Основы 3d моделирования и 3d печати «Новые технологии»»

Дополнительная общеобразовательная общеразвивающая программа

технической направленности по «основам 3d моделирования и 3d печати «Новые технологии»»

Возраст обучающихся: 14-15 лет

Срок реализации: 2 года

Автор-составитель:

Кузнецов Иван Андреевич

г. Волгоград, 2022

Раздел № 1. Комплекс основных характеристик дополнительной общеразвивающей программы. Пояснительная записка

Данная программа – нормативный документ, определяющий содержание образования и технологии его передачи. В основе этой программы 3d моделирование и 3d-печать или «аддитивное производство» - процесс создания цельных трехмерных объектов практически любой геометрической формы на основе цифровой модели. 3D-печать основана на концепции построения объекта последовательно наносимыми слоями, отобра­жающими контуры модели. Фактически, 3D-печать является полной противоположностью таких традиционных методов механического производства и обработки, как фрезеровка или резка, где формирование облика изделия происходит за счет удаления лишнего материала, т.н. «субтрактивное производство».

Направленность программы «основы 3d моделирования и 3d печати «Новые технологии»» - Программа 3D-моделирования разработана для погружения школьников в мир аддитивных технологий. Программа включает в себя изучение основ 3D-моделирования (при помощи программы «Blender» и др.) и 3D-печати (через изучение строения и принципов работы 3D принтера).

создание мотивационной образовательной среды, для профессио­нальной ориентации и развитие у обучающихся технического мышления средствами проек­тирования и изготовления изделий в программной среде для обработки изображений, по­строения рабочих моделей и настройка управляющих программ.

Актуальность программы .Актуальность данной программы заключается на анализе спроса на дополнительные образовательные услуги. Современные графические программы значительно ускоряют процесс проектирования позволяя оперативно создавать, вносить коррективы и визуализировать объекты. Сформиро­ванные информативно-коммуникативные компетенции и умения, связанные с работой в гра­фических программах и редакторах, будут полезны обучающимся для получения таких про­фессий, как инженер-проектировщик, станочник, инженер-конструктор.

Отличительные особенности

В процессе реализации программы учащихся получают возможность изучить принци­пы, методы и приемы создания трехмерных моделей, освоить навыки 3D-моделирования, проектирования и построения собственных моделей, подготовки (оптимизации) их для трех­мерной печати, с последующей печатью на 3D-принтере.

Для создания твердотельных трехмерных объектов, с последующей печатью на 3D- принтере, используется специальное программное обеспечение, которое позволяет обучаю­щимся освоить основные методы моделирования: конструктивный блочная геометрия и экс­трузия (выдавливание) двухмерных контуров

Педагогическая целесообразность. Программа имеет техническую направленность и способствует развитию творческих способностей, удовлетворению индивидуальных потребностей учащихся, проявивших интерес к 3d моделированию, овладению основными приемами и способами работы на работы на 3d принтере, в том числе учащихся с ОВЗ.

В процессе работы в блочном моделировании учащиеся имеют возможность создать сложную сцену или объект. С помощью экструзии де­ти учатся представлять модели или поверхности имитирующие различную структуру мате­риалов. В программе предусмотрено выполнение школьниками творческих проектных работ, включающих в себя все этапы создания трехмерного объекта: моделирование, подготовка к печати и печать. В ходе проектной работы ученик может не только показать все, чему научился за год обучения, но и воплотить в жизнь свои творческие задумки.

Программа включает в себя практическое освоение технологий печати, формирования объемных моделей, программных средств для работы с 3D моделями, основ векторной гра­фики, конвертирования форматов, практическое занятие. Кроме того, во время занятий про­исходит изучение 3D принтера и создание авторских моделей и их печать, знакомство с воз­можностями 3D сканера, программных средства для работы с 3D сканером.

Образовательная дополнительная программа «основы 3d моделирования и 3d печати «Новые технологии»» - технического направления носит индивидуальный и групповой характер обучения.

Отличительной особенностью данной дополнительной образовательной программы от уже существующих образовательных программ – это комплексное решение задач:

развитие конструкторских, инженерных и вычислительных навыков;

развитие у учащихся технического творческого мышления;

обучение школьников основам трехмерного моделирования;

обучение школьников основам эксплуатации 3D-принтеров и соответствующего про­граммного обеспечения;

обучение школьников создавать и вести проекты от идеи до готового продукта;

научить применять знания, умения и навыки, полученные при изучении других пред­метов: математики, физики, информатики, технологии; развить умение собирать, ана­лизировать и систематизировать информацию;

- развитие индивидуальных и технических способностей обучающихся через овладение обучающимися знаниями, умениями и навыками выполнения 3d моделирования в программе Blender,

Адресат программы. Программа рассчитана на учащихся 14-15 лет.

Уровень программы. Программа предназначена для учащихся 7-8 классов. Возраст детей 14-15 лет.

Обучение 3d моделированию и 3d печати предполагает решение следующих основных задач – задачи обучения: развить у учащихся техническое творческое мышление. программа составлена на 1 год обучения, предполагает занятие один раз в неделю. 

Форма обучения очная.

Режим занятий

34 часа в год

1 час в неделю

Особенности организации образовательного процесса. Состав группы постоянный, занятия групповые, виды занятий по программе(лекции, практические занятия, мастер-классы ).

Цель программы – создание мотивационной образовательной среды, для профессио­нальной ориентации и развитие у обучающихся технического мышления средствами проек­тирования и изготовления изделий в программной среде для обработки изображений, по­строения рабочих моделей и настройка управляющих программ.

Задачи программы:

Обучающие:

научить школьников основам трехмерного моделирования;

научить школьников основам эксплуатации 3D-принтеров и соответствующего про­граммного обеспечения;

научить школьников создавать и вести проекты от идеи до готового продукта;

научить применять знания, умения и навыки, полученные при изучении других пред­метов: математики, физики, информатики, технологии; развить умение собирать, ана­лизировать и систематизировать информацию;

Развивающие:

развить конструкторские, инженерные и вычислительные навыки;

развить у учащихся техническое творческое мышление;

Просветительские:

побудить у учеников интерес к техническому творчеству;

рассказать о использовании аддитивных технологиях в техническом творчестве как о самостоятельном предмете и как о приложении к другим предметам и видам техниче­ского творчества;

донести до школьников престижность и значимость работы в сфере высоких техноло­гий;

Воспитательные:

научить школьников эффективно работать как лично, так и в команде;

сформировать у учащегося адекватное отношение к командной работе, без стремления к соперничеству;

развить у учеников чувство взаимопомощи.

Учебно-тематический план

Содержание программы

Вводное занятие. История развития 3D-технологий. Техника безопасности -1 ч.

История возникновения аддитивных технологий и ЗИ-технологий. Техника безопас­ности. Перспективы отрасли. -1 ч.

Прикладное 3D-моделирование. Средства и особенности ЗИ-моделирования -1 ч.

Существующие доступные средства 3D-моделирования. Особенности прикладного 3D-моделирования -1 ч.

Знакомство с программным обеспечением для 3D-моделирования -2 ч.

Запуск программы, знакомство с интерфейсом и инструментарием -1 ч.

Практическая работа: интуитивное создание простейших 3D- моделей. Наглядный разбор ошибок. 1 ч.

Знакомство с 3D-принтером -2 ч.

Практическая работа: Запуск и калибровка 3D-принтера - 1 ч.

Практическая работа: Заправка пластика и подготовка к печати -1 ч.

Элементарные геометрические фигуры - 5 ч.

Обсуждение простейших геометрических форм, их параметров и способов моделиро­вания -1 ч.

Практическая работа: моделирование простейших геометрических фигур (шар, куб, параллелепипед, цилиндр, конус и пр.) -1 ч.

Практическая работа: печать простейших геометрических фигур.

Определение проблем при печати различных фигур - 1 ч.

Преобразование объектов - 5 ч.

Изучение способов преобразования (перемещение, масштабирование, поворот, растя­жение-сжатие, дублирование) — 1 ч.

Практическая работа: применение способов преобразования (перемещение, масшта­бирование, поворот, растяжение-сжатие, дублирование) при трехмерном моделирова­нии -1 ч.

Практическая работа: моделирование и печать молекулы воды - 1 ч.

Практическая работа: моделирование и печать чашки - 1 ч.

Проверочная работа «Моделирование и печать простейших фигур по образцу» -1 ч.

Особенности кривых -2 ч.

Знакомство с кривыми в трехмерном пространстве -1 ч.

Практическая работа: моделирование и печать шахматных фигур -1 ч.

Виды и назначение модификаторов — 5 ч.

Изучение свойств и назначений модификаторов (на примере «Отражение», «Подраз­деление поверхности», «Винт», «Массив») -1 ч.

Проверочная работа: применение свойств и назначений модификаторов при трехмер­ном моделировании -1 ч.

Проверочная работа «Моделирование и печать фигур по образцу» -1 ч.

Изучение модификатора «Логический» -1 ч.

Практическая работа: моделирование и печать головки сыра (с применением модифи­каторов) -1 ч.

Проверочная работа «Применение модификаторов при создании сложных объектов» -1 ч.

Практическая работа: печать моделей, полученных в ходе проверочной работы «Применение модификаторов при создании сложных объектов» -1 ч.

Режим «Скульптинг» -2 ч.

Знакомство с инструментарием режима «Скульптинг» -1 ч.

Практическая работа: создание и печать моделей с применением режима «Скуль­птинг» -1 ч.

Текстовые инструменты -2 ч.

Создание текстовых моделей с применением 3D-технологий - 1 ч.

Практическая работа: создание и печать текстовых моделей -1 ч.

Проверочная работа «Самостоятельное корректирование и печать готовой модели» -1 ч.

Настройка мира, визуализация -8ч.

Цветные фигуры -1 ч.

Практическая работа: моделирование цветных фигур -1 ч.

Материалы и текстурирование -1 ч.

Практическая работа: применение материалов и текстурирования -1 ч.

Источники света -1 ч.

Практическая работа: выставление источников света -1 ч.

Визуализация -1 ч.

Практическая работа: визуализация — 1 ч.

Разработка итогового проекта -4 ч.

Проектная деятельность в 3D-моделировании -1 ч.

Разработка идей (мозговой штурм) -1 ч.

Практическая работа: моделирование проекта -1 ч.

Практическая работа: печать модели проекта - 1 ч

Подведение итогов работы, итоговое тестирование -1 ч.

Проведение итогового теста, подведение итогов, приглашение учащихся продолжить обучение -1 ч.

Целью обучения по курсу «3d моделирование и 3d печати «Новые технологии»» является - формирование знаний, первоначальных умений и навыков, а также обеспечение всестороннего развития личности подростка.

Обучение предполагает решение следующих задач:

научить школьников основам трехмерного моделирования;

научить школьников основам эксплуатации 3D-принтеров и соответствующего про­граммного обеспечения;

научить школьников создавать и вести проекты от идеи до готового продукта;

научить применять знания, умения и навыки, полученные при изучении других пред­метов: математики, физики, информатики, технологии; развить умение собирать, ана­лизировать и систематизировать информацию;

Программа включает:

пояснительную записку;

перечень знаний и умений формируемых у воспитанников;

календарно-тематическое планирование занятий.

Воспитанники должны -

Знать:

основы компьютерных технологий;

возможности использования компьютеров для поиска, хранения, обработки и передачи информации, решения практических задач.

основные правила создания трехмерной модели реального геометрического объекта;

историю возникновения 3D-печати, особенности ее развития, существующие технологии;

принципы работы с 3D-графикой;

основные этапы создания 3D-модели;

различные виды ПО для управления 3D-принтером и для создания 3D-моделей;

интерфейс программы «Blender»;

интерфейсы основных программ, необходимых для осуществления #d-печати;

базовые настройки 3D-принтера, их влияние на конечный результат и особен­ности подбора под разные 3D-модели;

Воспитанники должны

Уметь:

работать с персональным компьютером на уровне пользователя;

уметь выбрать устройства и носители информации в соответствии с решаемой задачей.

пользоваться редакторами трехмерной графики «Blender», «3D-MAX» и др.;

создавать трехмерные модели с помощью программы «Blender» и адаптировать их для 3D-печати;

включать и выключать 3D-принтер. Запускать печать. Снимать готовое изделие с рабочего стола;

подбирать настройки печати необходимые для данной конкретной задачи;

ставить и решать элементарные задачи, требующие технического решения;

пользоваться электрооборудованием с соблюдением норм техники безопасно­сти и правил эксплуатации;

Планируемые результаты

Воспитанники должны освоить, отработать и закрепить следующие -

Навыки:

работать с персональным компьютером на уровне пользователя;

уметь выбрать устройства и носители информации в соответствии с решаемой задачей.

пользоваться редакторами трехмерной графики «Blender», «3D-MAX» и др.;

создавать трехмерные модели с помощью программы «Blender» и адаптировать их для 3D-печати;

включать и выключать 3D-принтер. Запускать печать. Снимать готовое изделие с рабочего стола;

подбирать настройки печати необходимые для данной конкретной задачи;

ставить и решать элементарные задачи, требующие технического решения;

пользоваться электрооборудованием с соблюдением норм техники безопасно­сти и правил эксплуатации;

Формы организации учебной деятельности:

индивидуальная;

коллективная (звеньевая).

Критерии и показатели оценки знаний воспитанников.

Прямые:

теоретический уровень знаний;

применение полученных знаний на практике;

соблюдение технических и технологических требований;

качество изготовления изделия - по внешнему виду готового изделия;

изготовление изделия в установленные нормы времени;

соблюдение правил техники безопасности, пожарной и электробезопасности, производственной санитарии и охраны среды.

Косвенные:

экономия материалов;

познавательная активность и творческий подход;

самостоятельность;

партнёрские отношения при совместной работе.

Раздел № 2. Комплекс организационно-педагогических условий, включающий формы аттестации

Условия реализации программы

Материально-техническое обеспечение дополнительной общеобразовательной программы: Отдельный кабинет, который отвечает требованиям санитарии и противопожарной безопасности- 3D-принтер «CubeX Trio», Ноутбук , Мышь

Информационное обеспечение дополнительной общеобразовательной программы – видео-, фото-, интернет источники; Программа предусматривает использование интернет-ресурсов (видеоматериалов, мастер-классов)

Кадровое обеспечение дополнительной общеобразовательной программы: Педагог дополнительного образования, занятый в реализации программы, имеет высшее профессиональное педагогическое образование, прошедший медицинский осмотр

Планируемые результаты

Личностными результатами освоения учащимися курса являются:

проявление познавательных интересов и активности в данной области;

развитие трудолюбия и ответственности за качество сво­ей деятельности;

овладение установками, нормами и правилами научной организации умственного труда;

становление самоопределения в выбранной сфере буду­щей профессиональной деятельности;

развитие самостоятельности и личной ответственности в деятельности.

бережное отношение к природным и хозяйственным ре­сурсам;

готовность к рациональному ведению домашнего хозяй­ства;

проявление технико-технологического и экономическо­го мышления при организации своей деятельности.

Метапредметными результатами освоения курса являются:

алгоритмизированное планирование процесса познавательно-технической деятельности;

определение адекватных имеющимся организационным и материально-техническим условиям способов решения учебной или трудовой задачи на основе заданных алгоритмов;

комбинирование известных алгоритмов технического и технологического творчества в ситуациях, не предполагающих стандартного применения одного из них;

проявление инновационного подхода к решению практических задач в процессе моделирования изделия или технологического процесса;

Предметными результатами освоения курса являются:

- знание классификации 3d принтеров,

- эволюцию инструментов, приспособлений и материалов для печати

- правила безопасности труда;

- способы выявления потребностей общества в товарах и услугах;

- основные законы построения композиции;

- знакомство с творческими профессиями технического характера.

Календарно-учебный график

Сентябрь 2022- июнь 2023 года

Форма аттестации

С целью определения результативности обучения по программе применяются следующие виды контроля:

- вводный – на первом занятии при поступлении на обучение;

- текущий – после изучения одной или нескольких тем;

- итоговый – по окончании обучения по программе.

Подведение итогов проводится в вариативных формах:

- беседа;

- выставка, анализ;

-  самостоятельная творческая работа;

- практическая работа;

- защита творческой работы.

Оценочные материалы. 

Оценка деятельности учащихся по программе осуществляется в конце.каждого полугодия. Работы оцениваются по следующим критериям 

Формы подведения итогов: · выставки.защита творческих проектов

Контроль выполнения программы осуществляется по следующим параметрам качества:

1. степень самостоятельности учащихся при выполнении заданий;

2. характер деятельности (репродуктивная, творческая);

3. качество выполняемых работ и итогового проекта

Методические материалы

Педагогически грамотный и методически обоснованный процесс обучения может стать удачным началом формирования личности, способной к творческому развитию и саморазвитию. Особенно важно обеспечить на данном этапе организацию образовательного процесса так, чтобы предоставить возможность обучающимся максимально проявлять свою творческую активность. На начальном этапе обучения с целью активизации образовательного процесса целесообразно использовать:

методы, направленные на формирование положительной мотивации к обучению (создание ситуации успеха, через выполнение заданий посильных для всех обучающихся, изучение нового материала с опорой на старые знания; положительный эмоциональный настрой через создание доброжелательной атмосферы доверия и сотрудничества на занятии; рефлексия через оценку собственной деятельности и деятельности других ребят; необычное, интересное, неожиданное начало занятия);

приём состязательности при организации работы в микроколлективах;

сочетание    личностно-ориентированного    и    дифференцированного подходов.

Методы обучения, используемые на занятиях, обеспечивают их эффективность и мотивацию к занятиям.

Список литературы

Литература и электронные ресурсы

Для учащихся

Большаков В.П. Основы 3D-моделирования / В.П. Большаков, А.Л.Бочков,- СПб.: Питер, 2013

Уроки в программах Autodesk 123D design, 3D MAX http://video.yandex.ru

Уроки в программах Autodesk 123D design, 3D MAX 14. www.voutube.com

Энциклопедия 3D печати http://3dtodav.ru

ЗD-моделирование http://online-torrent.ru/Table/3D-modelirovanie

Для педагога

Белухин Д.А. Личностно ориентированная педагогика в вопросах и ответах: учебное пособие.-М.: МПСИ, 2006

Большаков В.П. Основы ЗР-моделирования / В.П. Большаков, А.Л.Бочков.- СПб.: Питер, 2013

Ильин Е.П. Психология творчества, креативности, одарённости. СПб.: Питер, 2012.

4. Кан-Калик В.А. Педагогическое творчество. - М.: Педагогика. http://opac.skunb.rU/index.php7urWnotices/index/IdNotice:249816/Source:default

Менчинская Н.А. Проблемы обучения, воспитания и психического развития ребёнка: Избранные психоло­гические труды/ Под ред. Е.Д.Божович. - М.: МПСИ; Воронеж: НПО «МОДЭК», 2004

Путина Е.А. Повышение познавательной активности детей через проектную деятельность // «Дополни­тельное образование и воспитание» №6(164) 2013

Пясталова И.Н. Использование проектной технологии во внеурочной деятельности // «Дополнительное об­разование и воспитание» №6(152) 2012

Сергеев И.С. Как организовать проектную деятельность учащихся: Практическое пособие для работников общеобразовательных учреждений. — 2-е изд., испр. и доп.— М.: АРКТИ, 2005

Фирова Н.Н. Поиск и творчество - спутники успеха // «Дополнительное образование и воспитание» №10(156) 2012

Уроки в программах Autodesk 123D design, 3D MAX http://video.vandex.ru

Уроки в программах Autodesk 123D design, 3D MAX 14. www.voutube.com

Энциклопедия 3D печати http://3dtodav.ru

ЗD-моделирование http://online-torrent.ru/Table/3D-modelirovanie

Для родителей

Рубинштейн С.Л. Основы общей психологии. - СПб.: Питер, 2008

Менчинская Н.А. Проблемы обучения, воспитания и психического развития ребёнка: Избранные психоло­гические труды/ Под ред. Е.Д.Божович. - М.: МПСИ; Воронеж: НПО «МОДЭК», 2004

Ильин Е.П. Психология творчества, креативности, одарённости. СПб.: Питер, 2012.

Энциклопедия 3D печати http://3dtodav.ru

ЗР-моделирование http://online-torrent.ru/Table/3D-modelirovanie

Белухин Д.А. Личностно ориентированная педагогика в вопросах и ответах: учебное пособие.-М.: МПСИ, 2006.