Программа «Основы 3D моделирования и прототипирования»

Настоящая дополнительная общеразвивающая программа «Основы 3D- моделирования и прототипирования» нацелена на освоение учащимися основных навыков работы в системе автоматического проектирования (далее САПР) на примере 3D-моделирования в среде Компас3D.

Навыки, получаемые в ходе освоения данной учебной программы, достаточны для свободного творческого моделирования, конструирования деталей, сборок, механизмов, и могут использоваться обучающимися в ходе выполнения любых проектных работ технической направленности (в первую очередь робототехники), как в системе дополнительного образования на занятиях под руководством педагога, так и самостоятельно дома.

 

Актуальность данной образовательной программы определяется тем, что она:

  • способствует достижению результатов, по формированию у подростков основ инженерной грамотности, информационно-коммуникационной компетентности; дополняет освоение предметных областей информатики, математики (геометрии и стереометрии) и технологии;
  • создает нормативную базу освоения 3D-моделирования подростками, склонными к техническому творчеству, и, тем самым, удовлетворяет их социальный запрос на приобретение знаний и умений, адекватных современному уровню развития технологий; вооружает их соответствующими навыками, позволяющими реализовать свои творческие идеи и существенно сократить дистанцию до воплощения;
  • обеспечивает работу по профориентации подростков в области инженерно-технических           профессий,           позволяет           сделать предпрофессиональные пробы и страховку профессионального становления.

 

Отличительной особенностью дополнительной общеразвивающей программы «Основы 3D- моделирования и прототипирования» является то, что она создана специально для освоения подростками принципов работы с современными системами твердотельного параметрического 3D- проектирования, на примере пакета Компас 3D (программа может быть адаптирована, с минимальными изменениями, для изучения других аналогичных САПР-систем).

Важной частью занятий является доведение проектируемого изделия до изготовления образца, прототипа, при использовании для физического изготовления спроектированных изделий 3D-принтеров, и, при наличии, других станков с ЧПУ (например, лазерного и фрезерного).

 

Данная программа не только дает навыки и умения работы с пакетом программ класса САПР, но и способствует формированию информационно- коммуникативных и социальных компетентностей.

Использование метода проектов создает условия для социального, культурного и профессионального самоопределения, творческой самореализации обучающихся, а ориентирование подростков на положительные образы в творческих работах учит видеть и ценить ценности реального мира.

 

Педагоги

Павлова Ирина Александровна, учитель информатики высшей квалификационной категории.

Педагогический стаж - 27 лет.

Содержание программы

  1. Введение в инженерное 3D-моделирование и 3D-печать, техника безопасности - 2ч.
  2. Первый опыт работы в Компас3D. Базовая операция «вытягивание». Эскиз(простые приемы, размеры),  плоскость эскиза вытягивания - 2ч.
  3. Первый опыт работы в Компас3D. Базовая операция «вращение». Эскиз, плоскость эскиза вращения, ось вращения. Сочетание вытягивания и вращения - 2ч.
  4. Построение эскиза. Эскизные операции. Зависимости в эскизе. Исправление эскиза установкой зависимостей. Тест. - 2ч.
  5. Варианты и особенности использования операции вытягивание (симметричное вытягивание, вытягивание с удалением, и др.). Сглаживание, фаски - 2ч.
  6. Массивы - виды и способы применения - 2ч.
  7. Творческая композиция с использованием всех возможностей вытягивания - 2ч.
  8. Варианты   и   особенности   использования операции вращение. Массив по оси - 2ч.
  9. Творческая композиция с использованием всех изученных возможностей вытягиваний и вращений - 2 ч
  10. Операции «оболочка», «сопряжение», «симметричное отражение» - 2ч.
  11. Совместное использование разных операций (круговые массивы, вращение с вырезанием, моделирование в разных плоскостях) - 2ч.
  12. Совместное использование разных операций (круговые массивы, вращение с вырезанием, моделирование в разных плоскостях) - 2ч.
  13. Совместное использование разных операций (вращения, работа в разных плоскостях, массивы массивов) - 2ч
  14. Самостоятельное       моделирование       по карточкам (повторение материала раздела "Базовые навыки") - 1ч.
  15. Поверхности. Их создание, придание толщины. Операция "Сдвиг по линии" - 2ч.
  16. Объединение и вычитание тел, 3D-эскизы, работа с поверхностями - 2ч.
  17. Тела и поверхности. Криволинейные поверхности, пересечение объемов. Операции с поверхностями - 2ч.
  18. Мультитела. Введение в многотельные детали. Лофт по направляющей. Работа с поверхностями - 2ч.
  19. Преобразование многотельной детали в сборку - 2ч.
  20. Мультитела и работа с поверхностями - 2ч.
  21. Комбинированная работа с поверхностями: разделение, толщины. 3D-эскизы: пересечение поверхностей - 1ч.
  22. Моделируем коробку здания, окна и двери, лестницы - 8 ч.
  23. Шпили и башни. Черепица на крыше. Колонны. Сборочная модель здания - 2ч.
  24. Построение сложных много-скатных крыш по точкам и отрезкам 3D-эскизов - 2ч.
  25. Самостоятельная          работа над        мини-проектом "Моя школа" - 2ч.
  26. Завершение работы над мини-проектом "Моя школа" - 2ч.
  27. Подведение итогов, защита работ по теме - 2ч.
  28. Простой лофт. Как работает крыло и пропеллер. Профиль крыла - 2 ч.
  29. Операция Лофт. Построение корпуса и крыльев по сечения - 2ч.
  30. Круговые массивы, рабочие плоскости и пр. - 2ч.
  31. Лофты, тела вращения, круговые массивы. Мини-проект "Самолетик"- 2ч.
  32. Построение    рабочих    плоскостей,    сдвиг    по линии, тела вращения. - 2ч.
  33. Завершение работы над стендовой моделью самолета, выставка работ - 2ч.
  34. Замысел. Планирование. Воплощение - 2ч.
  35. Защита проектов - 2ч.

Цели программы

Цель: формирование и развитие творческих способностей детей и подростков в области технического проектирования на основе современных технологий.

 

Задачи:

Обучающие (предметные):

  • сформировать информационные компетентности, через создание собственных проектов в процессе изучения и с помощью технологий 3D- конструирования и цифрового производства;
  • развить познавательный интерес и техническую эрудицию;
  • научить пользоваться САПР в объеме, достаточном для уверенного 3dмоделирования несложных декоративных изделий, сувениров и бытовых предметов;
  • научить использовать технологии «цифрового производства», в основном 3D-печать, для изготовления спроектированных объектов, понимать и учитывать особенности и ограничения используемых технологий;
  • научить базовым навыкам ручной работы и использования инструментов, необходимых для финишной обработки и сборки изготовленных объектов. Развивающие (метапредметные):
  • развивать познавательный интерес, внимание, память;
  • развивать пространственное и образное мышление;
  • формировать навыки сознательного и рационального использования конструкторских технологий в своей повседневной, учебной деятельности;
  • развивать коммуникативные навыки, умение взаимодействовать в группе.

 

Воспитательные (личностные):

  • формировать творческий подход к поставленной задаче;
  • прививать техническую и информационную культуру как составляющую общей культуры современного человека;
  • воспитывать чувство ответственности за свою работу;
  • воспитывать сознательное отношение к выбору будущей профессии.

Результат программы

Реализация дополнительной общеразвивающей программы «Основы3D моделирование и прототипирования» позволит сформировать у подростков адекватную современным условиям позицию и отношение к техническому творчеству, инженерным специальностям, прогрессу.

 

Воспитательные (личностные):

В процессе прохождения данного курса у учащихся воспитывается способность к сосредоточению, точности к исполнению алгоритма, внимание к деталям, внимательность, чувство ответственности за свою работу, аккуратность, уважительное отношение к своему и чужому труду, упорство в достижении желаемых результатов, понимание ценности доброжелательных и конструктивных отношений в коллективе.

Кроме того, будет развиваться познавательный интерес, память, коммуникативные навыки, умение взаимодействовать в группе, будет формироваться творческий подход к поставленной задаче.

В совокупности всех факторов будет воспитываться сознательное отношение к выбору будущей профессии.

 

Развивающие (метапредметные):

Программа позволяет достичь метапредметных результатов по формированию учебнопознавательной и информационной компетенций.

В ходе освоения программы и выполнения практической работы учащиеся применят на практике знания, полученные в рамках школьной программы по геометрии, стереометрии, физике, математике.

Будет развиваться пространственное воображение и образное мышление, умение выражать конструкторские идеи в виде рисунка на бумаге и в виде 3D-модели, изобретательский подход, способность к инженерному мышлению, самостоятельному поиску и изучениюнеобходимой информации, навыки сознательного и рационального использования конструкторских технологий в своей повседневной, учебной и внеучебной деятельности.

Подростки научатся принимать компьютер как инструмент, необходимый для решения различных творческих задач, что будет способствовать формированию информационной культуры как составляющей общей культуры современного человека.

 

Обучающие (предметные):

В результате работы будет освоен обучающимися опыт специфической деятельности по инженерному 3D-моделированию. Будут приобретены навыки и умения по созданию эскизов с указанием размерностей и других условных обозначений, по использованию различных операций, по конструированию и анимированию сборок. Учащиеся научатся создавать 3D- модели деталей и сборочные модели несложных технических устройств, работать со сборочными моделями, использовать продвинутые приемы моделирования на уровне детали (мультитела, поверхности, параметризация). Смогут самостоятельно придумать и смоделировать несложное техническое устройство, состоящее из нескольких взаимодействующих деталей. Будут понимать принципы работы и уметь использовать в своих конструкциях типовые узлы и механизмы, изготавливать их на 3D-принтере (подбирать материалы, настраивать слайсер, печатать) или лазерном станке, выполнять ручную доводку и сборку полученных изделий.

В итоге, будут развиты познавательный интерес и техническая эрудиция, сформирована предпрофессиональная предметная инженерно-конструкторская компетенция.

Материально-техническая база

3D-принтер, 3D-сканер, компьютеры и программное обеспечение, расходные материалы (пластик).