Дополнительная общеобразовательная общеразвивающая программа «Основы 3D моделирования»

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №24»

Изобильненского городского округа Ставропольского края

Центр образования цифрового и гуманитарного профилей «Точка роста»

Дополнительная общеобразовательная общеразвивающая программа

«Основы 3D моделирования»

Направленность: техническая

Уровень освоения программы: стартовый

Возраст учащихся: 15-17 лет

Срок реализации программы 1 год

Составила:

педагог дополнительного образования

Зуева Евгения Сергеевна

ст. Филимоновская

2023 год

Пояснительная записка

Стремительное внедрение в жизнь новых технологий предъявляет высокие требования к уровню подготовки будущих специалистов самых разных областей. Системы автоматизированного проектирования, основывающиеся на трехмерном моделировании, в настоящее время становятся стандартом для создания конструкторской и технологической документации. Развитие и применение современных графических пакетов при изучении графического цикла дисциплин обусловлены спецификой предмета, требующей развитого пространственного мышления, умений воспринимать и производить графическую информацию. Пространственное мышление, как и любую другую способность человека, нужно и можно развивать. С помощью трехмерного моделирования в среде графических пакетов задача визуального представления геометрических объектов значительно упрощается. Изучение систем 3D-моделирования способно значительно облегчить понимание инженерных дисциплин, что делает актуальным включение данной дисциплины в учебный процесс в первую очередь в связке с инженерной графикой. Изучение основ 3D-моделирования основано на использовании возможностей графической программы TinkerCad, которые предназначены для создания трехмерных ассоциативных моделей отдельных деталей и сборочных единиц, содержащих как оригинальные детали, так и стандартные конструктивные элементы. Система TinkerCad позволяют реализовать процесс трёхмерного параметрического проектирования – от идеи к ассоциативной модели, от модели к конструкторской документации и прототипированию.

Дополнительная программа «Основы 3D моделирования» разработана на основе:

• Федерального закона от 29 декабря 2012 г. № 273-ФЗ «Об образовании

в Российской Федерации» (в ред. От 08.12.2020 г.).

• Проекта Концепции развития дополнительного образования детей до

2030 г. Департамент государственной политики в сфере воспитания, дополнительного образования и детского отдыха Министерства просвещения России от 30.09.2020 г.

• Приказа Министерства Просвещения Российской Федерации от 27.07.2022 г. № 629 «Об утверждении Порядка организации и осуществления образовательной деятельности по дополнительным общеразвивающим программам»;

• Методических рекомендаций по проектированию дополнительных общеразвивающих программ (включая разноуровневые программы): приложение к письму Министерства образования и науки Российской Федерации от 18 ноября 2015 г. № 09-3242.

• Санитарных правил СП 2.4.3648-20 "Санитарно-эпидемиологические требования к организациям воспитания и обучения, отдыха и оздоровления детей и молодежи" (утверждены постановлением Главного государственного санитарного врача Российской Федерации от 28.09.2020 г. № 28).

• Стратегии развития воспитания в Российской Федерации на период до 2025 года (Утверждена распоряжением Правительства Российской Федерации от 12 ноября 2020 года № 2945-р).

• Устава МКОУ "СОШ №24" ИГОСК

Программатехнической направленности,ориентирована на формирование и развитие научного мировоззрения, освоение методов научного познания мира, развитие исследовательских, прикладных, конструкторских, инженерных способностей учащихся в области точных наук и технического творчества. Сфера возможной будущей профессиональной деятельности «Человек-Техника»

Новизна программы заключается в том, что содержание образования ориентировано на приобретение самых необходимых знаний, умений и навыков в предметной области технология, выработку всех видов универсальных учебных действий, посредством реализации системно-деятельностного подхода.

Актуальность программы

В наше время трудно представить современное предприятие или конструкторское бюро без компьютеров и специальных программ, предназначенных для разработки конструкторской документации или проектирования различных изделий. Системы автоматического проектирования не только позволяют снизить трудоёмкость и повысить наглядность и эффективность процесса проектирования (избежать множества ошибок ещё на стадии разработки), но и дают возможность реализовать идею единого информационного пространства на предприятии. Сегодня высшие и средние специальные учебные заведения уделяют большое внимание применению компьютерной техники при обучении студентов. Уже в рамках вуза студенты осваивают самые перспективные технологии проектирования, приобретают навыки работы с компьютером и системами машинной графики.

Программа личностно-ориентирована и составлена так, чтобы каждый ребёнок имел возможность самостоятельно выбрать наиболее интересный объект работы, приемлемый для него. На занятиях применяются информационные технологии и проектная деятельность. Данная программа позволяет выявить заинтересованных обучающихся, проявивших интерес к знаниям, оказать им помощь в формировании устойчивого интереса к построению моделей с помощью 3D-принтера. В процессе создания моделей, обучающиеся научатся объединять реальный мир с виртуальным, это повысит уровень пространственного мышления, воображения.

Педагогическая целесообразность программы заключается в воспитании у детей стремления к самостоятельной творческой деятельности, организации своего досуга, возможности знакомства с современным оборудованием.

Отличительная особенность программы заключается в том, что она составлена в соответствии с современными нормативными правовыми актами и государственными программными документами по дополнительному образованию, требованиями новых методических рекомендаций по проектированию дополнительных общеобразовательных программ с учетом задач, сформулированных Федеральными государственными образовательными стандартами нового поколения.

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.Программа состоит в том, что занятия по 3D моделированию помогают приобрестиценные практические умения и навыки,воспитывают трудолюбие, дисциплинированность, культуру труда. Знания, полученные при изучении программы «Основы 3D-моделирования»,учащиеся могут применить для подготовки мультимедийных разработок по различнымпредметам – математике, физике, химии, биологии и др. Трехмерное моделирование служит основой для изучения систем виртуальной реальности.

Режим организации занятий. Программа адресована обучающимся 15-17 лет, 1 раз в неделю 2часа, 1 раз в неделю 2.5 часа. Длительность обучения 1 год

Календарный учебный график

Форма обучения: очная

Кадровое обеспечение: реализацию данной программы осуществляет педагог дополнительного образования МКОУ «СОШ №24» ИГОСК Зуева Евгения Сергеевна, стаж работы 3 года

Уровень освоения программы: стартовый

Цель программы - Повышение познавательной мотивации и развитие элементов инженерного мышления обучающихся в процессе приобретения знаний, умений и навыков 3Dмоделирования и разработки социально-значимых творческих проектов.

Задачи программы

образовательные

1. Развитие интереса к изучению и практическому освоению программ 3D моделирования.

2. Развитие коммуникативных навыков как условия работы в команде при разработке творческих проектов.

2. Актуализация навыков использования информационных компьютерных технологий как основы 3D моделирования.

3. Формирование представлений о трехмерном моделировании, назначении, промышленном и бытовом применении, перспективах развития.

4. Изучение программ «Tinkercad», (инсталляция, изучение интерфейса, основные приемы работы).

5. Разработка авторских творческих проектов с применением 3D моделирования.

развивающие

1. развитие познавательного интереса, любознательности, мотивации к творчеству;

2. развитие сенсорных и моторных навыков;

3. развитие образного и пространственного мышления, памяти, воображения, внимания;

4. развитие композиционных видений, восприятие цвета;

5. развитие коммуникативной культуры.

воспитательные

1. воспитание чувства уважения к народным традициям;

2. формирование художественно-эстетического вкуса;

3. формирование общей культуры;

4. сохранение и укрепление психического и физического здоровья, через здоровьесберегающие технологии.

Условия реализации программы. В основу представляемого курса 3D – моделирования и 3D печати положены такие принципы как:

- Целостность и гармоничность интеллектуальной, эмоциональной, практикоориентированной сфер деятельности личности;

- Практико-ориентированность, обеспечивающая отбор содержания, направленного на решение практических задач: планирование деятельности, поиск нужной информации, инструментирования всех видов деятельности на базе общепринятых средств информационной деятельности, реализующих основные пользовательские возможности 3D – моделирования и 3D печати. При этом исходным является положение о том, что компьютер может многократно усилить возможности человека, но не заменить его.

- Принцип развивающего обучения - обучение ориентировано не только на получение новых знаний, но и на активизацию мыслительных процессов, формирование и развитие у обучающихся обобщенных способов деятельности, формирование навыков самостоятельной работы.

- Осуществление поэтапного дифференцированного и индивидуализированного перехода от репродуктивной к проектной и творческой деятельности.

- Наглядность с использованием пособий, интернет ресурсов, делающих образовательный процесс более эффективным.

- Последовательность усвоения материала от «простого к сложному», в соответствии с возрастными особенностями обучающихся.

Ссылка на сайт, где размещена программа http://chkola-24new1.ucoz.ru/index/obrazovatelnye_programmy/0-457

Ожидаемый результат стартового уровня освоения программы:

По окончанию программы учащиеся должны:

Личностные:

• развивать интерес к компьютерному моделированию;

• развивать творческое воображение средствами web сервиса TinkerCAD;

• развивать способности и возможности учащихся динамично управлять содержанием модели, ее формой, размерами и цветом, добиваясь поставленной задачи;

• развивать пространственное мышление;

• развивать возможности ориентирование в CAD системе и выработка удобных и эффективных способов создания цифровых композиций и их подготовки к публикации.

Метапредметные:

• помочь учащимся осознать место компьютера в современной жизни;

• помочь понять то, что компьютер может помочь человеку в проектировании и моделировании;

• воспитывать трудолюбие, терпение и усидчивость;

• воспитывать умственные и волевые усилия, концентрацию внимания, логичность;

• воспитывать установку на позитивную социальную деятельность в информационном обществе

Предметные:

• научатся самостоятельно создавать простые модели реальных объектов;

• получат знания о возможности построения трехмерных моделей;

• овладеют понятиями о видах базовых фигур;

• научатся различать понятия «отверстие» и«поверхность».

Знания:обучающийся может создать на базе пройденного материала необходимые изделия.

Понимание:

• Умеет сопоставлять степень сложности выполняемой работы, деля её на этапы,

• Умеет составлять эскизы, композицию, в зависимости от возрастной категории обучающихся.

• Понимает важность дополнения практического материала теоретическим для дальнейшего раскрытия потенциала.

• Может предложить вариант, позволяющий быстрее и легче выполнить работу, используя мыслительную деятельность.

• Может придумать способ выполнения оригинального изделия, который содержит основу пройденного материал

Учебно-тематический план

Содержание учебно-тематического плана

Тема 1. Вводное занятие. Входная аттестация. Техника безопасности.

Тема 2. Основы 3D моделирования. Tinkercad

Теория:

Практика:

Виды компьютерной графики. Основные понятия 3D моделирования. CAD системы. Регистрация в системе Tinkercad. Обзор возможностей Tinkercad. Интерфейс web сервиса TinkerCAD. Основные объекты 3D графики. Создание комплексной модели. Сборка сложной модели из готовых элементов. Группировка объектов. Создание отверстий в телах. Импорт и экспорт файлов 3D моделей. Существующие online базы с готовыми 3D моделями. Работа над простым проектом. Что представляет собой процесс 3D печати? История возникновения и развитие технологии 3D печати. Общие сведения о 3D принтер и 3D печать. Технологии трехмерной печати. Этапы реализации идеи в 3D принтере (Идея / Модель / Печать на 3D принтере). Составляющие 3D принтера, принцип работы. Классификация 3D-принтеров по осям движения экструдера и платформы. Техника безопасности при работе с 3D принтером. Настройка 3D принтера. Обзор CAM Cura и Slic3r. Подготовка 3D модели к печати.

Тема 2. 3D проекты в Tinkercad

«Параллелепипед»

«Кольцо»

Создание надписей

«Текст на подставке»

«Кружка»

«Звезда»

«Зонтик»

«Шарик в кубе»

«Домик»

«Снежинка»

«Снеговик»

«Елочка»

«Смайлик»

«Органайзер»

«Башня»

«Ракета»

«Цветок»

«Авто»

«Торт»

«Игральный кубик»

«Пирамидка»

«Баскетбольная площадка»

Работа над собственным проектом. Подготовка к печати. Печать проекта

Итоговая аттестация.

Методическое обеспечение программы

Материально-технические условия: учебное помещение, учебная мебель (столы, стулья) и материалы (пластик). В учебном кабинете организованы рабочие места для учащихся в группе. Мебель для хранения работ, пластика и 3D принтер

Материалы и оборудование:

• 3D принтер

• пластик

• нетбуки

• ноутбук

На занятиях используются различные методы обучения (словесные, наглядные, практические), чаще всего их сочетание. Каждое занятие, как правило, включает теоретическую часть и практическое выполнение задания. Теоретические сведения - это объяснения нового материала, информация познавательного характера. Теоретический материал обычно дается в начале занятия, преподносится в форме рассказа - информации или беседы и сопровождается вопросами к детям.

Основное место на занятиях отводится практическим работам, которые включают выполнение практической работы в web сервисtTinkerCAD

Педагогические технологии:

Организация и проведение занятий, формирование мотивации личности обучающихся к познанию и творчеству невозможно без применения современных образовательных технологий таких как:

Технология личностно-ориентированного обучения – организация воспитательного процесса на основе глубокого уважения к личности ребёнка, учёте особенностей его индивидуального развития, отношения к нему как к сознательному, полноправному и ответственному участнику образовательного процесса. Это формирование целостной, свободной, раскрепощённой личности, осознающей своё достоинство и уважающей достоинство и свободу других людей.

Технология разноуровневого обучения - это педагогическая технология организации учебного процесса, в рамках которого предполагается разный уровень усвоения учебного материала, то есть глубина и сложность одного и того же учебного материала различна, что дает возможность каждому обучающемуся овладевать учебным материалом в зависимости от способностей и индивидуальных особенностей личности.

Технология развивающего обучения, которая способствует развитию образного мышления, формированию потребности в самоопределении и самоанализе личности воспитанника.

Технология мастерских, при помощи которой формируются основы художественных представлений и художественных знаний обучающихся и способствует эффективному развитию практических умений в работе. Центральное место на занятиях отводится практической, индивидуальной и самостоятельной работе, а также взаимопомощи воспитанников с разным уровнем обучения.

Здоровьесберегающие технологии, предусматривающие создание оптимальной здоровьесберегающей среды, обеспечивающей охрану и укрепление физического, психического и нравственного здоровья воспитанников. В основе данных технологий лежит организация образовательного процесса (длительность занятий и перерывов), методы и формы работы, стимулирующие познавательную активность, психологический фон занятий (доброжелательность и тактичность педагога), санитарно-гигиенические условия (проветривание помещения, температурное соответствие, чистота), двигательный режим обучающихся (с учётом их возрастной динамики)

Контроль за результативностью учебного процесса

Для отслеживания результативности образовательной деятельности по программе проводятся следующие виды аттестации:

Критерии оценки достижения планируемых результатов

Условные обозначения:

1 – низкий уровень;

2 – средний уровень;

3 – высокий уровень.

Система оценки предусматривает уровневый подход к представлению планируемых результатов и инструментарию для оценки их достижения.

Согласно этому подходу за точку отсчёта принимается необходимый для продолжения образования и реально достигаемый большинством учащихся опорный уровень образовательных достижений. Достижение этого опорного уровня интерпретируется как безусловный учебный успех ребёнка. А оценка индивидуальных образовательных достижений ведётся «методом сложения», при котором фиксируется достижение опорного уровня и его превышение. Это позволяет поощрять продвижения учащихся, выстраивать индивидуальные траектории движения с учётом зоны ближайшего развития.

При оценивании достижений планируемых результатов используются следующие формы, методы и виды оценки: проекты, практические и творческие работы.

Критерии оценки результатов обучения

- высокий уровень – учащийся овладел на 100-80% умениями и навыками, предусмотренными программой за конкретный период; работает самостоятельно, не испытывает особых трудностей; выполняет практические задания с элементами творчества;

- средний уровень – у учащегося объём усвоенных умений и навыков составляет 70-50%; работает с помощью педагога; в основном, выполняет задания на основе образца;

- низкий уровень - ребёнок овладел менее чем 50% предусмотренных умений и навыков, испытывает серьёзные затруднения; в состоянии выполнять лишь простейшие практические задания педагога;

- программу не освоил - учащийся овладел менее чем 20% предусмотренных программой объёма умений и навыков.

Контрольно-измерительные материалы

Входная аттестация

1. Верно ли, что обучающимся разрешается самостоятельно, без помощи взрослых включать или выключать 3D ручку из электрической сети?

Неверно

Верно

2. Как скорость печати влияет на качество печати?

Чем быстрее, тем качественнее

Чем медленнее, тем качественнее

Не зависит, качество всегда одинаково

3. Сырьем для производства какого пластика служат ежегодно возобновляемые ресурсы, такие как кукуруза и сахарный тростник?

NYLON

WOOD

PLA

HIPS

4.Филамент — это

расходный материал, используемый при создании 3D-моделей при помощи 3D-принтера или 3D-ручки

способ заполнения модели при 3D-печати

инструмент для заполнения полигональных "дырок" при 3D-моделировании

5. Аддитивные технологии – это

процесс объединения материала с целью создания объекта из данных 3D-модели

процесс склеивания материала с целью создания объекта из данных 3D-модели

наука о создании цифровой модели будущего изделия

Текущая аттестация

1. Верно ли утверждение, что средняя температура плавления ABS пластика составляет 180 градусов по Цельсию?

Неверно

Верно

2. Какой расходный материал используется в качестве базового в биопринтинге?

Фотополимер

Тканевые сфероиды и гидрогель

Этиленгликоль

Вакуоль

3. Верно ли утверждение, что средняя температура плавления PLA пластика составляет 180 градусов по Цельсию?

Неверно

Верно

4. Какой тип пластика следует выбрать для рисования полупрозрачных деталей?

ABS

PLA

5. Для пластика ABS характерно следующее свойство:

Пластичный, легко склеить

Хрупкий, «похож на стекло», трудно склеить

Среднее между PLA и PET-G

6. Укажите название типа(ов) пластика(ов), который является биоразлагаемым

FLEX

HIPS

PLA

ABS

7. В каком формате должна быть сохранена модель для печати?

STEP

STL

PARASOLID

Итоговая аттестация

1. В зависимости от используемой системы координат, платформа 3D-принтера может быть

Подвижной или статичной

С нагревательным элементом или без

Круглой или прямоугольной

2. Укажите правило, которым необходимо руководствоваться при выборе толщины стенок для печати

Толщина стенок выбирается кратной диаметру сопла

Толщина стенок зависит от конструкции 3D-принтера

Толщина стенок выбирается в зависимости от типа пластика

3. Укажите два вида постобработки печатных деталей

Механическая

Сольветная

Электрическая

Химическая

Электролитическая

4. Данная модель была распечатана из PLA пластика. После этого подвергнутапостпечатной обработке. Укажите способ обработки, которому была подвергнута модель

https://3dgu.ru/wp-content/uploads/2018/04/3dguru_foto19-1030x796.jpg

Химическая

Механическая

5. Что входит в полный цикл 3D-печати?

Слайсинг (разбивка модели на слои)

Печать на 3D-принтере

Проектирование 3D-модели

Проектирование элементов 3D-принтера

Постобработка

6. Если настольный 3D-принтер имеет закрытый корпус или внешний колпак, то какие преимущества это дает?

увеличивается усадка слоев

величивается максимальный объем печатаемого изделия

лучше адгезия слоев друг к другу

лучше адгезия первого слоя к платформе

7. Какую толщину стенки можно напечатать при диаметре экструдера 0.4 мм?

0.4 мм

0.2 мм

0.6 мм

0.8 мм

Протокол результатов аттестации учащихся20 /20учебный год

Вид аттестации

^{(входная, текущая, итоговая)}

Учебноеобъединение

Срок реализациипрограммы

Номергруппы_год обученияколичествоучащихся в группе

Ф.И.О.педагога

Датапроведенияаттестации

Формапроведения

Формаоценкарезультатов:уровень(высокий,средний,низкий)

Результататтестации

Всего аттестовано_____учащихся.

Из них по результатам аттестации:

высокий уровень чел.,

средний уровень чел.,

низкий уровень чел.

Подписьпедагога_________________

Литература для педагога и обучающихся

1. Большаков В.П. Инженерная и компьютерная графика: учеб. пособие – СПб.: БХВ-Петербург, 2013.

2. Большаков В.П. Создание трехмерных моделей и конструкторской документации в системе КОМПАС-3D. Практикум. – СПб.: БХВ-Петербург, 2010.

3. ДжеймсК. BlenderBasics: самоучитель, 4 - еиздание, 416 с., 2011.

4. Методическое пособие по курсу «Основы 3D моделирования и создания 3D моделей» для учащихся общеобразовательных школ: Центр технологических компетенций аддитивных технологий (ЦТКАТ) г. Воронеж, 2014.

Интернет ресурсы:

1. https://www.tinkercad.com/teach

2. https://himfaq.ru/books/3d-pechat/Tinkercad-dlia-nachinayuschih-kniga-skachat.pdf

Календарно-тематический план

стартовый уровень

Календарно-тематический учебный график

(Стартовый уровень)