3D-моделирование на уроках технологии на базе Точки роста

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение Средняя общеобразовательная школа №2 с. Чермен муниципального образования - Пригородный район Республики Северная Осетия-Алания.

«3D-моделирование на уроках технологии

на базе Точки роста».

Обобщение педагогического опыта работы

учителя технологии МБОУ

«СОШ №2 с. Чермен»

Кочиевой И.Т.

Владикавказ – 2021 г.

Содержание

Рецензия …………………………………………………………………………........................................................2

Аннотация и

педагогические взгляды и позиция…………………………….........................................................3

Основная часть ……………………………………………………………………..................................................5

Литература……………………………………………………………………........................................................13

Рецензия

на программу «3D-моделирование. 3Д-печать».

Для любой профессиональной деятельности человека характерны нововведения, инновации. Все это представлено учителем технологии МБОУ СОШ №2 с Чермен Кочиевой Изаурой Тамазовной в программе «3D-моделирование. 3Д-печать».

Программа 3D моделирования сейчас очень актуальна. Обучение по программе даст нашим ребятам много знаний и умений, которые будут им полезны в будущем. Во-первых, они будут проектировать предмет от идеи до его воплощения. Это один из профессиональных навыков, необходимый при проектной деятельности. Во-вторых, каждый школьник работает в большей степени самостоятельно, учитель выступает в качестве тьютора – он направляет, помогает, советует. Таким образом, повышается уровень самостоятельности, ответственности, что очень важно для современных школьников. Кроме того, программа получается интегрированной, потому что все полученные знания потом пригодятся ученикам на других предметах – геометрии, физике, математике, информатике.
Программа позволяет широко использовать на уроках проектные технологии, которые весьма востребованы в современном мире и образовании. Новые федеральные государственные стандарты требуют активного введения в школах проектной деятельности учащихся. Таким образом, программа позволяет выполнять требования стандартов, требование времени и готовить будущих специалистов, которые будут востребованы как специалисты высокого уровня.

Данная программа актуальна для учителей технологии в связи с внедрением центров «Точка Роста» и рекомендуется к использованию в ОО РСО-Алания.

Ст. преподаватель кафедры «Технологии обучения и методики преподавания предметов» Коняева Т.В.

Аннотация:

В работе раскрывается инновационная сущность 3D-моделирования. Показаны роль и возможные направления использования 3D-моделирования в образовании, так как 3D-технологии стали новым трендом образовательного процесса. Обусловлено тем, что трехмерная графика получает все большее применение в различных отраслях и сферах деятельности, знание которой становится все более необходимым для полноценного развития личности.

Ключевые слова: инновационная технология, 3D-моделирование, 3D-печать, 3D-моделирование в образовании.

Сегодня образование идет в ногу со временем, и компьютерные технологии дают для этого широкие возможности. Новые инновационные методы, формы и средства обучения создают современную среду для повышения уровня образования школьников.

Одной из новых форм обучения является применение 3D-моделирования и печати на уроках технологии, которая даёт возможность для будущих поколений реализовывать свои идеи намного эффективней, чем это происходит сейчас.

В соответствии с необходимостью реализации Федерального проекта «Современная школа» (сроки реализации 01.01.2019 – 31.12.2024 гг.) с начала текущего учебного года в стране открыты и начали функционировать Центры образования цифрового и гуманитарного профилей «Точка роста» в качестве структурных подразделений общеобразовательных организаций, осуществляющих образовательную деятельность по федеральным образовательным стандартам и направленных на формирование современных компетенций у обучающихся, в том числе по учебной дисциплине «Технология». На сегодняшний день в Республике Северная Алания открыто несколько десятков центров «Точка роста».

Педагогические взгляды и позиция:

Мой педагогический взгляд и позиция – это поиск новых, более результативных форм и методов работы с детьми, анализ учебно-воспитательного процесса, заставивший задуматься, как повысить интерес учащихся к предмету, добиться активности и творческого подхода к процессу обучения.

В результате моей работы в школе я пришла к выводу, что добиться хороших успехов в обучении можно только путем повышения интереса к своему предмету. Для этого использую на уроках современные педагогические технологии:

Предметно-ориентированная технология;

Личностно-ориентированная технология;

Партнерская технология (технология сотрудничества);

Технологии уровневой дифференциации;

Концепция укрупнения дидактических единиц;

Новые информационные технологии;

Здоровьесберегающие технологии;

Проблемное обучение;

Метод проектов;

Информационно-коммунникационные.

Профессия педагога – одна из важнейших в современном мире. Быть учителем это и почетно, и очень ответственно. Это значит быть ответственным не только перед обучающими и их родителями, но и обществом в целом. Секрет моего педагогического мастерства заключается в следующем:

-оптимизм

-требовательность

-любовь к детям

-профессиональная грамотность

-самосовершенствование

-профессионализм

-знание предмета и психологических особенностей обучающихся и т.д.

- плодотворное сотрудничество с учащимися (результат работы);

-благоприятный эмоциональный фон на уроке;

-психологический комфорт при общении учащихся с учителем;

-высокая учебная мотивация учащихся на урока.

3D-моделирование на уроках технологии

на базе «Точки роста».

В сентябре 2020 года на базе нашей школы МБОУ «СОШ №2 с. Чермен» началось внедрениея регионального проекта «Современная школа» в форме Центра образования гуманитарного и цифрового профилей «Точка роста».

Точки роста - это форма центров образования гуманитарного и цифрового профилей регионального проекта «Современная школа»,  нацеленная на уменьшение разрыва между городскими и сельскими, поселковыми школами. На базе «Точка Роста» под моим руководством впервые было создано творческое объединение «3D-моделирование».

Почему именно 3D-моделирование? Конечно же, это направление интересно, перспективно, востребовано. В настоящее время в мире, да и в России, сложно найти ту отрасль экономики, где бы не использовались 3D технологии: промышленность, концептуальное моделирование, проектирование и разработки - 42%, архитектура и строительство - 18%, товары народного потребления – 14% , медицина и здравоохранение – 6% и т.д. И с каждым годом масштабность внедрения 3D-моделирование в разные отрасли экономики только увеличивается.

Возникает целый ряд нерешённых педагогических вопросов: Как организовать обучение 3D-моделированию? С какого возраста принимать детей в творческое объединение? Какое компьютерное программное обеспечение использовать для работы?

К настоящему времени накоплен определенный опыт преподавания 3D-моделирования на факультативах в школах и в дополнительном образовании.

Интересен опыт обучения младших школьников 3D – моделированию в программной среде Autodesk Tinkercad педагогами из Кемеровского государственного университета  (Можаровыми)

Санкт-Петербургская педагогическая школа, в частности, Огановская Е.Ю., Гайсина С.В., Князева И.В. предлагают интегративный курс «Робототехника, 3D-моделирование и прототипирование в дополнительном образовании» (12 лет – Creo, 13 лет - Blender, 14 лет - Компас -3D).

Я обобщила и разработала дополнительную образовательную общеразвивающую программу «3D-моделирование. 3Д-печать».

Почему именно 3D-моделирование? Конечно же, это направление интересно, перспективно, востребовано. 3D – моделирование настолько прочно вошло в жизнь людей, что они порой даже не замечают этого.

В настоящее время в мире, да и в России, сложно найти ту отрасль экономики, где бы не использовались 3D технологии: от рекламы и киноиндустрии до дизайна интерьера и производства компьютерных игр. Именно это обуславливает актуальность изучения трёхмерной графики и процесса 3D моделирования и печати.

Что же представляет собой 3D – моделирование?

3D моделирование – это процесс формирование виртуальных моделей, позволяющий с максимальной точностью продемонстрировать размер, форму, внешний вид объекта и другие его характеристики. По своей сути это создание трехмерных изображений и графики при помощи компьютерных программ. 3D технологии позволяют представить модель со всех ракурсов и устранить недостатки, выявленные в процессе её создания. В результате трехмерного моделирования создается объемный визуальный образ желаемого объекта. Полученное изображение какого-либо предмета можно увидеть на экране монитора в различных ракурсах, при различном освещении (виртуальные 3D-модели), распечатать на 3D-принтере (аддитивные технологии), изготовить на станке с числовым программным управлением

На сегодняшнее время современное образование также немыслимо без инновационных 3 D технологий.

В предмет «Технология» вводятся новые образовательные компетенции: 3D – моделирования, прототипирование, компьютерное черчение.

Например, в качестве образовательных технологий 3D – моделирование можно применить в следующих случаях:

проведение 3D - уроков и 3D - лекций;

3D – моделирование наиболее сложного физического или химического эксперимента;

создание обучающимися собственных 3D - моделей, 3D изображений.

Применение в школе 3D технологий способствует развитию творческих способностей школьников, профориентации на инженерные и технические специальности, развитию познавательного интереса, улучшению восприятия учебного материала, концентрации внимания на учебном материале; организации внеурочной деятельности обучающихся по разным направлениям.

Основоположник научной педагогики в России, Константин Дмитриевич Ушинский, говорил, что «детская природа требует наглядности». И именно наглядность, а также информативность и реалистичность являются основными достоинствами 3D – моделирования. Его использование на уроках и во внеурочной деятельности способствует развитию интеллектуальных умений и творческих способностей школьников, а также их практической подготовке к овладению техническими специальностями, помогает ориентироваться в мире высоких технологий.

Именно здесь можно сделать свои первые шаги в области альтернативной энергетики, конструирования и управления роботами, сборки и работы с 3D принтерами, научиться азам работы с инженерной графикой и 3D – моделированием.

На сегодняшний момент разработаны различные программы для 3D моделирования. Их список постоянно пополняется, ведь компании, создающие данное ПО, хотят охватить как можно большую аудиторию потребителей, поэтому с появлением новых потребностей к специфике программы, они создают новые приложения. Среди них существуют как платные, так и бесплатные программы для 3D моделирования.

В качестве основной образовательной среды для уроков технологии и внеурочных занятиях очень хорошо подходит программы для 3D моделирования. На уроках и внеурочной деятельности я использую разработанную мной программу «Основы 3D – моделирования. 3D-печать».

Актуальность программы «3D-моделирование. 3Д-печать» состоит в том, что она направлена на овладение знаниями в области компьютерной трехмерной графики конструирования и технологий на основе методов активизации творческого воображения, и тем самым способствует развитию конструкторских, изобретательских, научно-технических компетентностей и нацеливает детей на осознанный выбор необходимых обществу профессий, как инженер- конструктор, инженер-технолог, проектировщик, дизайнер и т.д.

Работа с 3D графикой – одно из самых популярных направлений использования персонального компьютера, причем занимаются этой работой не только профессиональные художники и дизайнеры.

Данные направления ориентируют подростков на рабочие специальности, воспитывают будущих инженеров – разработчиков, технарей, способных к высокопроизводительному труду, технически насыщенной производственной деятельности.

Новизна программы «3D-моделирование. 3Д-печать» в том, что занятия по 3D моделированию помогают приобрести глубокие знания в области технических наук, ценные практические умения и навыки, воспитывают трудолюбие, дисциплинированность, культуру труда, умение работать в коллективе. Знания, полученные при изучении программы «Основы 3D –моделирования. 3D-печать», учащиеся могут применить для подготовки мультимедийных разработок по различным предметам – математике, физике, химии, биологии и др. Трехмерное моделирование служит основой для изучения систем виртуальной реальности.

Цели программы:

повышать интерес молодежи к инженерному образованию.

показать возможности современных программных средств для обработки трёхмерных изображений.

познакомить с принципами и инструментарием работы в трехмерных графических редакторах, возможностями 3D печати.

сформировать базовые навыки создания презентаций;

сформировать базовые навыки дизайн-скетчинга;

привить навыки проектной деятельности, в том числе использование инструментов планирования.

Задачи программы:

развитие творческого мышления при создании 3D моделей.

формирование интереса к технике, конструированию, программированию, высоким технологиям.

развитие логического, алгоритмического и системного мышления.

формирование навыков моделирования через создание виртуальных объектов в предложенной среде конструирования.

углубление и практическое применение знаний по математике (геометрии).

расширение области знаний о профессиях.

участие в олимпиадах, фестивалях и конкурсах технической направленности с индивидуальными и групповыми проектами.

Программа «Основы 3D моделирования. 3D-печать», рассчитана на учащихся от 12 лет, с проведением занятий 2 раза в неделю. Чем старше становится учащийся, тем сложнее мотивировать его для дальнейшего обучения в данной области. Если дети 10-12 лет с удовольствием учатся основам 3D-моделирования и прототипирования, то интерес учащихся старшего возраста постепенно угасает. Смене интересов учащегося способствует большая нагрузка, связанная с подготовкой к ЕГЭ, а также поиск жизненного пути, так как подростки задаются вопросом, а зачем же нужно то или иное занятие, какую пользу оно может принести.

При обучении 3D-технологии надо учить детей не только прототипировать и создавать 3D-объекты, но и уметь представлять свои идеи обществу, для чего и нужен элективный курс о предпринимательском аспекте технологического образования на примере 3D-технологий. Изучение предпринимательского аспекта в рамках предмета «Технология» предполагает продвижение создаваемого продукта, что невозможно без качественной презентации.

Программа  содержит 9 разделов:

1 раздел «Введение в 3D-моделирование». Знакомство с правилами поведения и техники безопасности. Усвоение терминологии 3D моделирования.

2 раздел «Черчение 2D-моделей в Paint 3D». Пользовательский интерфейс. Виды линий. Изменение параметров (редактирование по дереву). Правила введения параметров через клавиатуру. Нанесение размеров. Построение собственных моделей по эскизам. Актуальность этого раздела очевидна, т.к. в настоящее время во многих школах России упразднили такой учебный предмет, как «Черчение».

3 раздел «Построение 3D-моделей в Paint 3D». Способы задания плоскости в Paint 3D Операция выдавливания. Создание эскизов для моделирования 3D. Способы построения группы тел. Установка тел друг на друга, операция приклеивания. Элементы дизайна.

4 раздел «Урок 3D-моделирования». Знакомства с программами 3D Builder, SweetHom, SketchUp и.т.д. Создание объёмно-пространственной композиции в программе. На изучение этого раздела отводится 8 часов. За это время ребята изучают программу и выполняют практические задания.

Так, например, при изучении темы «Интерьер дома» можно использовать программу SweetHome. В данной программе учащиеся могут построить дом, создать интерьер дома и приусадебного участка. Работая с программой, ученики самостоятельно размещают окна, двери, отопительные батареи, продумывают размещение комнат в доме, их размер, подбирают мебель по размеру и цвету, украшают интерьер комнатными растениями и многое другое.

В программе SketchUp можно строить виртуальные объекты: от простых геометрических тел и чертежей до сложных 3D-моделей. Данная программа в силу своей доступности может стать незаменимой при оформлении творческих проектов. Удобный интерфейс программы на русском языке понятен для каждого учащегося, а яркие краски программы привлекают учащихся к работе.

5 раздел «Знакомство с 3D-принтером». Актуальность данного раздела очевидна, т. к. рассматриваются элементы принтера, техническое обслуживание.

С помощью 3D-принтера, печатается 3D-объект, фактически с нуля создает готовое изделие, а ранее все станки работали по принципу отрезания/отсечения лишних частей. Минимальное количество отходов делает этот процесс экологичным.

6 раздел «Освоение программ Autodesk Tinkercad и Fusion 360». Приложение Tinkercad (Тинкеркад) предлагает множество вариантов вёрстки 3Д-проектов. Можно создавать модели полностью с нуля, либо редактировать уже имеющиеся образцы. Также учащиеся изучают программу создание объёмно-пространственной композиции в программе Fusion 360.На изучение этого раздела отводится 7 часов. Вот перечень некоторых практических работ:

Создание 3 тел вращения: сфера, цилиндр, конус.

Моделирование напольной вазы.

Моделирование деталей с переменным сечением.

Создание рабочего чертежа.

7 раздел «Печать 3D моделей». Знакомство с технологиями 3D печати. Правка STL моделей. Печать на 3D принтере. Печатаем собственные детали. На изучение раздела отводится 8 часов.

3D-печать дает возможность создать трехмерный объект практически любой формы с различными физико-химическими свойствами: любого цвета, хрупкий и твердый, растворимый и нерастворимый в воде, огнеупорный, имитирующий дерево или металл, сверхпрочный. Расходный материал, применяемый в образовательном учреждении (ОУ), не токсичен.

8 раздел «Механическое устройство» Изучение на практике и сравнительная аналитика механизмов набора LEGO Education «Технология и физика». Проектирование объекта, решающего насущную проблему, на основе одного или нескольких изученных механизмов.

Демонстрация и диалог на тему устройства различных механизмов и их применения в жизнедеятельности человека. Сборка выбранного на прошлом занятии механизма с использованием инструкции из набора и при минимальной помощи наставника.

Заключительным разделом программы является «Творческие проекты», на который отводится 7 часов. Выполнение творческих заданий и мини-проектов по созданию 3D моделей в изученных редакторах и конструкторах.

По итогу учащиеся могут разрабатывать 3D детали, печатать, тестировать и оценивать их. Если что-то не получается, можно попробовать отредактировать объект. Учащимся так важно увидеть собственными глазами 3D технологии в действии и потрогать то, что создано самостоятельно с помощью компьютерной программы. Возможность материализации выполненных на компьютере объектов с помощью 3D принтера вызывает особый интерес к 3D моделированию у учащихся.

Поэтому на занятиях по трёхмерному моделированию основная часть времени отводится формированию практических навыков у учащихся. Школьники под мои руководством, а затем и самостоятельно выполняют задания по освоению технологий визуализации. Все это позволяет включать элементы 3D – моделирования и в другие разделы предметной области «Технология».

В течение учебного года у каждого учащегося образуется своя коллекция собственноручно смоделированных объектов, от простых к более сложным. Это наглядно показывает ученикам их прогресс в освоении компьютерного трехмерного моделирования и стимулирует их дальнейший рост в данном направлении. Кроме того, 3D-моделирование открывает широкие возможности для командной работы, ведь объекты, выполненные отельными учениками, можно объединять в целостные композиции.

Список использованной литературы

1.Указ Президента Российской Федерации от 7 мая 2018 г. № 204 «О национальных целях и стратегических задачах развития Российской Федерации на период до 2024 года».

2.Режим-Области применения 3D-моделирования [Электронный ресурс].доступа:http://www.k5.by/uslugi_16/article/razrab_po_04_3dmodelirovanie.shtm

3.Петров Е.Г. Использование технологии 3d моделирования в обучении. Режим доступа: https://docplayer.ru/46727412-Ispolzovanietehnologii-3d-modelirovaniya-v-obuchenii.html.-[Электронный ресурс].

4.Тенденции и перспективы технологического образования [Электронный Режим доступа: http://docplayer.ru/43835229-Tendencii-i-perspektivytehnolo-gicheskogo-obrazovaniya.html.-ресурс].

5.Bill Mannel 3D-моделирование и высокопроизводительные вычисления Режим доступа:-(HPC) в разработке новых продуктов. [Электронный ресурс]. https://habr.com/ru/ company/hpe/blog/327222.

6.Огановская Е.Ю. Робототехника, 3D-моделирование и прототипирование на уроках и во внеурочной деятельности: 5-7, 8 (9) классы / Е.Ю. Огановская, С.В. Гайсина, И.В. Князева. – СПб.: КАРО, 2017. – 256 с.

7.http://www.123dapp.com/design дата обращения 04.10.2021)

8. http://www.autodesk.com/products/fusion-360/learn-training-tutorials (дата обращения 04.10.2021)

9.http://www.123dapp.com/design (дата обращения 04.10.2021)

10. https://www.youtube.com/watch?v=w_X2uoD_UKI(дата обращения 04.10.2021)

11. https://www.youtube.com/watch?v=KK_g_jiJl0A (дата обращения 11.10.2021)

12. https://www.youtube.com/watch?v=hHXHiboMyaU (дата обращения 11.10.2021)

13. http://autodeskeducation.ru/winterschool2016/masterclasses/ (дата обращения 11.10.2021)

14. http://make-3d.ru/articles/chto-takoe-3d-pechat/ (дата обращения 14.10.2021)

15. https://www.youtube.com/watch?v=EQ-W4qxF5Sk ​​​​​​​(дата обращения 14.10.2021)