Методическая разработка учебного занятия на тему «Создание 3d-модели в Open Scad»
Муниципальное казенное учреждение дополнительного образования
«Детско-юношеский центр «Радуга» р.п. Каргаполье
МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА
учебного занятия
на тему:
«Создание 3d-модели в Open Scad»
Разработал:
Бояркина Юлия Леонидовна, педагог дополнительного образования | |
|
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Актуальность.
В настоящее время развиваются виртуальная и дополненная реальности. Практически для каждой перспективной позиции будущего крайне полезны будут знания из области 3D-моделирования, основ программирования, компьютерного зрения и т. п.
Трёхмерная графика активно применяется для создания изображений на плоскости экрана или листа печатной продукции в науке и промышленности, например в системах автоматизации проектных работ (САПР; для создания твердотельных элементов: зданий, деталей машин, механизмов), архитектурной визуализации (сюда относится и так называемая «виртуальная археология»), в современных системах медицинской визуализации.
В ходе занятия учащиеся познакомятся с программой для трехмерного моделирования Open Scad, создадут трехмерные объекты.
Методическая цель разработки: систематизация и обобщение педагогического опыта в области проектирования учебного занятия.
Данная методическая разработка направлена на развитие интереса учащихся к программам 3д-моделирования..
Планируемые результаты занятия определены через формирование личностных, метапредметных и предметных результатов. Универсальные учебные действия (УУД), используемые в технологической карте занятия представлены в Приложении 1.
Практическая значимость методической разработки состоит в том, что в ней определены организационные условия проведения занятия, содержание учебного материала, подобраны оптимальные формы, методы и средства обучения, которые могут быть использованы другими педагогами.
ПЛАН-КОНСПЕКТ
занятия
Тема занятия: «Создание 3d-модели в Open Scad» (2 часа.)
Тип занятия: изучение и первичное закрепление новых знаний и способов деятельности
Цель занятия: познакомить с программой Open Scad , научить создавать 3д объекты.
Задачи:
Обучающая: - Научить работать в программах для трёхмерного моделирования;
Развивающая: - Формировать интерес к техническим знаниям; развивать умение практического применения полученных знаний, навыки самоконтроля, общения в группе при выполнении работы;
Воспитывающая:- Воспитывать положительной мотивации к трудовой деятельности.
Планируемые результаты
Личностные - умение высказывать и | Метапредметные Познавательные: - умение находить и обобщать полученную информацию по теме занятия; - умение анализировать ситуацию и предлагать собственное решение проблемы. Регулятивные: - умение выполнять учебное задание в соответствии с целью; - умение планировать деятельность по достижению поставленной цели; - умение контролировать свои действия Коммуникативные: - умение общаться и согласовывать позиции; - умения контролировать действия партнера и работать в группе | Предметные - узнают программы для трехмерного проектирования; - научатся самостоятельно выполнять работу; - получат возможность использовать полученные знания при выполнении работы |
Формы организации познавательной деятельности учащихся: фронтальная, индивидуально-групповая
Методы и приемы:
- словесные – рассказ,
- наглядные – демонстрация образцов и приемов работы, просмотр презентации;
- практическая деятельность.
Оборудование и материалы:
Листы бумаги, маркеры, клей, ноутбуки, 3д-принтер.
Межпредметные связи: черчение
Структура занятия
№ | Этапы занятия | Время |
1 | Подготовительный (орг. момент) | 10 минут |
2 | Основной | 28-30 минуты |
3 | Практический | 35 минут |
4 | Заключительный | 15 минут |
| Всего | 90 мин. |
Предварительная подготовка
В помещении оформлена выставка геометрических тел (конус, цилиндр, призма, шар, пирамида).
Технологическая карта занятия
Этапы занятия | Деятельность педагога | Деятельность учащихся | Формы организации познавательной деятельности | Образовательный результат |
1. Подготовительный этап | ||||
1.Организационный момент Задача: создание положительно го эмоционального настроя на усвоение материала. | 1. Приветствует 2. Проверяет их готовность к занятию | 1. Приветствуют 2. Концентрируют внимание | Фронтальная форма | Полная готовность учащихся к работе. Быстрое включение в деловой ритм. Личностные УУД 3 Коммуникативные УУД 2 |
2.Актуализация субъективного опыта Задача: активизация личного опыта учащегося и использование его в обучении; оценка педагогом уровня подготовленности учащихся. | 1.Организует положительный эмоциональный настрой на работу. 2. Задает вопросы | 1Положительно настраиваются на занятие 2Отвечают на вопросы | Фронтальная Психологический настрой | Положительный настрой Быстрое включение в работу. Активизация имеющихся знаний и умений. Личностные УУД 1 Коммуникативные УУД 2 Регулятивные 7 |
3.Изучение новых знаний 3.1. Вводная беседа Задача: подготовка к осознанному восприятию материала, стимулирование познавательного интереса. | 1. Актуализирует знания и опыт учащихся по теме «Создание трехмерных объектов», используя презентацию по теме | Слушают объяснение педагога. Создают конус, цилиндр из бумаги. | Фронтальная | Активизация имеющихся знаний и умений. Развитие внимания, умение работать с источниками Познавательные УУД 2 Регулятивные УУД 7 Коммуникативные УУД 2 Личностные УУД 1,2,3 |
2. Основной этап | ||||
3.2. анализ геометрических тел Задача: систематизировать знания, полученные ранее | Организует показ и анализ геометрических тел. Задает вопросы | 1. Отвечают на вопросы 2. Анализируют, обобщают, делают выводы. | Фронтальная | Анализ геометрических тел Познавательные УУД 1,2 Регулятивные УУД 2 Коммуникативные УУД 2,3 Личностные УУД 1 |
3.3. Изучение основных команд Задача: Изучение команд для создание 3д объекта; | Показывает объекты. Называет основные команды для создания объектов. 2. Отвечает на возникшие вопросы | 1. Записывают основные команды 2. Задают вопросы | Фронтальная | Написание команд Познавательные УУД 1,2 Регулятивные УУД 2,3,4,6 Коммуникативные УУД 2,4 Личностные УУД 1 |
4. Первичная проверка понимания изученного Задача: Содействие осмыслению учащимися полученных знаний | Организует осмысление учащимися полученных знаний и содействует овладению ими способов деятельности Задает вопросы | Отвечают на вопросы | Фронтальная | Первичное закрепление. Познавательные УУД 1,2,3 Регулятивные УУД 2,5,7 Коммуникативные УУД 2,3,4 Личностные УУД 1,2,3 |
5. Закрепление изученного 5.1.Физминутка Задача: снять умственное напряжение, дать детям небольшой отдых | 1. Организует отдых учащихся. | 1.Обучающиеся выполняют движения. | Фронтальная | Коммуникативные УУД 3,4 |
5.2.Самостоятельная практическая работа Задача: применить полученные знания на практике | 1.Проверяет организованность начала работы учащихся, организацию рабочих мест, соблюдение правил техники безопасности; 2. Проводит целевые обходы. 3.Проверяет правильности использования учащимися технологических карт | Выполняют практическое задание Сравнивают созданный объект с геометрическим телом | Индивидуальная Самостоятельная работа по технологической карте (Приложение 2) | Выполнение задания Познавательные УУД 1,2,3 Регулятивные УУД 2,5,7 Коммуникативные УУД 2,3,4 Личностные УУД 1,2,3 |
3. Заключительный этап | ||||
6. Обобщение и систематизация знаний Задача: обобщить и систематизировать полученные знания | 1. Обобщает знания учащихся | 1. Обобщают, делают выводы. | Фронтальная | Обобщение знаний Личностные УУД 1,2 Познавательные 2 Регулятивные УУД 4.6,7 Коммуникативные УУД 1,2 |
7. Информация о домашнем задании задача: сообщить учащимся о домашнем задании, разъяснить методику его выполнения | 1.Сообщает учащимся о домашнем задании, разъясняет методику его выполнения. | 1.Беседуют с педагогом по поводу домашнего задания | Фронтальная | Умение самостоятельно, с учётом своих возможностей составить команды для создания 3д объекта Личностные УУД 1,2,3 Познавательные 1,2,3 Регулятивные УУД 1,2,3,7 Коммуникативные УУД 1,2 |
8. Рефлексия Задача: самооценка деятельности | 1. Осуществляет оценку ЗУН, рефлексию и организует самооценку, саморефлексию учащихся. | 1. Проводят самооценку усвоения знаний, саморефлексию (Приложение 3) | Индивидуальная Коллективная | Овладение способами самооценки и саморефлексии Познавательные 2 Личностные УУД 1,2,3 Коммуникативные УУД 3,4 Регулятивные 6,7 |
9. Подведение итогов Задача: анализ и оценка деятельность учащихся, создание ситуации успеха. | 1.Подводит итоги занятия, оценивает работу, отмечает лучшие работы и типичные ошибки | 1. Проводят само и взаимоконтроль. 2.Беседуют с преподавателем. 3. Убирают рабочие места. | Коллективная Организация мини выставки | Познавательные УУД 2 Регулятивные УУД 6,7 Коммуникативные УУД 2,4 Личностные УУД 3 |
ХОД ЗАНЯТИЯ
I.Подготовительный этап
1. Организационный момент
Подготовка готовности детей к занятию.
2. Актуализация субъективного опыта
Где приходилось слышать слова 3д?
3D - трёхмерная графика
Трёхмерная графика (от англ. 3 Dimensions - рус. 3 измерения) - раздел компьютерной графики, совокупность приемов и инструментов (как программных, так и аппаратных), предназначенных для изображения объёмных объектов.
Трёхмерное изображение на плоскости отличается от двумерного тем, что включает построение геометрической проекции трёхмерной модели сцены на плоскость (например, экран компьютера) с помощью специализированных программ.
Трехмерная модель
Модель может как соответствовать объектам из реального мира (автомобили, здания, ураган, астероид), так и быть полностью абстрактной.
Применение
1. Трёхмерная графика активно применяется для создания изображений на плоскости экрана или листа печатной продукции в науке и промышленности, например в системах автоматизации проектных работ (САПР; для создания твердотельных элементов: зданий, деталей машин, механизмов), архитектурной визуализации (сюда относится и так называемая «виртуальная археология»), в современных системах медицинской визуализации.
2. Самое широкое применение - во многих современных компьютерных играх.
3. Также как элемент кинематографа, телевидения, печатной продукции.
Программное обеспечение
Программные пакеты, позволяющие создавать трёхмерную графику, то есть моделировать объекты виртуальной реальности и создавать на основе этих моделей изображения, очень разнообразны.
Последние годы устойчивыми лидерами в этой области являются коммерческие продукты, такие как:
Autodesk 3D Studio Max
Autodesk Maya
Autodesk Softimage
В отличие от большинства бесплатных программ для создания 3D-моделей (таких как известное приложение Blender), OpenSCAD фокусируется на аспектах САПР, а не на художественных аспектах 3D-моделирования. Таким образом, это может быть приложение, которое вы ищете, когда вы планируете создавать 3D-модели деталей машин, но, вероятно, не инструмент для создания компьютерных анимационных фильмов.
Получение трехмерного изображения на плоскости
Моделирование - создание трёхмерной математической модели сцены и объектов в ней.
Текстурирование - назначение поверхностям моделей растровых или процедурных текстур (подразумевает также настройку свойств материалов - прозрачность, отражения, шероховатость и пр.).
Рендеринг (визуализация) - построение проекции в соответствии с выбранной физической моделью.
Вывод полученного изображения на устройство вывода - дисплей или принтер.
3D-принтер
Устройство, использующее метод создания физического объекта на основе виртуальной 3D-модели.
3D-печать может осуществляться разными способами и с использованием различных материалов, но в основе любого из них лежит принцип послойного создания (выращивания) твёрдого объекта.
Задание: склеить из листа бумаги конус, цилиндр, предварительно начертив развертку.
II. Основной этап
3.2. анализ геометрических тел
Учащиеся анализируют, как могут быть получены цилиндр, конус, призма.
3.3. Изучение основных команд
Параллелепипед с длинами сторон по X, Y, Z соответственно 10, 20, 30 в мм: cube( size=[10,20,30], center=true ); true/false - располагать по центру или в положительных полуосях. Короткие варианты написания кода: cube( [10, 20, 30], true ); cube( [10, 20, 30] ); если последний параметр не указан принимает значение false a = [10, 15, 20]; cube(a); здесь a - параметр (матрица) содержит в себе значение сторон cube( 5 ); куб стороной 5мм в положительных полуосях; |
|
Сфера радиусом 8 мм, с разным разрешением $fn. sphere(r=8, $fn=100); // Полное написание sphere(8, $fn=20); // Короткое написание sphere(8, $fn=4); sphere(8, $fn=5); Центр сферы всегда в начале координат |
|
Через цилиндр можно задать конус, усечённый конус, пирамиду, усечённую пирамиду. Первый параметр высота цилиндра, следующие это нижний радиус, верхний радиус, центровка и число граней $fn. cylinder(h=10, r1=8, r2=5, center=true, $fn=100); // полное написание cylinder(10, 8, 0, true, $fn=100); // краткое написание cylinder(10, 8, 8, true, $fn=100); cylinder(10, 8, 5, true, $fn=4); Варианты написания: cylinder(h=10, d1=16, d2=10, true, $fn=100);// через диаметры оснований cylinder(h=10, r1=8, d2=10, true, $fn=100);// через радиус и диаметр оснований cylinder(h=10, r=8, true, $fn=100);// если нужен просто цилиндр |
|
| |
4. Первичная проверка понимания изученного
Какие команды используются для создания параллелепипеда, призмы, пирамиды, конуса, шара?
5. Закрепление изученного
5.1. Физминутка
Физкультминутка (1 мин)
Мы все вместе улыбнемся,
Подмигнем слегка друг другу,
Вправо, влево повернемся
И кивнем затем по кругу.
Все идеи победили,
Вверх взметнулись наши руки.
Груз забот с себя стряхнули
И продолжим путь науки.
Упражнение в группе «Кто быстрее?»
Группа должна быстро, без слов построить, используя всех игроков команды, следующие фигуры: квадрат, треугольник, птичий косяк, букву.
5.2. Самостоятельная практическая работа.
- Организация рабочего места.
- Соблюдение правил техники безопасности.
- Самостоятельная практическая работа
1. Создать в программе Open Scad трехмерные объекты (не менее трех) .
2.Провести визуализацию объекта (rendering)
3.Сохранить фал в формате STL для печати на 3д-принтере.
III. Заключительный этап
6. Обобщение и систематизация знаний.
- Что нового вы узнали?
- Какую программу использовали для создания 3д-объектов?
- Где в жизни мы можем встретить трехмерные изображения?
- Какой принцип печати физического объекта лежит в основе 3D печати?
7. Информация о домашнем задании
Создать из бумаги объемное тело, состоящее из комбинации геометрических тел.
8. Рефлексия .
- Что вам больше всего понравилось на занятии?
- Какие трудности у вас возникли?
- Где в жизни вам могут пригодиться полученные знания?
9. Подведение итогов занятия.
Информационные ресурсы:
1. https://xn--j1ahfl.xn--p1ai/library/konspekt_uroka_3d_modelirovanie_183108.html
Приложение 1
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД | Коммуникативные УУД |
Самоопределение (мотивация учения, формирование основ гражданской идентичности личности). Смыслообразования(«какое значение, смысл имеет для меня учение», и уметь находить ответ на него). Нравственно-этического оценивания (оценивание усваиваемого содержания, исходя из социальных и личностных ценностей, обеспечивающее личностный моральный выбор). | Планирование (определение цели, функций участников, способов взаимодействия). Постановка вопросов (инициативное сотрудничество в поиске и сборе информации). Разрешение конфликтов (выявление, идентификация проблемы, поиск и оценка альтернативных способов разрешения конфликта, принятие решения и его реализация). Управление поведением партнёра точностью выражать свои мысли (контроль, коррекция, оценка действий партнёра умение с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли). |
Познавательные УУД | Регулятивные УУД |
1. Общеучебные - формулирование познавательной цели; - поиск и выделение информации; - знаково-символические - моделирование 2. Логические - анализ с целью выделения признаков (существенных, несущественных) - синтез как составление целого из частей, восполняя недостающие компоненты; - выбор оснований и критериев для сравнения, сериации, классификации объектов; - подведение под понятие, выведение следствий; -установление причинно-следственных связей; - построение логической цепи рассуждений; - доказательство; - выдвижение гипотез и их обоснование. 3. Действия постановки и решения проблем: - формулирование проблемы; - самостоятельное создание способов решения проблем творческого и поискового характера. | 1. Целеполагание (постановка учебной задачи на основе соотнесения того, что уже известно и усвоено учащимися, и того, что ещё неизвестно). 2. Планирование (определение последовательности промежуточных целей с учётом конечного результата; составление плана и последовательности действий). 3. Прогнозирование (предвосхищение результатами уровня усвоения, его временных характеристик). 4. Контроль (в форме сличения способа действия и его результата с заданным эталоном с целью обнаружения отклонений и отличий от эталона) 5. Коррекция (внесение необходимых дополнений и корректив в план и способ действия в случае расхождения эталона, реального действия и его продукта). 6. Оценка (выделение и осознание учащимися того, что уже усвоено и что ещё подлежит усвоению, осознание качества и уровня усвоения). 7. Волевая саморегуляция (способность к мобилизации сил и энергии; способность к волевому усилию – к выбору в ситуации мотивационного конфликта и к преодолению препятствий). |
Приложение 3
Рефлексия