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主要面向12至18岁的中学生，特别是对科学、技术、工程和数学（STEM）领域有浓厚兴趣的学生。这一年龄段的青少年正处于知识探索和个性发展的关键时期，他们通常对新技术充满好奇，且具有较强的学习能力和动手能力。该系列不仅可以作为个人学习资料，也可以作为学校、科技培训班的教材使用。
书名：3D创意设计从入门到参赛
ISBN：978-7-115-65183-9
本书由人民邮电出版社发行数字版。版权所有，侵权必究。
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著 蒋云飞 张东青 周 鹏
责任编辑 李永涛
人民邮电出版社出版发行 北京市丰台区成寿寺路11号
邮编 100164 电子邮件 315@ptpress.com.cn
网址 http://www.ptpress.com.cn
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反盗版热线：(010)81055315
在青少年科技创新类赛项中，3D创意设计是参与人数众多、影响力大、颇具创新力的赛项，其中具有代表性的赛项是教育部教育技术与资源发展中心举办的中小学生信息素养提升实践活动。本书收集并解析历年来中小学生信息素养提升实践活动中3D创意设计赛项的获奖案例，是一本针对3D创意设计类赛项的全面指南。通过精心梳理和提炼，本书详细展示从创意构思、结构设计到建模完成及成果展示的整个创作与参赛过程，并以简洁明了的语言和实例引导读者更好地了解此类赛项并获得参与成果。
本书不仅注重技术知识的传授，更着重于培养读者的创新思维，为希望参与此类活动的师生提供明确的方向与指引。此外，书中还融入了对历年获奖作品的分析，以及教学实施过程中的经验与教训，旨在推动创客文化在中小学的蓬勃发展。
无论你是初涉此领域渴望了解创客文化和创客竞赛的基本理念与运作机制的探索者，还是已有一定经验的实践者，本书都将为你提供有价值的指导与参考。同时，教育工作者、学生及热爱创意与3D建模的读者，都能从中获得丰富的灵感和实用的技巧。
让我们一起在3D创意设计的海洋中遨游，创造更多的精彩！
党的二十大报告提出，必须坚持“创新是第一动力”，“坚持创新在我国现代化建设全局中的核心地位”。把握发展的时与势，有效应对前进道路上的重大挑战，提高发展的安全性，都需要把发展基点放在创新上。只有坚持创新是第一动力，才能推动生产力高质量发展，塑造我国的国际合作和竞争新优势。
在当今时代，创新是科学研究或企业发展的基础，它已经深入社会的每一个角落。为适应时代的发展，创新教育格外重要。创新教育鼓励学生摆脱被动的学习方式，通过实践、探索和体验，积极地掌握知识与技能。这种教育模式旨在培养学生的创新思维和解决问题的能力，为他们未来在各个领域的颠覆性创新打下坚实的基础。
“青少年科技创新大赛丛书”正是基于这种教育理念编写的。该丛书由创新教育专家、竞赛评委、一线获奖名师精心研讨编写，汇集了全国众多创客名师的教学和竞赛经验，这不仅是一套书，还是一套完整的创新入门课程。该丛书提供了项目学习过程中所需的相关配套数字资源，为师生提供了明确的教学指引和自学支持，能够帮助全国各地师生达成从入门到参赛的快速提升。
该丛书围绕3D创意设计、创客制作、人工智能、工程挑战4门主要课程，提供了系统而富有趣味的学习内容。该丛书所选案例均来自教育部审核并公示的面向中小学生的全国性竞赛活动，与省、市级的竞赛活动衔接。该丛书通过项目引路的形式，对一个个学生的作品进行深入解析，剖析其背后的学习和思考路径，由易到难、由浅入深地完整展现了创新项目学习所需的全环节和全过程，并确保每个项目、每个工程都具有实际的教育意义和应用价值。
相信该丛书能为中小学生、科技创新教育工作者、教师提供有价值的案例和思路，为学校科技创新特色发展模式的构建提供参考，为我国未来科技创新人才的培养贡献力量。
北京中望数字科技有限公司教育发展部总经理 王长民
2025年1月
随着科技的不断进步和创意相关产业的蓬勃发展，3D设计已经渗透到我们生活的方方面面。为了激发广大中小学生的学习热情，提升小创客们参赛的实战水平，数十位全国获奖创客教师一起编写了这本关于3D创意设计竞赛的书。
本书旨在为广大中小学师生提供一个全面、系统、实用的3D创意设计竞赛指南。通过梳理历届竞赛的成功案例，分享设计经验和技巧，编者希望能够帮助读者了解3D创意设计竞赛的基本要求，掌握设计的基本原理和方法，并激发小创客们的创造力和设计灵感。在本书的编写过程中，编者注重理论与实践相结合，既介绍3D创意设计的基本理论和技术，又通过案例分析和实战演练等方式，让读者能够亲身感受设计的魅力和挑战。同时，编者还特别注重培养学生的创新思维和实践能力，鼓励学生敢于尝试、勇于创新，不断挑战自己。
此外，本书还具有较强的实用性和可操作性。本书详细介绍青少年3D创意设计软件3D One的使用方法和操作技巧，帮助读者快速掌握该软件的基本功能和使用技巧。同时，本书包含非常详细的案例讲解和配套的高清视频教程，方便读者学习和参考。
本书配套资源中包含书中案例的源文件及相关教学视频文件等。读者可以扫描封底二维码，关注“AI创客之帆”公众号，发送“11001”后，获得配套资源的下载链接和提取码；将下载链接复制到浏览器中并访问下载页面，输入提取码下载配套资源。
书中引用了很多同学和老师的研究成果，在此向他们表示深深的谢意！没有这些研究成果的加入，本书难成体系。
由于编者水平有限，书中不妥之处在所难免，热忱欢迎广大读者批评指正（联系邮箱：jinglingyaosai@126.com）。
编者
2025年1月
主编
张 帆
副主编
蒋云飞 熊春复 李 博 彭 莉
专家顾问（排名不分先后）
张淑芳 孙洪波 何若晖 谢 琼 郭丽静 任鹏宇 蔡 琴 石润甫 李欣欣
蒋 礼 林 山 安文凤 江丽梅 孙小洁 钟嘉怡 何 超 杜明明 康文霞
主编
蒋云飞 重庆市电子学会青少年信息技术与人工智能专业委员会
张东青 辽宁省抚顺市望花区中心小学校
周 鹏 广西壮族自治区柳州市壶西实验中学
副主编
王增福 山东省莘县新城高级中学
张威亮 江西省萍乡中学
彭金飞 湖南省宁乡市回龙铺镇中心小学
王秀辉 吉林省德惠市第十一中学
张小雷 陕西省铜川市第一中学
编委（排名不分先后）
陈 毅 湖南省长沙市长郡梅溪湖中学
关亚峰 辽宁省本溪市南芬区实验小学
温钦辉 广东省兴宁市实验学校
路 涛 安徽省太和县三堂镇第四小学
杨基松 四川省广安电力职业技术学校
高彦召 河北省石家庄市鹿泉区山尹村镇龙凤湖学校
冉秋霞 重庆市西南大学附属中学校
郑 璐 湖南省长沙市自贸临空实验学校
叶 俊 安徽省芜湖市高安中心小学
黄 青 广东省深圳市宝安区海旺学校
张文宇 北京师范大学大连普兰店区附属学校
范雪莲 重庆市荣昌初级中学
周 念 重庆两江新区西大附中金州学校
熊春复 湖南省长沙铁路第一中学
刘丽彩 新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市高级中学
金光华 辽宁省抚顺市教师进修学院
李 晶 黑龙江省汤原县吉祥乡学校
杨 波 广西壮族自治区桂林市逸仙中学
鸣谢
北京中望数字科技有限公司
i3DOne社区
亲爱的读者，在数字化时代背景下，建模技术已广泛应用于各个领域，包括个性化物品设计、科学研究及创客制作活动等。若你对建模充满热情，期望掌握这项技能，本篇将为你提供从零开始的学习途径。接下来，你将步入一段神奇的创作之旅。如同传说中的神笔马良，你将拥有将脑海中的想象变为现实的“神技”，而“神笔”便是3D One软件。掌握3D One软件建模，意味着你可以将脑海中的构思呈现在现实世界中。你是否对掌握这款神奇软件充满期待？又是否担心自己学不会？无须忧虑，本书将从零开始，一步步引导你学习，从软件的下载安装到窗口组成介绍，从了解工具栏各式工具的名称到功能解析，从简单实体堆叠到草图绘制，从基础雏形到美化渲染，本篇将引领你进入建模知识丰富的社区。
现在，让我们一起踏上这段激动人心的建模之旅吧！
随着互联网技术的不断进步和科技革命的推动，教育模式也在持续创新与发展。其中，创客教育作为一种新兴的教育模式，已逐渐走入校园，成为教育体系的重要组成部分。近年来，我国众多学校纷纷设立了创客教育课程和创客教育空间，3D创意设计作为校园创客教育的核心教学内容，已深入人心。
本章我们将揭开3D创意设计的神秘面纱，带领大家一同探索3D创意设计的无限魅力。在这个过程中，我们将深入了解3D创意设计的内涵与外延，感受其独特的魅力。
3D创意设计是通过运用3D设计软件在计算机上构建3D模型，以真实地呈现脑海中构思的设计效果，如图1-1所示。它是一门涵盖数学、工程、科学和艺术等多学科的综合性课程。
图1-1
3D创意设计作为3D技术不仅应用于构建和展示3D模型、场景以及动画效果，还可用于打造真实感十足的虚拟现实体验。它不仅在3D打印技术方面有所体现，使人们能够设计并制造实体模型，而且可以通过3D打印机将数字模型转化为实物，如图1-2所示。
图1-2
在3D创意设计过程中，其核心在于“创新意识”。要打造一部优秀的3D创意设计作品，首要条件是具备出色的创新要素，而这些创新要素源于独特且高效的创意设计方法。
例如，在旧石器时代早期，石器制作相对简陋，通常通过对天然砾石的敲击和初步加工，使其形成不规则的形状，且一件石器具有多种用途。然而，进入旧石器时代中期，石器制作技术水平显著提升，加工更为精细。这种从形状简单、粗加工的石器发展到形状复杂、精加工的石器的过程，就是一种创新。图1-3所示为仿石器时代的工具。
图1-3
在3D创意设计领域，创作过程中主要有以下4种创新方法。
（1）采用新方法解决传统问题。
通过采用一种新颖的方法或技术来解决生活中普遍存在的传统问题，以取得突破性成果。例如在传统建筑领域，建筑建造依赖大量熟练的专业工人，建筑造价极高。3D打印这种新技术的出现就很好地解决了建筑造价高昂的问题，通过建筑3D打印机可以快速将设计图纸转化为实体建筑，如图1-4所示，大大减少了人力支出，降低了建筑成本。
图1-4
（2）采用传统方法解决新问题。
通过采用一种旧的方法或技术来解决随着社会发展出现的新问题。以鞋柜为例，随着时代的发展，现代人不同种类和功能的鞋子越来越多，如何高效地收纳各式各样的鞋子成为新的问题。夹子是一种传统的整理收纳工具，将之应用在新型鞋柜的设计上，就可以将平面收纳变为立体收纳，这就是采用传统方法解决新问题的优秀3D创意设计作品，如图1-5所示。
图1-5
（3）迁移传统方法解决传统问题。
通过对传统问题的共性进行分析，从不同场景中迁移解决问题的传统方法，从而赋予3D创意设计作品独特的个性、丰富的创新性及强大的实用性。以玻璃水杯为例，在日常生活中，当我们倒入热水后，用手直接拿起水杯会感到烫手。类似的问题在传统暖壶中同样存在并且已经得到解决，通过迁移暖壶所用到的空气层隔热和把手设计，就可以将玻璃水杯设计成兼顾创新和实用的新型隔热玻璃水杯，如图1-6所示。
图1-6
（4）采用新方法解决新问题。
通过发明或采用一种新颖的方法或技术来解决社会发展中产生的新问题。随着技术的进步，打印精度和分辨率不断提高，为精密工程和微型制造提供了可能。在医疗领域，生物打印技术是一种利用3D打印技术将生物材料按照设计要求一层层地堆积成特定形状的技术。提高打印精度和分辨率可以确保生物打印的准确性和可靠性，从而制造出更为精确的生物组织和器官。例如，在仿生器官模型打印中，高精度的3D打印技术可以确保器官模型的结构和功能与真实器官的接近，如图1-7所示。
图1-7
3D创意设计不只局限于以上4种方法，其创作技巧丰富多样，因此在理解3D创意设计的基础上，还需根据个人设计作品的理念，寻求更为适宜的创新策略。
创新思维是指通过新颖且独特的方式解决问题的思维过程。具备创新思维的人能够突破传统思维的限制，以非常规的视角去审视问题，提出独具特色的解决方案，从而取得富有创意、别出心裁且具有社会价值的思维成果。
3D创意设计中创新思维的主要呈现方式是通过发现生活中常见物品存在的问题，查找可能导致问题的原因，并以此为基础进行分析，最后根据分析的原因对物品进行创新，从而解决物品存在的问题，这样所形成的“发现问题—分析原因—物品创新—解决问题”过程就是创新思维过程，如图1-8所示。
图1-8
在3D创意设计过程中，通过3D作品的创作来培养学生的创新精神，而这种创新精神得益于创新思维的培养。因此，如果要设计出卓越的3D作品，就要加强对创新思维的培养，这就需要做好以下几个方面。
首先，以兴趣为切入点。正所谓兴趣乃最佳导师，所以兴趣是创新思维培养的前提。
其次，多思多想。在3D创意设计中通过多思多想启发创造性的思维方式，勇于尝试新的方法和思路，以寻求更好的解决方案。可以通过常见的头脑风暴法、逆向思维法、组合思维法、联想思维法、发散思维法和归纳思维法等思维方法去培养创新思维，如图1-9所示。
图1-9
这些思维方法各有特点，可以单独使用，也可以结合使用。具体使用哪种思维方法取决于问题的性质、目标和情境。
创新思维的培养途径和手段多种多样，涵盖教育、培训和实践等多个方面。
为优化创新思维培养，可采用一系列有效策略和方法。例如，运用开放性问题、案例分析、团队合作等方式激发创新思维；通过反思、总结和分享提升思维质量。此外，创新工具和技术亦可辅助创新思维的训练和提升。这里简要介绍头脑风暴法和六顶思考帽法。
头脑风暴法是一种激发创新思维的集体讨论方法，通过无限制地自由联想和讨论，鼓励参与者提出大量新的观点、想法和解决方案。这种方法可以促使参与者从不同的角度思考问题，从而产生创新性的解决方案，如图1-10所示。
图1-10
在3D创意设计过程中，团队可以组织头脑风暴活动，激发成员们的创新思维，共同探讨设计难题，从而提高作品的创新性和实用性。
六顶思考帽法是另一种思考方法，通过使用不同颜色的帽子代表不同的思考方法，帮助参与者从多个角度审视问题。这种方法可以引导参与者跳出常规思维，从不同角度分析问题，从而产生创新性的解决方案，如图1-11所示。
图1-11
在3D创意设计过程中，设计师可以运用六顶思考帽法，让自己从多个角度思考问题，提高设计的创新程度。
除以上方法外，随着OpenAI公司开发的聊天机器人程序ChatGPT于2022年11月30日发布，我们又多了一个贴合当今时代的用于创新技能训练的有力工具，它不但能够基于在机器模型训练阶段所见的模式和统计规律来回答问题，还能根据聊天的上下文进行互动，可以像人类一样聊天交流，甚至能完成撰写论文、邮件、文案、代码等任务。除此之外，还有国内公司自主研发的文心一言、讯飞星火等人工智能程序，与之进行人机对话，都可以快速帮助我们找到问题的解决办法，有效提升创新思维能力，如图1-12所示。
图1-12
总之，3D创意设计领域的创新思维培养需要从多个方面入手。通过激发学生的兴趣、培养多思多想的习惯、运用创新思维、开展创新技能训练等方法，培养出具备创新精神和创新能力的3D创意设计人才。
