3.3三維掃描建模教學(xué)設(shè)計(jì)-2025-2026學(xué)年高中信息技術(shù)教科版2019選擇性必修5三維設(shè)計(jì)與創(chuàng)意-教科版2019主備人備課成員教材分析3.3三維掃描建模教學(xué)設(shè)計(jì)-2025-2026學(xué)年高中信息技術(shù)教科版2019選擇性必修5三維設(shè)計(jì)與創(chuàng)意-教科版2019

本節(jié)內(nèi)容圍繞三維掃描建模技術(shù)展開，旨在引導(dǎo)學(xué)生了解三維掃描的基本原理，掌握三維掃描建模的基本方法，并能夠運(yùn)用所學(xué)技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的三維建模。教材內(nèi)容緊密結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，符合信息技術(shù)學(xué)科發(fā)展趨勢(shì)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐操作能力。核心素養(yǎng)目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生信息意識(shí)，通過三維掃描建模實(shí)踐，提高學(xué)生對(duì)信息技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用認(rèn)識(shí)。發(fā)展計(jì)算思維，通過分析三維掃描過程，引導(dǎo)學(xué)生理解算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。增強(qiáng)數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新，使學(xué)生能夠運(yùn)用三維建模技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)意設(shè)計(jì)，提升解決問題的能力。重點(diǎn)難點(diǎn)及解決辦法重點(diǎn)：三維掃描原理的理解與應(yīng)用。難點(diǎn)：三維掃描數(shù)據(jù)的處理與建模。

解決辦法：重點(diǎn)通過實(shí)驗(yàn)演示和案例分析，讓學(xué)生直觀理解三維掃描的基本原理。難點(diǎn)則通過分步教學(xué)，先讓學(xué)生熟悉數(shù)據(jù)處理軟件的基本操作，再逐步引導(dǎo)他們進(jìn)行建模實(shí)踐。突破策略包括：提供詳細(xì)操作指南，組織小組討論，鼓勵(lì)學(xué)生嘗試解決實(shí)際問題，以及通過在線資源拓展學(xué)習(xí)。學(xué)具準(zhǔn)備多媒體課型新授課教法學(xué)法講授法課時(shí)第一課時(shí)師生互動(dòng)設(shè)計(jì)二次備課教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：確保每位學(xué)生擁有《三維設(shè)計(jì)與創(chuàng)意》教材，以便跟隨課程內(nèi)容學(xué)習(xí)。

2.輔助材料：準(zhǔn)備三維掃描原理相關(guān)的圖片、圖表和視頻，輔助學(xué)生理解概念。

3.實(shí)驗(yàn)器材：準(zhǔn)備三維掃描儀、電腦和建模軟件，確保實(shí)驗(yàn)操作的順利進(jìn)行。

4.教室布置：設(shè)置分組討論區(qū)，安排實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)，以便學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)踐操作。教學(xué)過程設(shè)計(jì)1.導(dǎo)入新課（5分鐘）

目標(biāo)：引起學(xué)生對(duì)三維掃描建模的興趣，激發(fā)其探索欲望。

過程：

開場(chǎng)提問：“你們是否見過三維掃描技術(shù)？它在我們生活中有哪些應(yīng)用？”

展示一些關(guān)于三維掃描技術(shù)的圖片或視頻片段，讓學(xué)生初步感受三維掃描的魅力或特點(diǎn)。

簡(jiǎn)短介紹三維掃描技術(shù)的基本概念和重要性，為接下來的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

2.三維掃描基礎(chǔ)知識(shí)講解（10分鐘）

目標(biāo)：讓學(xué)生了解三維掃描技術(shù)的基本概念、組成部分和原理。

過程：

講解三維掃描技術(shù)的定義，包括其主要組成元素或結(jié)構(gòu)。

詳細(xì)介紹三維掃描技術(shù)的組成部分或功能，使用圖表或示意圖幫助學(xué)生理解。

3.三維掃描案例分析（20分鐘）

目標(biāo)：通過具體案例，讓學(xué)生深入了解三維掃描技術(shù)的特性和重要性。

過程：

選擇幾個(gè)典型的三維掃描技術(shù)案例進(jìn)行分析。

詳細(xì)介紹每個(gè)案例的背景、特點(diǎn)和意義，讓學(xué)生全面了解三維掃描技術(shù)的多樣性或復(fù)雜性。

引導(dǎo)學(xué)生思考這些案例對(duì)實(shí)際生活或?qū)W習(xí)的影響，以及如何應(yīng)用三維掃描技術(shù)解決實(shí)際問題。

小組討論：讓學(xué)生分組討論三維掃描技術(shù)的未來發(fā)展或改進(jìn)方向，并提出創(chuàng)新性的想法或建議。

4.學(xué)生小組討論（10分鐘）

目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生的合作能力和解決問題的能力。

過程：

將學(xué)生分成若干小組，每組選擇一個(gè)與三維掃描技術(shù)相關(guān)的主題進(jìn)行深入討論。

小組內(nèi)討論該主題的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)以及可能的解決方案。

每組選出一名代表，準(zhǔn)備向全班展示討論成果。

5.課堂展示與點(diǎn)評(píng)（15分鐘）

目標(biāo)：鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力，同時(shí)加深全班對(duì)三維掃描技術(shù)的認(rèn)識(shí)和理解。

過程：

各組代表依次上臺(tái)展示討論成果，包括主題的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)及解決方案。

其他學(xué)生和教師對(duì)展示內(nèi)容進(jìn)行提問和點(diǎn)評(píng)，促進(jìn)互動(dòng)交流。

教師總結(jié)各組的亮點(diǎn)和不足，并提出進(jìn)一步的建議和改進(jìn)方向。

6.課堂小結(jié)（5分鐘）

目標(biāo)：回顧本節(jié)課的主要內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)三維掃描技術(shù)的重要性和意義。

過程：

簡(jiǎn)要回顧本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容，包括三維掃描技術(shù)的基本概念、組成部分、案例分析等。

強(qiáng)調(diào)三維掃描技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活或?qū)W習(xí)中的價(jià)值和作用，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)一步探索和應(yīng)用三維掃描技術(shù)。

布置課后作業(yè)：讓學(xué)生撰寫一篇關(guān)于三維掃描技術(shù)的短文或報(bào)告，以鞏固學(xué)習(xí)效果，并鼓勵(lì)他們思考如何將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際項(xiàng)目或生活中。學(xué)生學(xué)習(xí)效果學(xué)生學(xué)習(xí)效果主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.知識(shí)掌握：通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠掌握三維掃描技術(shù)的基本概念、工作原理和應(yīng)用領(lǐng)域。他們了解三維掃描的組成部分，如掃描儀、數(shù)據(jù)處理軟件和建模軟件，以及這些組件如何協(xié)同工作以生成三維模型。

2.技能提升：學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)會(huì)了如何使用三維掃描儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，以及如何使用數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗和預(yù)處理。他們還掌握了建模軟件的基本操作，能夠創(chuàng)建簡(jiǎn)單的三維模型。

3.創(chuàng)新思維：學(xué)生在案例分析和小組討論中，不僅能夠分析現(xiàn)有三維掃描技術(shù)的應(yīng)用，還能夠提出創(chuàng)新性的想法和建議，如如何改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)或開發(fā)新的應(yīng)用場(chǎng)景。

4.問題解決能力：學(xué)生在遇到實(shí)際操作中的問題時(shí)，能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技巧進(jìn)行獨(dú)立思考，尋找解決方案。這種能力的提升對(duì)于他們未來的學(xué)習(xí)和職業(yè)發(fā)展具有重要意義。

5.團(tuán)隊(duì)合作：通過小組討論和課堂展示，學(xué)生學(xué)會(huì)了如何在團(tuán)隊(duì)中有效溝通和協(xié)作。他們能夠分工合作，共同完成任務(wù)，這對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神和溝通能力至關(guān)重要。

6.信息素養(yǎng)：學(xué)生通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，提高了對(duì)信息技術(shù)的敏感度和應(yīng)用能力。他們學(xué)會(huì)了如何從多個(gè)來源獲取信息，評(píng)估信息質(zhì)量，并有效地利用信息進(jìn)行學(xué)習(xí)和研究。

7.實(shí)踐操作能力：學(xué)生通過實(shí)際操作三維掃描設(shè)備和軟件，提高了自己的實(shí)踐操作能力。這種能力對(duì)于他們?cè)谛畔⒓夹g(shù)領(lǐng)域的進(jìn)一步學(xué)習(xí)和工作非常有用。

8.跨學(xué)科能力：三維掃描技術(shù)涉及多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，如計(jì)算機(jī)科學(xué)、機(jī)械工程和藝術(shù)設(shè)計(jì)。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，不僅鞏固了本學(xué)科的知識(shí)，還了解了其他學(xué)科的基本概念，培養(yǎng)了跨學(xué)科思維。板書設(shè)計(jì)①三維掃描技術(shù)概述

-定義：通過物理手段獲取物體表面的三維信息

-組成部分：掃描儀、數(shù)據(jù)處理軟件、建模軟件

-工作原理：光學(xué)測(cè)量、結(jié)構(gòu)光測(cè)量、激光測(cè)量等

②三維掃描儀

-類型：激光掃描儀、結(jié)構(gòu)光掃描儀、接觸式掃描儀

-優(yōu)缺點(diǎn)：非接觸式掃描，高精度，速度快；接觸式掃描，低噪音，適用于復(fù)雜表面

③數(shù)據(jù)處理與預(yù)處理

-數(shù)據(jù)清洗：去除噪聲、填補(bǔ)缺失數(shù)據(jù)

-數(shù)據(jù)優(yōu)化：減少冗余數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量

④建模軟件應(yīng)用

-常見軟件：Rhino、Blender、SolidWorks等

-操作步驟：導(dǎo)入數(shù)據(jù)、設(shè)置參數(shù)、創(chuàng)建模型、修改優(yōu)化

⑤三維掃描技術(shù)應(yīng)用

-工業(yè)設(shè)計(jì)：產(chǎn)品原型制作、逆向工程

-醫(yī)療影像：骨骼結(jié)構(gòu)分析、器官三維重建

-文物保護(hù)：文物三維記錄與修復(fù)

-建筑領(lǐng)域：建筑測(cè)量、地形地貌建模

⑥三維掃描案例分析

-案例一：工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

-案例二：醫(yī)療影像的三維重建

-案例三：文物數(shù)字化保護(hù)

⑦三維掃描技術(shù)發(fā)展前景

-技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)：更高精度、更快速度、更低成本

-應(yīng)用領(lǐng)域拓展：虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、智能制造等教學(xué)評(píng)價(jià)1.課堂評(píng)價(jià)

課堂評(píng)價(jià)是監(jiān)測(cè)學(xué)生學(xué)習(xí)情況的重要環(huán)節(jié)，以下是一些具體的方法和策略：

-提問：通過課堂提問，教師可以及時(shí)了解學(xué)生對(duì)三維掃描建模知識(shí)的掌握程度。問題應(yīng)涵蓋基礎(chǔ)知識(shí)、案例分析以及應(yīng)用場(chǎng)景，旨在激發(fā)學(xué)生的思考和理解。

-觀察：教師應(yīng)觀察學(xué)生在課堂上的參與度、小組討論的活躍程度以及實(shí)驗(yàn)操作的準(zhǔn)確性。這些觀察可以幫助教師評(píng)估學(xué)生的實(shí)際操作能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。

-測(cè)試：定期進(jìn)行小測(cè)驗(yàn)或課堂練習(xí)，以評(píng)估學(xué)生對(duì)三維掃描建模相關(guān)知識(shí)的記憶和應(yīng)用能力。測(cè)試題目應(yīng)設(shè)計(jì)得既能夠檢測(cè)基礎(chǔ)概念，也能夠考察學(xué)生的分析問題和解決問題的能力。

2.作業(yè)評(píng)價(jià)

作業(yè)評(píng)價(jià)是評(píng)估學(xué)生學(xué)習(xí)效果的重要手段，以下是一些具體的評(píng)價(jià)方法和反饋策略：

-作業(yè)批改：對(duì)學(xué)生的作業(yè)進(jìn)行詳細(xì)批改，確保每項(xiàng)作業(yè)都能得到及時(shí)的反饋。批改時(shí)要注意作業(yè)的準(zhǔn)確性、完整性和創(chuàng)新性。

-點(diǎn)評(píng)反饋：在批改作業(yè)的同時(shí)，給予學(xué)生具體的書面反饋，指出他們的優(yōu)點(diǎn)和需要改進(jìn)的地方。反饋應(yīng)具體、有針對(duì)性，并鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)一步探索和學(xué)習(xí)。

-及時(shí)反饋：確保作業(yè)的反饋在學(xué)生完成后的第一時(shí)間內(nèi)給出，這樣學(xué)生能夠及時(shí)了解自己的學(xué)習(xí)狀況，并根據(jù)反饋調(diào)整學(xué)習(xí)策略。

-作業(yè)展示：鼓勵(lì)學(xué)生展示他們的作業(yè)成果，無論是通過口頭報(bào)告還是海報(bào)展示，這不僅可以提高學(xué)生的自信心，還可以促進(jìn)同學(xué)之間的交流和學(xué)習(xí)。

3.形成性評(píng)價(jià)

除了上述的課堂和作業(yè)評(píng)價(jià)外，形成性評(píng)價(jià)也是一種重要的評(píng)價(jià)方式：

-小組評(píng)估：通過小組合作項(xiàng)目，評(píng)估學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和項(xiàng)目完成情況。教師可以設(shè)立評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，包括團(tuán)隊(duì)溝通、任務(wù)分配、成果展示等方面。

-自我評(píng)價(jià)：鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行自我評(píng)價(jià)，讓他們反思自己的學(xué)習(xí)過程，識(shí)別自己的強(qiáng)項(xiàng)和需要改進(jìn)的地方。這種自我反思有助于學(xué)生培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)的能力。

4.總結(jié)性評(píng)價(jià)

-期末考試：通過期末考試，全面評(píng)估學(xué)生對(duì)三維掃描建模知識(shí)的掌握程度。考試應(yīng)包括選擇題、簡(jiǎn)答題和案例分析題，以檢測(cè)學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力。

-項(xiàng)目展示：要求學(xué)生在課程結(jié)束時(shí)展示他們的項(xiàng)目成果，這可以是一個(gè)三維掃描建模的實(shí)際應(yīng)用案例。通過展示，學(xué)生可以展示他們的技術(shù)能力和創(chuàng)新思維。

-教師評(píng)價(jià)：教師根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)、作業(yè)和測(cè)試成績(jī)，給出最終的評(píng)價(jià)和成績(jī)。評(píng)價(jià)應(yīng)客觀、公正，并反映學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。典型例題講解1.例題：使用三維掃描技術(shù)對(duì)一個(gè)小型雕塑進(jìn)行掃描，掃描得到的數(shù)據(jù)包含10000個(gè)點(diǎn)。請(qǐng)計(jì)算這個(gè)雕塑的表面積和體積。

解答：首先，需要使用三維掃描數(shù)據(jù)處理軟件將點(diǎn)云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為網(wǎng)格模型。然后，通過網(wǎng)格模型計(jì)算表面積和體積。假設(shè)轉(zhuǎn)換后的網(wǎng)格模型表面積為A，體積為V，則有：

A=123.45平方米

V=67.89立方米

2.例題：一個(gè)三維掃描項(xiàng)目需要使用激光掃描儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。已知激光掃描儀的掃描距離為10米，激光束的掃描角度為360度，每次掃描的覆蓋角度為1度。請(qǐng)計(jì)算該項(xiàng)目需要掃描的總次數(shù)。

解答：激光掃描儀每次掃描覆蓋1度，總共需要掃描360次。因此，掃描總次數(shù)為：

總次數(shù)=360次

3.例題：某公司計(jì)劃使用三維掃描技術(shù)對(duì)生產(chǎn)線上的產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。已知產(chǎn)品尺寸為長(zhǎng)10cm、寬5cm、高3cm，掃描精度要求為0.1mm。請(qǐng)計(jì)算至少需要多少個(gè)掃描點(diǎn)才能滿足精度要求。

解答：首先，將產(chǎn)品尺寸轉(zhuǎn)換為毫米，即長(zhǎng)100mm、寬50mm、高30mm。然后，根據(jù)精度要求計(jì)算每個(gè)維度上至少需要的掃描點(diǎn)數(shù)：

長(zhǎng)方向點(diǎn)數(shù)=100mm/0.1mm=1000個(gè)

寬方向點(diǎn)數(shù)=50mm/0.1mm=500個(gè)

高方向點(diǎn)數(shù)=30mm/0.1mm=300個(gè)

總點(diǎn)數(shù)=長(zhǎng)方向點(diǎn)數(shù)×寬方向點(diǎn)數(shù)×高方向點(diǎn)數(shù)=1000×500×300=150000000個(gè)

4.例題：使用三維掃描技術(shù)對(duì)一座古建筑進(jìn)行掃描，掃描得到的數(shù)據(jù)包含500000個(gè)點(diǎn)。已知古建筑的表面積為150平方米，體積為300立方米。請(qǐng)計(jì)算掃描數(shù)據(jù)的平均密度。

解答：首先，將古建筑的體積除以掃描得到的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)，得到每個(gè)點(diǎn)的平均體積：

平均體積=300立方米/500000個(gè)=0.0006立方米/個(gè)

然后，將古建筑的表面積除以平均體積，得到每個(gè)點(diǎn)的