小学stem优秀案例：竹蜻蜓—从手工制作到3D打印
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1.在手中转一转“竹蜻蜓”，仔细体会放飞的过程，讨论一下“竹蜻蜓”为什么能够飞起来？
2.“竹蜻蜓”一定要用竹子做吗？还可以用其他哪些材料做呢？
3.怎样才能让“竹蜻蜓”飞得更高，飞得更久呢？你觉得影响飞行高度与时间的因素有哪些？
□自身材料□叶片数量□叶片长度
□叶片角度□手柄长度□旋转速度
其他：
4.以下图片中的情景与“竹蜻蜓”的飞行原理有关吗？
第二步：选择【等轴视图 】，然后单击【推/拉 】工具，将正方形向上推拉5mm，形成一个高为5mm的长方体。
第三步：选择【前视图 】，再选择【充满视窗】工具，让画面自动调整到合适大小。接下来将使用【量角器 】工具来作辅助线。
①先确定好矩形左下端的顶点为起点，单击以后拉出一条虚线，再单击第2点。
②确定两个端点后，向上转一个角度，在角度输入框内输入“20”按下回车键，这样我们就画出了一条水平角度为20度的辅助线。
【3D打印产品的工作流程】
首先，我们利用“SketchUP”软件来设计出“竹蜻蜓”的结构模型。
1、设计“竹蜻蜓”的叶片模型
第一步：打开“SketchUp”软件。选择【俯视图 】，然后单击【矩形工具】，从原点出发，拉出矩形；在尺寸输入框内输入“15,15”（英文输入状态下），按下回车键，一个边长为15mm的正方形就画好了。（可滚动鼠标中键放大画面，调整到合适视角）
3D打印，是快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等可粘结或可凝固化材料，通过一层一层打印的方式来直接制造实体产品的技术。
3D打印机与普通打印机工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，普通打印机的打印材料是墨水和纸张，而3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料等不同的“打印材料”，是实实在在的原材料，打印机与电脑连接后，通过电脑控制可以把“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。通俗地说，3D打印机是可以“打印”出真实的3D物体的一种设备，比如打印一个机器人、打印玩具车，打印各种模型，甚至是食物等等。之所以通俗地称其为“打印机”是参照了普通打印机的技术原理，因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。
设计与制作
通过前面的活动，我们已经认识了竹蜻蜓的结构特征，并且发现了影响“竹蜻蜓”的飞行高度与时间的相关因素。接下来我们将亲手制作一只竹蜻蜓，来验证一下自己的想法。
【工具】
小刀，直尺、纱布、锥子、木胶、铅笔
【材料】
选用你认为合适的材料，也可以使用其他材料：
【分工】
小组讨论协商，确定任务总工程师，并协调任务分工。
竹 蜻 蜓
（适用于小学中高年级）
我们能学到什么？……………………………………………1
问题与聚焦
放飞梦想——“竹蜻蜓”创意飞行赛…………………2
调查与研究
活动：竹蜻蜓为什么能飞？………………………………3
设计与制作
活动1：手工制作“竹蜻蜓”…………………………5
活动2：打印一支“竹蜻蜓”…………………………7
科学：
1.知机的工作原理；
技术：
1. 学会选择合适的材料与工具，亲手制作一只竹蜻蜓；
2.学会用3D设计软件（SketchUp）设计出竹蜻蜓的数字模型，并通过3D打印机打印出来。
工程：
1.综合考虑制作一只竹蜻蜓结构、材料、工艺、成本、性能等因素；
③选取【卷尺工具 】，点击第1条虚线，然后向下拉出第2条虚线，在度量数值区输入“1.2”按下回车键。画出第2条辅助线。
④选取【画笔工具 】，在矩形中沿着两条辅助线画出两条实线。
第四步：选择【等轴视图 】，转动鼠标中键滚轮将画面大小调整合适，然后选择【推/拉工具 】，将刚画的两条实线在矩形内围成的图形向外拉70mm。做出一个叶片。
看来，小小的竹蜻蜓其中蕴含着大学问呢？
调查与研究
玩一玩，让你的竹蜻蜓飞起来。边玩边想，竹蜻蜓为什么能够飞起来呢？
我们先来尝试下面两个小实验：
1.先把一个气球吹大，用手捏住，然后再一下子松开，气球会怎样？
2.当我们用双手推墙的时候，你有什么感觉？
写出实验原理：
通过以上尝试与思考，再来仔细观察“竹蜻蜓”的结构，你发现了什么？画出竹蜻蜓的结构图，并标上合适的名称。
任 务 分 工 表
第小组 总工程师
任务模块
参与者
完成时间
责任人
【设计草图】
画出设计简图，并阐述设计思路。
【制作步骤】
【作品展示】
在全班展示你们的作品，说出你们的创新之处。
1.制作过程遇到什么困难？你们是如何解决的？
2.在哪些方面还可以改进？你有什么新的想法吗？
通过亲手制作“竹蜻蜓”，我们能够感受到传统的手工制作产品是多么不易。在如今的科技时代，我们已经可以通过计算机设计，再通过3D打印机直接打印出成品来！
展示与评价
“竹蜻蜓”创意飞行赛…………………………………15
拓展与应用
新的创想……………………………………………………17
我们能学到什么？
这将是一次非常有意义的活动，我们不仅要亲手制作一只“竹蜻蜓”玩具，而且还将通过3D打印机打印出一只“竹蜻蜓”，最后我们还要举行一场“竹蜻蜓”放飞比赛，看看谁的竹蜻蜓飞得最高！在整个活动过程中我们将学到以下几方面的知识：
2.综合考虑要进行一场“竹蜻蜓”飞行比赛的公平性、竞争性、观赏性等因素。
数学：
1.通过度量，测算等方法确定出竹蜻蜓的中心位置；
2.通过记录、分析、归纳、运算，找出影响竹蜻蜓飞行性能各因素之间的关系。
放飞梦想——“竹蜻蜓”创意飞行赛
“六一”儿童节快到了，学校要求每个年级自主开展有意义的比赛活动，我们准备举行一场“竹蜻蜓”制作与飞行比赛，届时将邀请全校师生进行观摩。同学们既是比赛的组织者也是参与者，如何自己设计并制作一只“竹蜻蜓”？如何在比赛中获得好成绩？又如何让比赛更公平更富有竞争性与观赏性？让我们一起努力吧！
大约在公元前500年，中国人从对大自然中蜻蜓飞翔的观察中受到启示，制成了竹蜻蜓，两千多年来一直是中国孩子们手中的玩具。在18世纪传到欧洲，启发了人们的思路，被誉为“航空之父”的英国人乔治·凯利一辈子都对竹蜻蜓着迷。他的第一项航空研究就是在1796年仿制和改造了“竹蜻蜓”，并由此悟出螺旋桨的一些工作原理。他的研究推动了飞机研制的进程。并为西方的设计师带来了研制直升机的灵感。
2.“竹蜻蜓”一定要用竹子做吗？还可以用其他哪些材料做呢？
3.怎样才能让“竹蜻蜓”飞得更高，飞得更久呢？你觉得影响飞行高度与时间的因素有哪些？
□自身材料□叶片数量□叶片长度
□叶片角度□手柄长度□旋转速度
其他：
4.以下图片中的情景与“竹蜻蜓”的飞行原理有关吗？
第二步：选择【等轴视图 】，然后单击【推/拉 】工具，将正方形向上推拉5mm，形成一个高为5mm的长方体。
第三步：选择【前视图 】，再选择【充满视窗】工具，让画面自动调整到合适大小。接下来将使用【量角器 】工具来作辅助线。
①先确定好矩形左下端的顶点为起点，单击以后拉出一条虚线，再单击第2点。
②确定两个端点后，向上转一个角度，在角度输入框内输入“20”按下回车键，这样我们就画出了一条水平角度为20度的辅助线。
【3D打印产品的工作流程】
首先，我们利用“SketchUP”软件来设计出“竹蜻蜓”的结构模型。
1、设计“竹蜻蜓”的叶片模型
第一步：打开“SketchUp”软件。选择【俯视图 】，然后单击【矩形工具】，从原点出发，拉出矩形；在尺寸输入框内输入“15,15”（英文输入状态下），按下回车键，一个边长为15mm的正方形就画好了。（可滚动鼠标中键放大画面，调整到合适视角）
3D打印，是快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等可粘结或可凝固化材料，通过一层一层打印的方式来直接制造实体产品的技术。
3D打印机与普通打印机工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，普通打印机的打印材料是墨水和纸张，而3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料等不同的“打印材料”，是实实在在的原材料，打印机与电脑连接后，通过电脑控制可以把“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。通俗地说，3D打印机是可以“打印”出真实的3D物体的一种设备，比如打印一个机器人、打印玩具车，打印各种模型，甚至是食物等等。之所以通俗地称其为“打印机”是参照了普通打印机的技术原理，因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。
设计与制作
通过前面的活动，我们已经认识了竹蜻蜓的结构特征，并且发现了影响“竹蜻蜓”的飞行高度与时间的相关因素。接下来我们将亲手制作一只竹蜻蜓，来验证一下自己的想法。
【工具】
小刀，直尺、纱布、锥子、木胶、铅笔
【材料】
选用你认为合适的材料，也可以使用其他材料：
【分工】
小组讨论协商，确定任务总工程师，并协调任务分工。
竹 蜻 蜓
（适用于小学中高年级）
我们能学到什么？……………………………………………1
问题与聚焦
放飞梦想——“竹蜻蜓”创意飞行赛…………………2
调查与研究
活动：竹蜻蜓为什么能飞？………………………………3
设计与制作
活动1：手工制作“竹蜻蜓”…………………………5
活动2：打印一支“竹蜻蜓”…………………………7
科学：
1.知机的工作原理；
技术：
1. 学会选择合适的材料与工具，亲手制作一只竹蜻蜓；
2.学会用3D设计软件（SketchUp）设计出竹蜻蜓的数字模型，并通过3D打印机打印出来。
工程：
1.综合考虑制作一只竹蜻蜓结构、材料、工艺、成本、性能等因素；
③选取【卷尺工具 】，点击第1条虚线，然后向下拉出第2条虚线，在度量数值区输入“1.2”按下回车键。画出第2条辅助线。
④选取【画笔工具 】，在矩形中沿着两条辅助线画出两条实线。
第四步：选择【等轴视图 】，转动鼠标中键滚轮将画面大小调整合适，然后选择【推/拉工具 】，将刚画的两条实线在矩形内围成的图形向外拉70mm。做出一个叶片。
看来，小小的竹蜻蜓其中蕴含着大学问呢？
调查与研究
玩一玩，让你的竹蜻蜓飞起来。边玩边想，竹蜻蜓为什么能够飞起来呢？
我们先来尝试下面两个小实验：
1.先把一个气球吹大，用手捏住，然后再一下子松开，气球会怎样？
2.当我们用双手推墙的时候，你有什么感觉？
写出实验原理：
通过以上尝试与思考，再来仔细观察“竹蜻蜓”的结构，你发现了什么？画出竹蜻蜓的结构图，并标上合适的名称。
任 务 分 工 表
第小组 总工程师
任务模块
参与者
完成时间
责任人
【设计草图】
画出设计简图，并阐述设计思路。
【制作步骤】
【作品展示】
在全班展示你们的作品，说出你们的创新之处。
1.制作过程遇到什么困难？你们是如何解决的？
2.在哪些方面还可以改进？你有什么新的想法吗？
通过亲手制作“竹蜻蜓”，我们能够感受到传统的手工制作产品是多么不易。在如今的科技时代，我们已经可以通过计算机设计，再通过3D打印机直接打印出成品来！
展示与评价
“竹蜻蜓”创意飞行赛…………………………………15
拓展与应用
新的创想……………………………………………………17
我们能学到什么？
这将是一次非常有意义的活动，我们不仅要亲手制作一只“竹蜻蜓”玩具，而且还将通过3D打印机打印出一只“竹蜻蜓”，最后我们还要举行一场“竹蜻蜓”放飞比赛，看看谁的竹蜻蜓飞得最高！在整个活动过程中我们将学到以下几方面的知识：
2.综合考虑要进行一场“竹蜻蜓”飞行比赛的公平性、竞争性、观赏性等因素。
数学：
1.通过度量，测算等方法确定出竹蜻蜓的中心位置；
2.通过记录、分析、归纳、运算，找出影响竹蜻蜓飞行性能各因素之间的关系。
放飞梦想——“竹蜻蜓”创意飞行赛
“六一”儿童节快到了，学校要求每个年级自主开展有意义的比赛活动，我们准备举行一场“竹蜻蜓”制作与飞行比赛，届时将邀请全校师生进行观摩。同学们既是比赛的组织者也是参与者，如何自己设计并制作一只“竹蜻蜓”？如何在比赛中获得好成绩？又如何让比赛更公平更富有竞争性与观赏性？让我们一起努力吧！
大约在公元前500年，中国人从对大自然中蜻蜓飞翔的观察中受到启示，制成了竹蜻蜓，两千多年来一直是中国孩子们手中的玩具。在18世纪传到欧洲，启发了人们的思路，被誉为“航空之父”的英国人乔治·凯利一辈子都对竹蜻蜓着迷。他的第一项航空研究就是在1796年仿制和改造了“竹蜻蜓”，并由此悟出螺旋桨的一些工作原理。他的研究推动了飞机研制的进程。并为西方的设计师带来了研制直升机的灵感。