握。如何处理三维打印过程中的问题与故障：三维打印过程中可能会出现各种问题，如打印失败、模型变形等。学生需要了解这些问题的原因和解决方法，并能够在实践中进行应对。这需要教师通过案例分析、实操演练等方式，培养学生的问题解决能力和实践经验。以下是一个基于上述教学重点和难点的教学案例设计，以“多功能手机支架”的设计为例：教学案例：多功能手机支架的设计与制造教学目标：掌握三维设计软件的基本操作，能够绘制出多功能手机支架的三维模型。理解三维模型设计的基本原则和方法，能够对手机支架模型进行优化设计。学会将多个独立的三维模型组合成一个完整的项目，并进行切片处理以准备打印。了解三维打印技术的原理和设备操作，能够独立完成手机支架的打印和后期处理。教学过程：引入课题：通过展示市场上常见的手机支架产品，引导学生思考如何设计一款具有创新性和实用性的多功能手机支架。三维设计软件教学：教授学生使用三维设计软件（如SolidWorks）进行草图绘制、三维建模和渲染等操作。通过实例演示和实操练习，使学生掌握软件的基本功能和操作技巧。手机支架模型设计：引导学生根据设计需求，绘制出手机支架的三维模型。在此过程中，重点讲解三维模型设计的基本原则和方法，如结构稳定性、材料选择、制造工艺等。鼓励学生发挥创意，设计出具有独特功能和外观的手机支架。模型优化与装配：对初步设计的手机支架模型进行优化处理，确保结构的稳定性和材料的合理性。然后，将多个独立的三维模型组合成一个完整的项目，并设置适当的约束以确保模型的正确性和稳定性。切片处理与打印：将优化后的手机支架模型进行切片处理，准备打印。在此过程中，介绍三维打印技术的原理和设备操作，并引导学生进行实操练习。打印完成后，对手机支架进行后期处理，如去除支撑结构、打磨表面等。展示与评价：组织学生展示自己的设计作品，并进行相互评价。评价内容包括模型的创意性、实用性、结构稳定性以及打印质量等方面。通过评价活动，鼓励学生相互学习、共同进步。教学反思：在本次教学活动中，学生积极参与、认真操作，基本掌握了三维设计软件的操作技巧和三维模型设计的方法。通过实践操作和案例分析，学生对三维打印技术有了更深入的了解和认识。部分学生在模型优化和装配过程中仍存在一定的困难，需要在后续教学中加强指导和练习。对于三维打印设备的操作和后期处理等方面的教学也需要进一步完善和提高。八、大单元整体教学思路教学目标设定本大单元的教学目标是基于《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》的要求，结合2020版人教版高中通用技术选择性必修11《产品三维设计与制造》第三章《三维模型设计》的教学内容，旨在通过实践活动，全面提升学生的通用技术核心素养，包括技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力。（一）技术意识理解三维设计与制造的价值：学生能够认识到三维设计与制造技术在现代工业生产、日常生活及创新创造中的重要性，理解其对经济社会发展、科技进步的推动作用。培养技术敏感性：培养学生对三维设计与制造相关技术的兴趣，关注三维打印技术的发展动态，形成对新技术、新工艺的敏锐洞察力。树立技术伦理观念：在三维设计与制造过程中，学生能够考虑到材料选择、能源消耗、环境影响等因素，形成可持续发展的技术伦理观念。（二）工程思维系统分析与设计能力：学生能够通过系统分析的方法，明确三维设计的需求和目标，设计出符合功能、结构、美学等多方面要求的三维模型。逻辑思维与问题解决能力：在三维设计与制造过程中，学生能够运用逻辑思维，分析问题、拆解任务、制定解决方案，并逐步优化设计方案。项目管理与团队协作能力：学生能够有效地管理三维设计与制造项目的时间、资源和进度，同时能够与团队成员有效沟通、协作，共同完成复杂的三维设计与制造任务。（三）创新设计创新思维培养：鼓励学生发挥想象力，打破常规思维束缚，提出具有创新性的三维设计思路和解决方案。设计美学素养：培养学生的审美能力和设计美学素养，使设计出的三维模型不仅满足功能需求，还具备良好的视觉效果和用户体验。跨学科融合能力：引导学生将数学、物理、计算机科学等其他学科知识融入三维设计中，实现跨学科知识的融合与创新。（四）图样表达二维与三维图样绘制能力：学生能够熟练掌握二维和三维图样绘制软件，准确、清晰地表达三维设计的构思和细节。图样规范与标准意识：了解并遵守三维设计与制造领域的图样绘制规范与标准，确保设计图样的可读性和实用性。技术交流能力：通过图样表达，学生能够有效地与团队成员、工程师、制造商等沟通设计意图和技术要求，促进技术合作的顺利进行。（五）物化能力三维打印技术操作能力：学生能够熟练操作三维打印机，掌握三维打印材料的特性、打印参数的设置及后处理方法。模型制作与调试能力：根据三维设计图样，学生能够制作出符合设计要求的三维模型，并对模型进行调试和优化，确保其功能和性能达到预期目标。技术迭代与创新能力：在三维模型制作与调试过程中，学生能够不断总结经验教训，进行技术迭代和创新，提升三维设计与制造的整体水平。一、教学内容整合本大单元的教学内容围绕《产品三维设计与制造》第三章《三维模型设计》展开，具体包括简单模型设计、模型测试与优化、组合模型设计与切片等三个主要环节。通过这三个环节的教学，学生将全面掌握三维模型设计的基本流程、方法和技能。（一）简单模型设计教学目标：使学生掌握三维设计软件的基本操作，包括界面布局、工具栏使用、草图绘制、特征工具应用等；能够独立完成简单三维模型的设计。教学内容：介绍三维设计软件的基本功能和操作界面；通过实例演示，教授草图绘制、拉伸、旋转、放样、扫掠等特征工具的使用方法；引导学生设计简单的三维模型，如圆柱体、圆锥体、圆台、内六角扳手等。（二）模型测试与优化教学目标：培养学生的模型测试与优化能力，使其能够通过仿真分析、实验测试等手段验证模型设计的合理性和可行性，并根据测试结果对模型进行优化。教学内容：介绍三维模型测试的方法与工具，如应力分析、运动仿真等；通过实例演示，教授如何对三维模型进行仿真分析，并根据分析结果对模型进行优化；引导学生对设计的三维模型进行测试与优化，如调整结构尺寸、改进材料选择等。（三）组合模型设计与切片教学目标：使学生掌握组合模型的设计方法，能够合理地将多个简单模型组合成一个复杂的整体模型；掌握三维模型的切片处理技术，为三维打印做好准备。教学内容：介绍组合模型设计的基本原则和技巧，如零件间的配合关系、装配顺序等；通过实例演示，教授如何将多个简单模型组合成一个整体模型，并进行渲染和装配；引导学生对组合模型进行切片处理，设置合理的打印参数，生成打印机可识别的Gcode文件。二、教学重难点分析（一）教学重点三维设计软件的操作与应用：掌握三维设计软件的基本操作方法和常用工具的使用，能够独立完成三维模型的设计。模型测试与优化方法：了解并掌握三维模型的测试方法与工具，能够根据测试结果对模型进行优化，提高模型的合理性和可行性。组合模型设计与切片处理：掌握组合模型的设计原则和技巧，能够进行复杂模型的设计；掌握三维模型的切片处理方法，为三维打印做好准备。（二）教学难点复杂模型的设计与优化：对于结构复杂、功能多样的三维模型，如何合理地进行设计和优化是一个难点。学生需要具备较强的空间想象能力、系统分析能力和创新思维。三维打印材料的选择与打印参数的设置：不同的三维打印材料具有不同的物理和化学性质，对打印参数的要求也不同。学生需要根据实际情况选择合适的打印材料和参数，以确保打印质量。三维打印过程中的问题解决：在三维打印过程中，可能会出现各种意外情况，如打印失败、模型变形等。学生需要具备较强的问题解决能力和应变能力，能够及时排除故障并调整打印参数。三、教学策略与方法（一）项目式学习采用项目式学习的方法，将三维模型设计与制造的任务分解为若干个具体项目，每个项目围绕一个具体的设计任务展开。通过项目实施，使学生能够系统地掌握三维模型设计与制造的全过程，提高解决实际问题的能力。（二）案例教学通过引入典型的三维设计与制造案例，引导学生分析案例中的设计思路、技术难点和解决方案，从而加深对三维设计与制造技术的理解和掌握。（三）实践操作强调实践操作的重要性，通过大量的实践操作使学生熟练掌握三维设计软件的操作方法和三维打印技术。在实践操作中，注重培养学生的动手能力和解决问题的能力。（四）小组合作鼓励学生组成学习小组，共同完成三维设计与制造的任务。通过小组合作，培养学生的团队协作能力、沟通能力和创新思维。（五）反思与迭代在项目实施过程中，注重引导学生进行反思和总结，及时发现和解决问题。鼓励学生进行技术迭代和创新，不断提高三维设计与制造的水平。四、学业评价（一）评价原则全面性：评价应涵盖三维模型设计与制造的全过程，包括设计思路、设计方案、设计过程、设计成果等多个方面。客观性：评价应基于客观的事实和数据，避免主观臆断和偏见。公正性：评价应公正无私，对所有学生一视同仁，不偏袒、不歧视。发展性：评价应注重学生的发展和进步，鼓励学生在评价过程中不断提高自己的三维设计与制造能力。（二）评价方式自评与互评：鼓励学生进行自我评价和相互评价，通过自评和互评的方式发现自己的优点和不足，促进自我反思和改进。教师评价：教师应根据学生的设计成果、实践操作能力、团队协作能力等方面进行评价，给予针对性的指导和建议。项目评价：通过项目实施的情况来评价学生的三维设计与制造能力，包括项目完成的质量、效率、创新性等方面。（三）评价内容设计思路：评价学生的设计思路是否清晰、合理，是否符合设计要求。设计方案：评价学生的设计方案是否可行、创新，是否考虑到材料、结构、功能等多方面的因素。设计过程：评价学生在设计过程中的操作规范性、问题解决能力和创新思维等方面。设计成果：评价学生的设计成果是否符合设计要求，是否具有实用性、美观性和创新性。实践能力：评价学生的三维设计软件操作能力、三维打印技术掌握程度以及问题解决能力等方面。团队协作能力：评价学生在小组合作中的表现，包括沟通能力、协作精神和领导能力等方面。五、教学实施步骤（一）导入新课（1课时）创设情境：通过展示三维打印技术的应用实例，如医疗器械、航空航天部件、艺术品等，激发学生的学习兴趣和好奇心。明确目标：向学生介绍本大单元的学习目标和教学内容，使学生对本大单元的学习有一个整体的认识。（二）简单模型设计（4课时）第1课时：介绍三维设计软件的基本功能和操作界面，引导学生熟悉软件环境。第2-3课时：通过实例演示和学生实践相结合的方式，教授草图绘制、拉伸、旋转、放样、扫掠等特征工具的使用方法。第4课时：引导学生设计简单的三维模型，如圆柱体、圆锥体、圆台、内六角扳手等，并进行展示和评价。（三）模型测试与优化（4课时）第1-2课时：介绍三维模型测试的方法与工具，如应力分析、运动仿真等，并通过实例演示如何进行模型测试。第3-4课时：引导学生对设计的三维模型进行测试与优化，调整结构尺寸、改进材料选择等，并根据测试结果进行修改和完善。（四）组合模型设计与切片（6课时）第1-2课时：介绍组合模型设计的基本原则和技巧，如零件间的配合关系、装配顺序等。第3-4课时：引导学生将多个简单模型组合成一个整体模型，并进行渲染和装配。鼓励学生发挥创意，设计出具有创新性的组合模型。第5-6课时：教授三维模型的切片处理方法，引导学生设置合理的打印参数，生成打印机可识别的Gcode文件。进行三维打印实践操作，体验三维打印技术的魅力。（五）项目总结与评价（2课时）第1课时：组织学生进行项目总结，分享学习心得和体会。鼓励学生提出在学习过程中遇到的问题和困惑，共同探讨解决方案。第2课时：对学生的设计成果进行展示和评价。采用自评、互评和教师评价相结合的方式，全面、客观地评价学生的三维设计与制造能力。给予针对性的指导和建议，促进学生不断进步和提高。六、教学资源与环境（一）教学资源三维设计软件：如SolidWorks、UG、3DsMax等，用于三维模型的设计与优化。三维打印机：用于三维模型的打印制作。教学案例与素材：包括典型的三维设计与制造案例、设计图纸、操作视频等，用于辅助教学。网络学习资源：提供相关的学习网站、论坛、视频教程等网络资源，供学生自主学习和拓展知识。（二）教学环境三维设计实验室：配备高性能计算机和三维设计软件，满足学生进行三维设计的需求。三维打印室：配备多台三维打印机和相关耗材，供学生进行三维打印实践操作。小组讨论区：设置多个小组讨论区，便于学生进行小组合作学习和交流。展示区：用于展示学生的设计成果和优秀作品，激发学生的学习热情和创作灵感。通过以上教学思路的实施，旨在全面提升学生的通用技术核心素养，培养其成为具有创新精神和实践能力的新时代人才。九、学业评价一、学业评价概述学业评价是检验学生学习成效的重要手段，对于促进学生学习和发展具有重要意义。根据《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》的要求，学业评价应全面反映学生的学科核心素养发展情况，包括技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力等方面。针对2020版人教版高中通用技术选择性必修11《产品三维设计与制造》第三章《三维模型设计》的教学内容，以下是对该章节的学业评价设计。二、教学目标（一）技术意识学生能够认识到三维模型设计在产品设计、制造及工程应用中的重要性，理解三维模型设计对提升产品性能和质量的作用。学生能够分析三维模型设计对环境保护、资源节约等方面的影响，形成可持续发展的技术意识。（二）工程思维学生能够运用系统分析的方法，对三维模型设计进行整体规划，考虑结构、材料、工艺等因素对模型性能的影响。学生能够通过模拟和简易建模等方法，对三维模型进行优化设计，提高模型的实用性和经济性。（三）创新设计学生能够基于实际需求，提出创新性的三维模型设计方案，解决产品设计中的难点问题。学生能够运用多种设计思维和技法，对三维模型进行改进和优化，提高产品的市场竞争力。（四）图样表达学生能够熟练运用三维设计软件，绘制准确、规范的三维模型图样，表达设计构想。学生能够将三维模型图样转化为二维机械加工图，为产品制造提供准确的技术依据。（五）物化能力学生能够根据三维模型图样，选择合适的材料和工艺，进行产品原型制作。学生能够运用三维打印等技术手段，将三维模型物化实现，并对产品进行测试和优化。三、学习目标（一）简单模型设计了解三维设计软件界面各按钮的功能，掌握草图绘制的基本方法。能够运用拉伸、旋转、扫掠、放样等特征工具，将二维草图转换成三维数字模型。能够将三维数字模型导出为常见的文件格式，如STL、OBJ等。（二）模型测试与优化掌握模型测试的基本方法，能够对三维数字模型进行应力分析、运动仿真等测试。能够根据测试结果，对三维数字模型进行优化设计，提高模型的性能和质量。能够将优化后的三维数字模型导出为二维机械加工图，为产品制造提供技术支持。（三）组合模型设计与切片了解组合模型设计的基本原则和方法，能够设计具有复杂结构的组合模型。掌握模型装配的基本流程，能够对组合模型进行精确的装配和调整。熟悉切片软件的使用，能够将三维数字模型切片处理，生成适用于三维打印机的Gcode文件。四、评价目标设定（一）技术意识评价要点：学生对三维模型设计在产品设计中的重要性认识程度，以及对环境保护、资源节约等方面的考虑。评价方式：通过课堂讨论、问卷调查等方式，收集学生对三维模型设计的认识和看法；通过案例分析，评估学生对三维模型设计对环境保护、资源节约等方面的影响理解程度。（二）工程思维评价要点：学生运用系统分析方法进行三维模型设计的能力，以及对结构、材料、工艺等因素的综合考虑。评价方式：通过观察学生在设计过程中的表现，评估其系统分析能力和整体规划能力；通过作品展示和评审，评估学生对结构、材料、工艺等因素的考虑程度和优化设计能力。（三）创新设计评价要点：学生提出创新性三维模型设计方案的能力，以及运用多种设计思维和技法对模型进行改进和优化的能力。评价方式：通过创意提案、设计竞赛等方式，鼓励学生提出创新性的设计方案；通过作品展示和评审，评估学生对设计思维和技法的运用程度和改进优化能力。（四）图样表达评价要点：学生绘制三维模型图样的准确性和规范性，以及将三维模型图样转化为二维机械加工图的能力。评价方式：通过作业提交和课堂展示等方式，收集学生的三维模型图样和二维机械加工图；通过图样评审和讨论，评估学生的图样表达能力和技术依据的准确性。（五）物化能力评价要点：学生根据三维模型图样进行产品原型制作的能力，以及运用三维打印等技术手段将三维模型物化实现的能力。评价方式：通过实物制作和展示等方式，评估学生的物化实现能力和产品质量；通过测试报告和现场演示等方式，评估学生对三维打印等技术手段的运用程度和优化能力。五、学业评价设计（一）过程性评价课堂参与度：观察学生在课堂上的表现，包括提问、回答、讨论等环节的参与度，评估其对三维模型设计内容的理解和兴趣程度。作业完成情况：定期检查学生的作业完成情况，包括草图绘制、三维模型设计、二维机械加工图绘制等，评估其图样表达能力和物化能力。小组讨论与合作：组织学生进行小组讨论和合作设计，评估其在团队中的协作能力和创新思维。（二）项目式评价设计项目：要求学生完成一个具体的三维模型设计项目，包括需求分析、方案设计、模型构建、测试优化等环节。通过项目报告和实物展示等方式进行评价。创新提案：鼓励学生提出创新性的三维模型设计方案，包括新产品设计、现有产品改进等。通过创意提案和评审会等方式进行评价。技能竞赛：组织学生参加三维模型设计技能竞赛，包括建模速度、精度、创意等方面。通过竞赛成绩和获奖情况进行评价。（三）总结性评价期末考试：设计期末考试试卷，包括选择题、判断题、简答题、设计题等题型，全面考察学生对三维模型设计知识的掌握程度和应用能力。作品展示与评审：组织学生进行三维模型设计作品展示和评审会，邀请校内外专家、教师、学生代表等参与评审。通过作品质量、创意性、实用性等方面进行评价。自我反思与改进：要求学生撰写自我反思报告，总结本学期在三维模型设计学习中的收获与不足，并提出改进措施。通过报告内容和质量进行评价。六、学业评价实施建议注重过程性评价与总结性评价相结合：在注重总结性评价的同时，也要重视过程性评价的实施。通过课堂观察、作业检查、小组讨论等方式及时了解学生的学习情况并给予反馈和指导。鼓励创新与实践：在学业评价中要注重培养学生的创新能力和实践能力。通过设计项目、创新提案、技能竞赛等方式激发学生的学习兴趣和创造力。多元化评价方式：采用多元化的评价方式对学生进行全面评价。除了传统的笔试外还可以采用实物制作、现场演示、口头报告等方式进行评价。强化反馈与指导：在评价过程中要注重对学生的反馈与指导。及时发现学生在学习过程中存在的问题并给予针对性的指导和帮助促进其全面发展。通过以上学业评价设计旨在全面反映学生在三维模型设计学习过程中的核心素养发展情况为其后续学习和职业发展奠定坚实基础。同时也有助于教师及时了解学生的学习情况调整教学策略提高教学质量。十、大单元实施思路及教学结构图1.大单元实施思路针对2020版人教版高中通用技术选择性必修11《产品三维设计与制造》第三章《三维模型设计》的教学内容，本大单元的实施思路将从以下几个方面展开：情境创设与项目引入：通过展示三维打印技术在现实生活中的应用案例，如医疗器械、建筑设计、艺术品复制等，激发学生的学习兴趣和探究欲望。引入一个贴近学生生活的实际项目，如设计并制造一个个性化的手机支架，让学生明确学习目标和实践任务。知识与技能铺垫：回顾二维设计基础，包括草图绘制、尺寸标注等基本技能。介绍三维设计软件的基本界面和常用工具，为后续的三维建模打下基础。分步教学与实践操作：将大单元内容分为简单模型设计、模型测试与优化、组合模型设计与切片三个小单元，每个小单元逐步深入，层层递进。在每个小单元中，先通过教师演示和讲解，让学生掌握基本的方法和步骤，然后学生通过实践操作进行巩固和深化。项目驱动与自主学习：以项目为主线，贯穿整个大单元的教学过程，让学生在实际操作中学习和掌握知识。鼓励学生自主学习和探究，通过查阅资料、小组讨论等方式解决遇到的问题。评价反馈与持续改进：建立多元化的评价体系，包括学生自评、互评和教师评价，及时反馈学生的学习情况。根据评价结果，及时调整教学策略和方法，持续改进教学效果。总结提升与拓展应用：在大单元结束时，组织学生进行成果展示和交流，分享学习心得和体会。引导学生将所学知识应用到实际生活中，拓展三维设计与制造技术的应用领域。2.教学目标设定根据《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》，本大单元的教学目标设定如下：（一）技术意识学生能够认识到三维设计与制造技术在现代社会中的重要性和广泛应用。学生能够形成对三维设计与制造技术的积极态度和评价，理解其对个人成长和社会发展的意义。（二）工程思维学生能够运用系统分析的方法，对三维设计模型进行结构、流程、系统和控制等方面的分析。学生能够在设计过程中考虑材料、工艺、成本等因素，进行方案的优化和决策。（三）创新设计学生能够在明确问题的基础上，提出创新性的设计方案，满足用户需求。学生能够综合运用多种创造技法，进行设计方案的改进和优化。（四）图样表达学生能够识读和绘制三维设计图样，准确表达设计构想。学生能够利用三维设计软件生成二维机械加工图，为后续的加工制造提供依据。（五）物化能力学生能够选择合适的材料和工具，进行三维模型的成型制作和装配。学生能够运用三维打印技术进行模型的打印和后期处理，提高动手实践能力。3.教学结构图产品三维设计与制造|++||简单模型设计模型测试与优化组合模型设计与切片|||草图绘制拉伸/旋转/放样/扫掠边界条件设置应力分析模型渲染装配设计切片设置||||二维到三维测试方案制定材料选择零件设计参数配置||||模型优化数据分析工艺选择装配约束生成Gcode||||模型完善报告撰写成本估算干涉检查打印准备4.具体教学实施步骤（一）简单模型设计（2课时）第一课时：草图绘制与三维建模基础引入：展示三维打印技术的应用案例，激发学生的学习兴趣。新知讲授：介绍三维设计软件的基本界面和常用工具。演示草图绘制的基本步骤和技巧。实践操作：学生在三维设计软件中绘制简单的草图，如矩形、圆形等。教师巡回指导，及时解决学生遇到的问题。第二课时：拉伸/旋转/放样/扫掠特征应用新知讲授：讲解拉伸、旋转、放样、扫掠等三维建模特征的应用。演示如何将这些特征应用到实际模型中。实践操作：学生选择一种特征，尝试设计一个简单的三维模型，如圆柱体、圆锥体等。教师对学生的设计进行点评和指导。（二）模型测试与优化（2课时）第三课时：模型测试与边界条件设置新知讲授：介绍模型测试的重要性和方法。演示如何在三维设计软件中设置边界条件。实践操作：学生为自己的模型设置合适的边界条件，并进行初步的测试。记录测试结果，分析可能存在的问题。第四课时：应力分析与模型优化新知讲授：讲解应力分析的基本原理和步骤。演示如何根据应力分析结果优化模型设计。实践操作：学生对自己的模型进行应力分析，找出应力集中的区域。根据分析结果对模型进行优化设计，如增加加强筋、调整壁厚等。（三）组合模型设计与切片（4课时）第五课时：组合模型设计与装配新知讲授：介绍组合模型设计的基本思路和方法。演示如何在三维设计软件中进行零件装配。实践操作：学生分组设计一个组合模型，如机器人、玩具车等。在三维设计软件中进行零件的装配和调整。第六课时：模型渲染与材质设置新知讲授：介绍模型渲染的基本步骤和技巧。演示如何为模型设置合适的材质和纹理。实践操作：学生对自己的组合模型进行渲染和材质设置，提升视觉效果。分享和展示各自的设计成果。第七课时：切片设置与打印准备新知讲授：介绍切片软件的基本功能和操作步骤。演示如何设置切片参数，生成打印文件。实践操作：学生在切片软件中导入自己的三维模型，进行切片设置。生成打印文件，并检查文件的完整性和正确性。第八课时：打印与后期处理实践操作：学生将打印文件传输到三维打印机，进行模型打印。打印完成后，进行模型的清理和后期处理，如去除支撑结构、打磨表面等。总结评价：组织学生进行成果展示和交流，分享学习心得和体会。教师对学生的学习情况进行总结评价，提出改进建议。十一、大情境、大任务创设在《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》的指导下，针对2020版人教版高中通用技术选择性必修11《产品三维设计与制造》中的《第三章三维模型设计》教学内容，我们精心设计了一个大情境与大任务，旨在通过一系列实践活动，培养学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力。一、教学目标设定（一）技术意识感知技术价值：学生能够深刻感知三维模型设计在现代产品设计与制造中的重要性，理解三维打印技术对传统制造业的革新作用。理性认识技术：通过实践活动，学生能够形成对三维打印技术的积极态度和理性认识，认识到该技术在未来社会发展和个人职业发展中的潜在价值。（二）工程思维系统分析：学生能够运用系统分析的方法，对三维模型设计项目进行整体规划，考虑产品结构、材料选择、制造工艺等多方面的因素。比较权衡：在设计过程中，学生能够比较不同设计方案的优缺点，权衡各种因素，做出合理的决策，优化产品设计。（三）创新设计创新构思：学生能够基于实际需求和问题情境，提出创新性的三维模型设计方案，满足用户的特定需求。综合应用：学生能够综合运用多学科知识，将创新构思转化为具体的设计方案，展现独特的设计思维和创造力。（四）图样表达准确表达：学生能够运用三维设计软件，准确绘制三维模型的设计图样，清晰表达设计构想。技术交流：通过图样表达，学生能够与他人有效沟通设计意图，促进团队协作和技术交流。（五）物化能力选择合适的材料与工具：学生能够根据设计方案，选择合适的材料和工具，进行三维模型的成型制作和装配。动手实践：通过实际操作，学生能够独立完成三维模型的打印、后期处理和组装工作，提高动手实践能力。二、大情境设计（一）情境背景随着科技的飞速发展，三维打印技术已经广泛应用于各个领域，从航空航天到医疗健康，从汽车制造到文化创意产业，三维打印技术正在改变着我们的生活方式和生产方式。为了让学生更深入地了解三维打印技术，我们设计了一个以“未来智能家居产品设计”为主题的大情境，旨在通过实践活动，培养学生的三维模型设计与制造能力。（二）情境任务在这个大情境中，学生将扮演智能家居产品设计师的角色，负责设计并制造一款具有创新性和实用性的智能家居产品。具体任务如下：市场调研：学生需要对当前智能家居市场进行调研，了解市场需求、用户偏好以及竞争对手的产品特点。需求分析：基于市场调研结果，学生需要明确产品的目标用户群体、功能需求、性能要求等关键信息。方案设计：学生需要运用三维设计软件，设计出一款符合市场需求和用户需求的智能家居产品，并绘制详细的设计图样。模型制作：学生需要使用三维打印技术，将设计方案转化为实体模型，并进行后期处理和组装。测试优化：对制作完成的智能家居产品进行功能测试和性能评估，根据测试结果对设计方案进行优化和改进。三、大任务分解（一）第一阶段：市场调研与需求分析（1课时）活动内容：分组进行市场调研，收集智能家居产品的相关信息。分析市场需求、用户偏好以及竞争对手的产品特点。明确产品的目标用户群体、功能需求、性能要求等关键信息。设计意图：培养学生的市场敏感度和用户意识。为后续的产品设计提供方向和依据。（二）第二阶段：方案设计（4课时）活动内容：学习三维设计软件的基本操作，掌握设计图样的绘制方法。基于市场调研和需求分析的结果，设计一款具有创新性和实用性的智能家居产品。绘制详细的设计图样，包括产品的结构、外观、尺寸等信息。设计意图：培养学生的创新设计能力和图样表达能力。为后续的模型制作提供基础。（三）第三阶段：模型制作（6课时）活动内容：学习三维打印技术的基本原理和操作流程。选择合适的材料和工具，进行三维模型的打印工作。对打印完成的模型进行后期处理和组装工作，如去除支撑结构、打磨、上色等。设计意图：培养学生的物化能力和动手实践能力。让学生亲身体验三维打印技术的魅力和应用价值。（四）第四阶段：测试优化（2课时）活动内容：对制作完成的智能家居产品进行功能测试和性能评估。根据测试结果对设计方案进行优化和改进。撰写测试报告和总结报告，记录测试过程和优化结果。设计意图：培养学生的问题解决能力和工程思维能力。让学生意识到产品设计和制造是一个不断迭代和优化的过程。（五）第五阶段：成果展示与评价（2课时）活动内容：分组进行成果展示，介绍产品的设计思路、制作过程和测试结果。进行自评、互评和教师评价，对学生的学习成果进行全面评价。总结学习经验和教训，提出改进建议和未来发展方向。设计意图：培养学生的沟通能力和团队协作精神。让学生认识到自我反思和总结的重要性。四、教学实施建议创设情境：通过展示三维打印技术的应用实例和智能家居产品的创新设计案例，激发学生的学习兴趣和探究欲望。项目驱动：以“未来智能家居产品设计”为大任务，贯穿整个教学过程，让学生在实践中学习和掌握知识。自主探究：鼓励学生自主学习和探究，通过查阅资料、小组讨论等方式解决遇到的问题。多元评价：建立多元化的评价体系，包括学生自评、互评和教师评价，及时反馈学生的学习情况，调整教学策略和方法。注重实践：强调动手实践的重要性，让学生在实践中加深对三维打印技术和智能家居产品设计的理解。通过以上大情境和大任务的创设与实施，学生将全面掌握三维模型设计与制造的基本流程和方法，培养技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力等核心素养。通过实践活动和成果展示，学生的团队协作能力、沟通能力和解决问题的能力也将得到显著提高。十二、单元学历案（一）单元主题与课时单元主题：产品三维设计与制造——三维模型设计课时设计：第1课时：简单模型设计——草图绘制与三维建模基础第2课时：简单模型设计——拉伸/旋转/放样/扫掠特征应用第3课时：模型测试与优化——模型测试与边界条件设置第4课时：模型测试与优化——应力分析与模型优化第5课时：组合模型设计与切片——组合模型设计与装配第6课时：组合模型设计与切片——模型渲染与材质设置第7课时：组合模型设计与切片——切片设置与打印准备第8课时：组合模型设计与切片——打印与后期处理（二）学习目标根据《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》和本单元的教学内容，设定以下学习目标：技术意识学生能够认识到三维设计与制造技术在现代社会中的重要性和广泛应用。学生能够形成对三维设计与制造技术的积极态度和评价，理解其对个人成长和社会发展的意义。工程思维学生能够运用系统分析的方法，对三维设计模型进行结构、流程、系统和控制等方面的分析。学生能够在设计过程中考虑材料、工艺、成本等因素，进行方案的优化和决策。创新设计学生能够在明确问题的基础上，提出创新性的设计方案，满足用户需求。学生能够综合运用多种创造技法，进行设计方案的改进和优化。图样表达学生能够识读和绘制三维设计图样，准确表达设计构想。学生能够利用三维设计软件生成二维机械加工图，为后续的加工制造提供依据。物化能力学生能够选择合适的材料和工具，进行三维模型的成型制作和装配。学生能够运用三维打印技术进行模型的打印和后期处理，提高动手实践能力。（三）评价任务过程性评价：通过观察学生在课堂上的参与度、合作情况、实践操作能力等方面进行评价。作品评价：对学生的三维设计模型、二维机械加工图、三维打印作品等进行综合评价。自我评价与互评：学生根据评价标准进行自我评价和相互评价，培养批判性思维和自我反思能力。知识测试：通过课堂小测验、作业等方式检验学生对三维设计软件操作、三维建模原理等知识的掌握情况。（四）学习过程第1课时：简单模型设计——草图绘制与三维建模基础新知讲授：展示三维打印技术的应用案例，激发学生兴趣。介绍三维设计软件的基本界面和常用工具。演示草图绘制的基本步骤和技巧。实践操作：学生在三维设计软件中绘制简单的草图，如矩形、圆形等。教师巡回指导，及时解决学生遇到的问题。评价任务：观察学生的草图绘制情况，评价其准确性和规范性。第2课时：简单模型设计——拉伸/旋转/放样/扫掠特征应用新知讲授：讲解拉伸、旋转、放样、扫掠等三维建模特征的应用。演示如何将这些特征应用到实际模型中。实践操作：学生选择一种特征，尝试设计一个简单的三维模型，如圆柱体、圆锥体等。教师对学生的设计进行点评和指导。评价任务：评价学生的三维模型设计是否合理、美观，特征应用是否准确。第3课时：模型测试与优化——模型测试与边界条件设置新知讲授：介绍模型测试的重要性和方法。演示如何在三维设计软件中设置边界条件。实践操作：学生为自己的模型设置合适的边界条件，并进行初步的测试。记录测试结果，分析可能存在的问题。评价任务：评价学生的模型测试方法是否正确，边界条件设置是否合理。第4课时：模型测试与优化——应力分析与模型优化新知讲授：讲解应力分析的基本原理和步骤。演示如何根据应力分析结果优化模型设计。实践操作：学生对自己的模型进行应力分析，找出应力集中的区域。根据分析结果对模型进行优化设计。评价任务：评价学生的应力分析结果是否准确，模型优化是否合理有效。第5课时：组合模型设计与切片——组合模型设计与装配新知讲授：介绍组合模型设计的基本思路和方法。演示如何在三维设计软件中进行零件装配。实践操作：学生分组设计一个组合模型，如机器人、玩具车等。在三维设计软件中进行零件的装配和调整。评价任务：评价学生的组合模型设计是否合理、创新，装配是否准确无误。第6课时：组合模型设计与切片——模型渲染与材质设置新知讲授：介绍模型渲染的基本步骤和技巧。演示如何为模型设置合适的材质和纹理。实践操作：学生对自己的组合模型进行渲染和材质设置，提升视觉效果。分享和展示各自的设计成果。评价任务：评价学生的模型渲染效果是否美观逼真，材质设置是否恰当。第7课时：组合模型设计与切片——切片设置与打印准备新知讲授：介绍切片软件的基本功能和操作步骤。演示如何设置切片参数，生成打印文件。实践操作：学生在切片软件中导入自己的三维模型，进行切片设置。生成打印文件，并检查文件的完整性和正确性。评价任务：评价学生的切片设置是否合理准确，打印文件是否完整无误。第8课时：组合模型设计与切片——打印与后期处理实践操作：学生将打印文件传输到三维打印机，进行模型打印。打印完成后，进行模型的清理和后期处理，如去除支撑结构、打磨表面等。总结评价：组织学生进行成果展示和交流，分享学习心得和体会。教师对学生的学习情况进行总结评价，提出改进建议。（五）作业与检测作业：完成课后习题，巩固课堂所学知识。设计一个简单的三维模型，并撰写设计报告。检测：课堂小测验：检验学生对三维设计软件操作、三维建模原理等知识的掌握情况。作品评价：对学生的三维设计模型、二维机械加工图、三维打印作品等进行综合评价。（六）学后反思引导学生反思在学习过程中遇到的问题和困难，以及如何克服这些问题。鼓励学生分享自己的学习心得和体会，互相学习、共同进步。教师根据学生的反馈和反思，总结教学经验，不断优化教学方法和策略。十三、学科实践与跨学科学习设计教学目标根据《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》和2020版人教版高中通用技术选择性必修11《产品三维设计与制造》第三章《三维模型设计》的教学内容，本学科实践与跨学科学习设计旨在通过三维模型设计的实践活动，培养学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力，同时促进学生在科学、数学、艺术等多个学科领域的综合发展。学习目标技术意识：学生能够认识到三维模型设计在现代制造业和创意设计领域的重要性，理解其对个人成长和社会发展的意义。学生能够形成对三维模型设计的积极态度和评价，关注三维模型设计的前沿动态和技术发展趋势。工程思维：学生能够运用系统分析的方法，对三维模型设计进行结构、流程、系统和控制等方面的分析。学生能够在设计过程中考虑材料、工艺、成本等因素，进行方案的优化和决策，确保设计的可行性和经济性。创新设计：学生能够在明确问题的基础上，提出创新性的设计方案，满足用户需求。学生能够综合运用多种创造技法，进行设计方案的改进和优化，提升设计的创意性和实用性。图样表达：学生能够识读和绘制三维设计图样，准确表达设计构想，使设计方案具有可读性和可操作性。学生能够运用计算机辅助设计软件，高效、精准地完成三维模型的绘制和渲染。物化能力：学生能够将三维模型设计转化为实物，掌握三维打印等现代制造技术的基本流程和操作要点。学生能够在制作过程中，对实物进行精细加工和调试，确保成品的质量和性能达到预期目标。作业目标设定技术意识：学生需完成一项关于三维模型设计在现实生活中的应用调研，撰写调研报告，分析三维模型设计在不同领域的应用案例和效果。学生需关注三维模型设计的最新技术动态和发展趋势，撰写技术评论或综述文章，表达自己的见解和看法。工程思维：学生需对设计的三维模型进行结构、流程、系统和控制等方面的分析，绘制系统流程图和控制方框图，展示设计思路和分析过程。学生需在设计过程中考虑材料、工艺、成本等因素，制定详细的设计方案和优化策略，并提交设计报告和预算分析。创新设计：学生需完成一项创新性的三维模型设计任务，提出独特的设计理念和创意点，绘制详细的设计图样和说明文档。学生需对设计方案进行多次迭代和优化，根据用户反馈和市场调研结果，不断调整和完善设计方案，提升设计的实用性和市场竞争力。图样表达：学生需使用计算机辅助设计软件完成三维模型的绘制和渲染工作，提交高质量的三维模型文件和渲染效果图。学生需对设计图样进行详细的标注和说明，确保设计图样的可读性和可操作性，为后续的制作和加工提供准确依据。物化能力：学生需将设计的三维模型转化为实物样品，掌握三维打印等现代制造技术的基本流程和操作要点，提交实物样品和制作报告。学生需对实物样品进行精细加工和调试工作，确保成品的质量和性能达到预期目标，并撰写调试报告和总结反思。学科实践与跨学科学习设计一、情境创设与项目引入活动1：三维模型设计应用案例展示内容：通过多媒体展示三维模型设计在医疗器械、建筑设计、艺术品复制等领域的应用案例，激发学生的学习兴趣和探究欲望。目的：让学生认识到三维模型设计在现代社会中的广泛应用和重要价值，激发学习动力。活动2：设计任务发布内容：发布一项贴近学生生活的实际设计任务，如设计并制造一个个性化的手机支架。目的：让学生明确学习目标和实践任务，为后续的学习活动奠定基础。二、知识与技能铺垫活动3：二维设计基础回顾内容：回顾二维设计的基础知识，包括草图绘制、尺寸标注等基本技能。目的：为后续的三维模型设计提供必要的知识和技能支持。活动4：三维设计软件介绍内容：介绍三维设计软件的基本界面和常用工具，如拉伸、旋转、放样、扫掠等特征应用。目的：让学生掌握三维设计软件的基本操作，为后续的三维模型设计打下基础。三、分步教学与实践操作（一）简单模型设计（2课时）第一课时：草图绘制与三维建模基础新知讲授：展示三维打印技术的应用案例，激发学生的学习兴趣。介绍三维设计软件的基本界面和常用工具。演示草图绘制的基本步骤和技巧。实践操作：学生在三维设计软件中绘制简单的草图，如矩形、圆形等。教师巡回指导，及时解决学生遇到的问题。第二课时：拉伸/旋转/放样/扫掠特征应用新知讲授：讲解拉伸、旋转、放样、扫掠等三维建模特征的应用。演示如何将这些特征应用到实际模型中。实践操作：学生选择一种特征，尝试设计一个简单的三维模型，如圆柱体、圆锥体等。教师对学生的设计进行点评和指导。（二）模型测试与优化（2课时）第三课时：模型测试与边界条件设置新知讲授：介绍模型测试的重要性和方法。演示如何进行模型测试，包括结构稳定性、材料适应性等方面的测试。实践操作：学生对自己设计的三维模型进行测试，记录测试数据和结果。根据测试结果对模型进行优化和改进，调整结构、材料等参数。第四课时：方案优化与决策新知讲授：介绍方案优化的基本原则和方法。演示如何根据测试结果和用户需求对方案进行优化和决策。实践操作：学生对自己的设计方案进行优化和决策，制定详细的优化方案和决策依据。提交优化后的设计方案和决策报告。（三）组合模型设计与切片（2课时）第五课时：组合模型设计新知讲授：介绍组合模型设计的基本原则和方法。演示如何将多个简单模型组合成一个复杂的组合模型。实践操作：学生选择多个简单模型进行组合设计，形成一个具有复杂结构和功能的组合模型。教师对学生的组合模型设计进行点评和指导。第六课时：模型切片与打印准备新知讲授：介绍模型切片的基本原理和步骤。演示如何使用切片软件进行模型切片和打印参数设置。实践操作：学生对自己设计的组合模型进行切片处理，设置合适的打印参数。提交切片后的模型文件和打印参数设置报告。四、跨学科学习与实践活动5：科学原理探究内容：结合物理学、材料科学等学科知识，探究三维模型设计中的科学原理和材料性能。目的：让学生理解三维模型设计背后的科学原理和材料特性，提升跨学科整合能力。活动6：数学应用分析内容：运用数学知识对三维模型进行尺寸计算、比例分析等。目的：让学生掌握数学在三维模型设计中的应用方法，提升数学应用能力。活动7：艺术创作融合内容：结合美术、设计等学科知识，对三维模型进行艺术加工和美化。目的：提升学生的审美能力和艺术创造力，使三维模型设计更具艺术性和观赏性。五、成果展示与评价反馈活动8：成果展示内容：组织学生进行成果展示，包括三维模型设计图样、实物样品、制作报告等。目的：让学生展示自己的学习成果和实践经验，增强自信心和成就感。活动9：评价反馈内容：采用自评、互评和师评相结合的方式对学生的学习成果进行评价反馈。目的：让学生了解自己的学习情况和不足之处，为后续的学习和改进提供依据。六、总结与反思活动10：学习总结内容：组织学生对本次学科实践与跨学科学习进行总结回顾，梳理学习过程和成果。目的：让学生巩固所学知识和技能，提升学习效率和效果。活动11：反思与改进内容：引导学生对本次学科实践与跨学科学习进行反思和改进，提出自己的不足之处和改进措施。目的：让学生认识到自己的不足之处并制定改进措施，为今后的学习和实践提供指导。十四、大单元作业设计一、教学目标根据《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》的要求，结合2020版人教版高中通用技术选择性必修11《产品三维设计与制造》第三章《三维模型设计》的教学内容，本大单元的教学目标旨在培养学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力等核心素养。具体目标如下：技术意识：学生能够认识到三维设计与制造技术在现代社会中的重要性和广泛应用。学生能够形成对三维设计与制造技术的积极态度和评价，理解其对个人成长和社会发展的意义。工程思维：学生能够运用系统分析的方法，对三维设计模型进行结构、流程、系统和控制等方面的分析。学生能够在设计过程中考虑材料、工艺、成本等因素，进行方案的优化和决策。创新设计：学生能够在明确问题的基础上，提出创新性的设计方案，满足用户需求。学生能够综合运用多种创造技法，进行设计方案的改进和优化。图样表达：学生能够识读和绘制三维设计图样，准确表达设计构想。学生能够运用三维打印技术进行模型的打印和后期处理，提高动手实践能力。物化能力：学生能够将三维设计模型通过三维打印技术转化为实物产品。学生能够对打印出的产品进行后期处理，确保产品的质量和实用性。二、作业目标设定根据本大单元的教学目标，结合《产品三维设计与制造》第三章《三维模型设计》的教学内容，设定以下作业目标：技术意识：学生通过设计和制造三维模型，加深对三维设计与制造技术的理解和应用。学生能够分析和评价三维设计与制造技术在不同领域的应用案例，提升技术意识。工程思维：学生能够运用系统分析的方法，对三维模型进行结构、材料、工艺等方面的分析和优化。学生能够在设计过程中考虑成本、时间等因素，做出合理的决策。创新设计：学生能够提出创新性的三维模型设计方案，满足特定的功能需求和审美要求。学生能够综合运用多种创造技法，对设计方案进行改进和优化。图样表达：学生能够绘制清晰、准确的三维设计图样，表达设计构想。学生能够运用三维设计软件，将设计图样转化为三维数字模型。物化能力：学生能够将三维数字模型通过三维打印技术转化为实物产品。学生能够对打印出的产品进行后期处理，确保产品的质量和实用性，并进行测试和评估。三、作业设计作业一：简单模型设计与制作作业目标：培养学生的图样表达能力和物化能力。加深学生对三维设计软件界面和常用工具的理解和应用。作业内容：选择一个简单的生活用品（如杯子、笔筒等），使用三维设计软件绘制其三维数字模型。将绘制好的三维数字模型导出为STL文件，并使用三维打印机将其打印出来。对打印出的产品进行后期处理，如去除支撑结构、打磨表面等，确保产品的质量和实用性。评价标准：图样表达：设计图样清晰、准确，能够准确表达设计构想。物化能力：打印出的产品质量良好，后期处理得当，符合设计要求。作业二：模型测试与优化作业目标：培养学生的工程思维和技术意识。提升学生分析问题和解决问题的能力。作业内容：对作业一中打印出的产品进行应力分析，找出应力集中的区域。根据应力分析结果，对三维数字模型进行优化设计，如增加加强筋、调整壁厚等。将优化后的三维数字模型重新导出为STL文件，并使用三维打印机打印出来。对优化后的产品进行测试和评估，比较优化前后的产品性能。评价标准：工程思维：能够运用系统分析的方法对模型进行测试和优化。技术意识：能够分析和评价不同设计方案的优缺点，提出合理的改进建议。作业三：组合模型设计与切片作业目标：培养学生的创新设计和图样表达能力。提升学生综合运用三维设计软件和三维打印技术的能力。作业内容：设计一个组合模型（如机器人、玩具车等），绘制其三维数字模型，并进行零件装配。对组合模型进行渲染和材质设置，提升视觉效果。使用切片软件对组合模型进行切片设置，生成打印文件。将打印文件传输到三维打印机，进行模型打印。对打印出的组合模型进行组装和调试，确保各部件能够正常工作。评价标准：创新设计：设计方案具有创新性，能够满足特定的功能需求和审美要求。图样表达：设计图样清晰、准确，能够准确表达设计构想。物化能力：打印出的组合模型质量良好，组装和调试顺利，能够正常工作。四、作业实施与评价作业实施作业布置：在每次课堂教学结束后，教师根据教学内容布置相应的作业任务，明确作业要求和评价标准。作业指导：学生在完成作业过程中，遇到问题可以随时向教师请教或进行小组讨论，教师提供必要的指导和帮助。作业提交：学生按时完成作业并提交给教师，教师可以通过班级群或学校平台进行作业收集。作业评价自评与互评：学生完成作业后，首先进行自我评价，然后根据评价标准进行同学之间的互评。自评和互评的结果可以作为教师评价的参考。教师评价：教师根据评价标准对学生的作业进行认真评价，给出具体的评分和反馈意见。对于优秀的作业，可以在班级内进行展示和分享；对于存在问题的作业，及时指出问题并给出改进建议。反馈与改进：教师根据学生的作业完成情况，及时调整教学策略和方法，针对普遍存在的问题进行重点讲解和训练，帮助学生提升核心素养和综合能力。通过以上大单元作业设计，学生将能够在实践中加深对三维设计与制造技术的理解和应用，提升技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力等核心素养，为后续的学习和发展奠定坚实的基础。十五、“教-学-评”一致性课时设计一、教学目标设定（一）技术意识目标描述：学生能够感知三维设计与制造技术的特点、应用价值及其对现代制造业和创意设计领域的重要性，形成对三维技术的积极态度和理性认识。通过实际案例的学习，学生能够理解三维技术对个人成长和社会发展的积极影响。（二）工程思维目标描述：学生能够运用系统分析的方法，对三维设计模型进行结构、流程、系统和控制等方面的分析，并在设计过程中综合考虑材料、工艺、成本等因素，进行方案的优化和决策。（三）创新设计目标描述：学生能够在明确问题的基础上，提出创新性的设计方案，满足用户需求。能够综合运用多种创造技法，进行设计方案的改进和优化。（四）图样表达目标描述：学生能够识读和绘制三维设计图样，准确表达设计构想。能够利用三维设计软件生成二维机械加工图，为后续的加工制造提供依据。（五）物化能力目标描述：学生能够选择合适的材料和工具，进行三维模型的成型制作和装配。能够运用三维打印技术进行模型的打印和后期处理，提高动手实践能力。二、作业目标设定（一）技术意识目标描述：学生能够通过收集三维设计与制造技术的相关资料，进一步了解三维技术的最新发展和应用案例，加深对三维技术重要性的认识。（二）工程思维目标描述：学生能够完成简单的三维模型设计任务，并在设计过程中考虑材料、工艺、成本等因素，进行初步的方案优化。（三）创新设计目标描述：学生能够提出至少一个创新性的设计方案，并尝试将其转化为三维模型。（四）图样表达目标描述：学生能够绘制出清晰、准确的三维设计图样，并能够使用三维设计软件生成二维机械加工图。（五）物化能力目标描述：学生能够选择合适的材料和工具，完成至少一个三维模型的成型制作，并进行简单的后期处理。三、课程目标设定（一）技术意识目标描述：通过本单元的学习，学生能够全面掌握三维设计与制造技术的特点和应用价值，形成对三维技术的深刻理解和积极态度。（二）工程思维目标描述：学生能够熟练运用系统分析的方法，对三维设计模型进行综合分析和优化，提高解决实际工程问题的能力。（三）创新设计目标描述：学生能够在明确需求的基础上，提出具有创新性的设计方案，并能够通过三维设计软件进行实现。（四）图样表达目标描述：学生能够准确、清晰地表达设计构想，能够绘制复杂的三维设计图样，并生成符合要求的二维机械加工图。（五）物化能力目标描述：学生能够独立完成三维模型的设计、制作和后期处理，提高动手实践能力和解决实际问题的能力。四、课时设计第一课时：简单模型设计（草图绘制与三维建模基础）教学内容展示三维打印技术的应用案例，激发学生的学习兴趣。介绍三维设计软件的基本界面和常用工具。演示草图绘制的基本步骤和技巧。教学活动导入：通过多媒体展示三维打印技术的应用案例，如医疗器械、建筑设计、艺术品复制等，引导学生认识三维技术的重要性和广泛应用。新知讲授：介绍三维设计软件的基本界面和工具栏功能。演示草图绘制的基本步骤，包括选择绘图工具、设置绘图参数等。实践操作：学生在三维设计软件中绘制简单的草图，如矩形、圆形等。教师巡回指导，及时解决学生遇到的问题。评价方式自评：学生评价自己的草图绘制是否准确、规范。互评：同学之间互相评价草图绘制的优缺点。师评：教师对学生的草图绘制进行点评，提出改进建议。第二课时：拉伸/旋转/放样/扫掠特征应用教学内容讲解拉伸、旋转、放样、扫掠等三维建模特征的应用。演示如何将这些特征应用到实际模型中。教学活动新知讲授：详细介绍拉伸、旋转、放样、扫掠等三维建模特征的基本原理和操作方法。通过案例演示这些特征在三维建模中的应用。实践操作：学生选择一种特征，尝试设计一个简单的三维模型，如圆柱体、圆锥体等。教师对学生的设计进行点评和指导，引导学生进行优化。评价方式自评：学生评价自己的模型设计是否合理、美观。互评：同学之间互相评价模型设计的创意和实用性。师评：教师对学生的模型设计进行综合评价，提出改进建议。第三课时：模型测试与边界条件设置教学内容介绍模型测试的重要性和方法。演示如何设置模型的边界条件，进行应力分析等。教学活动新知讲授：讲解模型测试的目的和常用方法，如有限元分析、结构动力学分析等。演示如何设置模型的边界条件，进行应力分析。实践操作：学生对自己设计的模型进行测试，分析模型的强度和稳定性。根据测试结果，对模型进行优化和改进。评价方式自评：学生评价自己的模型测试是否充分、准确。互评：同学之间互相评价模型测试的严谨性和优化效果。师评：教师对学生的模型测试和优化过程进行综合评价，提出改进建议。第四课时：模型优化与数据分析教学内