Программа внеурочной деятельности «3D-технологии школьникам» (обще-интеллектуальное направление)

Автор: Краснокутская Светлана Ивановна

Организация: ГБОУ СОШ №4 Кусто

Населенный пункт: г. Санкт-Петербург

Рабочая программа курса внеурочной деятельности «Современные технологии» составлена с учетом следующих нормативных правовых документов:

•         Федеральный закон от 29.12.2012 № 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации»;

•         Приказ Министерства просвещения Российской Федерации от 22.03.2021 № 115 «Об утверждении Порядка организации и осуществления образовательной деятельности по основным общеобразовательным программам - программам начального общего, основного общего и среднего общего образования» (Зарегистрирован 20.04.2021 № 63180);

•            Приказ Министерства просвещения Российской Федерации от 20.05.2020 № 254 «Об утверждении федерального перечня учебников, рекомендуемых к использованию при реализации имеющих государственную аккредитацию образовательных программ начального общего, основного общего, среднего общего образования»;

•            Приказ Министерства образования и науки Российской Федерации от 17.12.2010 № 1897 «Об утверждении федерального государственного образовательного стандарта основного общего образования»;

•         Приказ Министерства образования и науки Российской Федерации от 31.12.2015 г.  № 1577 «О внесении изменений в федеральный государственный образовательный стандарт основного общего образования, утверждённого приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 17.12.2010 г. № 1897»;

•         Методические рекомендации по уточнению понятия и содержанию внеурочной деятельности в рамках реализации основных общеобразовательных образовательных программ, в том числе в части проектной деятельности, Письмо Министерства образования и науки РФ от 18.08.2017 №09-1672;

•         «Санитарно-эпидемиологические требования к условиям и организации воспитания и обучения, организации отдыха и оздоровления детей и молодёжи», утвержденные постановлением Главного государственного санитарного врача Российской Федерации от 28.09.2020 № 28 СанПиН 2.4.3648-20;

•         Авторская программа по технологии к линейному курсу «Технология». 10-11 классы. «Просвещение», 2020

•         Учебный план ГБОУ СОШ № 5 имени Карла Мая на 2022-2023 уч. год;

•         Календарный учебный график ГБОУ СОШ № 5 имени Карла Мая на 2022-2023 уч. год;

Общая характеристика курса внеурочной деятельности

        Курс внеурочной деятельности «Современные технологии» является дополнительным компонентом общего образования школьников. Его содержание предоставляет обучающимся познакомиться с миром современных технологий, предпринимательства, новых профессий.

Используется индивидуальные, групповые формы обучения с применением метода наглядной передачи и зрительного восприятия информации (наглядный показ приёмов при выполнении практических работ), метода получения информации с помощью практической деятельности (практическая работа в группах), метода стимулирования и мотивации обучающихся (создание «ситуаций успеха», создание ситуации взаимопомощи).

Форма проведения занятий: компьютерный класс.

Предполагается выполнение домашних заданий творческого характера, оформление результатов в виде мультимедийных презентаций. Также предполагается создание индивидуальных портфолио творческих работ обучающихся.

 

Место учебного курса «Современные технологии» в учебном плане

В соответствии с учебным планом и календарным учебным графиком в 10 классе на изучение учебного курса «Современные технологии» в рамках внеурочной деятельности в 2022-2023 учебном году отводится 34 часа (из расчёта 1 час в неделю).

 

        В недалеком будущем сегодняшние школьники, как современные «продвинутые» компьютерные пользователи, скорее всего, будут создавать необходимые предметы самостоятельно и именно в том виде, в каком они их себе представляют. Материальный мир, окружающий человека, может стать уникальным и авторским. Это стало возможным с появлением 3D-технологий, и в частности 3D-моделирование, которое позволяет превратить любое цифровое изображение в объемный физический предмет.

       Освоение 3D-технологий — это новый мощный образовательный инструмент, который может привить школьнику привычку не использовать только готовое, но творить самому - создавать прототипы и необходимые детали, воплощая свои конструкторские и дизайнерские идеи. Эти технологии позволяют развивать междисциплинарные связи, открывают широкие возможности для проектного обучения, учат самостоятельной творческой работе. Приобщение школьников к 3D-технологиям «тянет» за собой целую вереницу необходимых знаний по моделированию, физике, математике, программированию. Все это способствует развитию личности, формированию творческого мышления, а также профессиональной ориентации учащихся.

        В последнее время в стране и в Санкт-Петербурге сложилась ситуация дефицита инженерных кадров и квалифицированных рабочих технических специальностей. В то же время существует проблема профессиональной ориентации тех школьников, которые могли бы планировать связать свое бу- дущее с проектированием, конструированием в машиностроении, приборостроении и т. д. И здесь хорошим способом профессиональной ориентации может стать погружение под-ростка в творческую деятельность.

       Таким образом, актуальность создания программы «3D- технологии школьникам» обусловлена необходимостью обеспечить современному российскому школьнику уровень владения компьютерными технологиями, соответствующий мировым стандартам, а также социально-экономической потребностью в обучении, воспитании и развитии интеллектуальных и творческих способностей подрастающего поколения в инженерно-технической области.

Новизна программы внеурочной деятельности заключается в:

—      адаптированном для восприятия школьниками содержании программы обучения таким 3D-технологиям, как инженерная система автоматизированного проектирования (САПР), компьютерный редактор трехмерной графики и анимации, прототипирование, визуализация, 3D-печать;

—      в разноуровневости,  как принципе проектирования и реализации программы;

—      в предоставлении возможности выбора обучения либо работе в инженерной системе автоматизированного проектирования Creo, либо в редакторе трехмерной графики Blender в зависимости от склонностей обучающегося;

—      в использовании на базовом уровне обучения специально разработанных блоков для организации предпрофессиональных проб школьников в освоении как инженерных 3D-технологий, так и дизайнерских графических редакторов 3D-графики и анимации;

—      в создании поля предъявления результатов освоения программы через организацию новых специальных конкурсных мероприятий для начинающих и «продвинутых» пользователей в освоении 3D-технологий.

     Технические достижения и социальные изменения начала XXІ века предъявили новые требования к инженерной деятельности, инженерному образованию. Школьники, изучая один из профессиональных пакетов САПР, получают практические знания о черчении, моделировании и параметриче- ском проектировании, создают собственные инженерно- технические проекты, с которыми участвуют в различных конкурсах, выставках и научно-технических конференциях. Программа рассчитана на развитие инженерно-технических способностей и дает знания принципов работы в САПР, а зна- чит, преимущество при обучении в средних и высших учебных заведениях и впоследствии обеспечивает конкурентоспособность будущих специалистов.

      Один из этапов обучения предназначен для школьников, интересующихся графическим дизайном, желающих изучить способы и технологии моделирования трехмерных объектов и сцен с помощью программного обеспечения Blender — объектно-ориентированной программы для создания трех- мерной компьютерной графики. Blender — это и моделирование, и анимация, и обработка видеоматериалов, и возможность создания игр. Это очень мощный и качественный пакет, который подходит для профессионального 3D-моделирования. Очень важно, что Blender — это свободное приложение с открытым исходным кодом для создания 3D-контента, доступное во всех основных операционных системах. Этот этап обучения дает школьникам возможность изучить основные методы создания объектов с помощью системы проекций, моделирования их поверхностей, способы построения и организации трехмерных пространств и миров на основе вариаций положения камеры, света и объемных эффектов, знакомит с принципами анимации. Изучение данной программы помогает учащимся в дальнейшем решать сложные задачи, встречающиеся в деятельности конструктора, архитектора, дизайнера, проектировщика трехмерных интерфейсов, а также специалиста по созданию анимационных 3D-миров для рекламной и кинематографической продукции.

Задачи программы:

Образовательные:

—      получить представление об основах компьютерной трехмерной графики, об инженерном моделировании;

—      познакомиться с методами представления трехмерных объектов на плоскости;

—      получить представление о компьютерных системах 3D- моделирования;

—      освоить основные инструменты и операции по созданию трехмерных моделей;

—      научиться читать простые чертежи, создавать простейшие модели объектов, деталей, сборочные конструкции;

—      освоить навыки практического решения инженернотехнических или дизайнерских задач с помощью выбранного редактора или программы;

—      научиться создавать 3D-модели, сборочные конструкции (сборки), сцены и визуализировать их;

—      освоить навыки работы с 3D-принтером;

—      освоить приемы подготовки модели к печати и выполнения печати на 3D-принтере;

—      научиться представлять созданные 3D-проекты на конкурсных мероприятиях;

—      узнать о применении 3D-технологий в инженерных специальностях.

Развивающие:

—      развивать познавательный интерес, внимание, память, умение концентрироваться;

—      развивать логическое, абстрактное и образное мышление;

—      развивать объемное видение;

—      развивать коммуникативные навыки, умение взаимодействовать в группе;

—      формировать творческий подход к решению поставленной задачи;

—      развивать социальную активность;

—      развивать интерес к сфере высоких технологий и научно-техническому творчеству;

—      развивать логическое мышление, пространственное воображение и объемное видение;

—      стимулировать учащихся к построению дальнейшего образовательного маршрута в изучении 3D-технологий;

—      развивать кругозор, интерес к техническим профессиям и осознание ценности инженерного образования.

Воспитательные:

—      вызвать интерес к инженерно-техническому образованию;

—      воспитывать чувство ответственности за свою работу;

—      воспитывать  стремление  к самообразованию;

—      воспитывать уважение к инженерному труду;

 —     воспитывать ответственность за свою работу;

—      воспитывать творческий подход к решению поставленных задач;

—      воспитывать коммуникативность и доброжелательность;

—      формировать гражданско-патриотическую позицию, воспитывая уважительное отношение к истории и достижениям материальной культуры;

—      воспитывать сознательное отношение к выбору будущей профессии;

—      воспитывать информационную культуру как составляющую общей культуры современного человека.

      Образовательная программа закрепляет и углубляет познания учащихся в области геометрии, черчения, информатики, физики, трудового воспитания. Создание 3D-галереи работ учащихся в сети Интернет, а также возможное размещение отчетов о конкурсных мероприятиях на сайтах обще- образовательных организаций или учреждений дополнительного образования обеспечивают доступ родителям и всем заинтересованным лицам к информации о достижениях учащихся.

       Обучаясь по программе, школьники выполняют серию учебных проектов, изучая жизненный цикл изготовления каждого изделия — от идеи, разработки концепции, проектирования на основе 3D-моделирования, расчетов и анализа до изготовления комплектующих изделия на 3D-принтере, сборки, тестирования и доработки. Программа предусматривает творческую проектную деятельность и обширную конкурсную практику. Программой предусмотрены выезды на экскурсии, выставки, конкурсные мероприятия.

      Формы занятий: теоретические, практические, групповые, индивидуальные; конкурсы, соревнования, экскурсии, выставки.

      Система отслеживания результатов: определение начального уровня знаний, умений и навыков, промежуточный и итоговый контроль, конкурсные достижения обучающихся.

      Входной контроль. В начале обучения проводится собеседование для выяснения наличия навыков уверенного владения компьютером и наличия интереса к занятиям 3D- моделированием. При  выборе этого направления обучения c учащимися, ранее не обучавшимися по программе, проводится собеседование с элементами тестирования для определения необходимой степени подготовленности (приложение 1).

       Текущий контроль осуществляется путем наблюдения, определения уровня освоения тем и выполнения практических заданий, ученических проектов. Выявление творчески активных обучающихся для участия в конкурсах, соревнованиях и конференциях. Контроль достижений по программе первого года обучения «Основы 3D-моделирования» осуществляется с помощью анкеты (приложение 2).

       Итоговый контроль осуществляется в форме защиты итоговых проектов, в том числе в виде выступлений на конференциях, конкурсах и соревнованиях.

      Способы проверки уровня усвоения тем: опрос, тестирование, наблюдение, итоговые занятия по темам, оценка реализации учебных проектов.

      Результативность реализации программы внеурочной деятельности «3D-технологии школьникам» подтверждается итогами выступлений обучающихся на конкурсных мероприятиях различного уровня.

8 класс.

«Основы 3D-моделирования»

Образовательные результаты

Предметные результаты

Обучающийся будет знать:

—      основные понятия трехмерного моделирования;

—      основные инструменты и операции работы в 123D Design;

—      основные принципы создания сборных конструкций;

—      основные принципы прототипирования;

—      принципы создания трехмерных моделей по чертежу;

—      основные принципы 3D-печати.

Обучающийся будет уметь:

—      создавать детали, сборки, модели объектов, поверхности;

—      создавать прототипы;

—      создавать и сохранять трехмерные модели;

—      читать чертежи и по ним воспроизводить модели;

—      подготавливать трехмерные модели к печати на 3D- принтере;

Метапредметные результаты:

—      формирование познавательного интереса, внимания, памяти;

—      формирование логического, абстрактного, пространственного и образного мышления;

—      формирование коммуникативных навыков, умения взаимодействовать в группе;

—      формирование социальной активности и ответственности.

Личностные результаты:

—      осознание ценности пространственного моделирования;

—      формирование информационной культуры, как составляющей общей культуры современного человека;

—      формирование сознательного отношения к выбору новых образовательных программ и будущей профессии.

Учебно-тематический план

№	Разделы и темы	Количество часов
		Всего	Теория	Практ.
1	Введение
1.1	Введение. Техника безопасности при работе с компьютерной техникой	1	0,5	0,5
2	Понятия моделирования и конструирования
2.1	Определение моделирования и конструирования. Объемные фигуры. Трехмерные координаты	1	0,5	0,5
3.	Чтение чертежа, выполнение моделирования по чертежу	2	0,5	1,5
3.1	Выполнение творческого проекта	4	-	4
4	3D-печать
4.1	Презентация технологии 3D­печати	2	0,5	1,5
4.2	Подготовка проектов к 3D­печати	1	0,5	0,5
4.3	3D­печать творческого проекта	2	-	2
5	Моделирование куба	2	1	1
6	Моделирование стойки	2	0,5	1,5
7	Сборка модели
7.1	Сборка кубической модели	2	0,5	1,5
7.2	Создание конструкции из сборочных узлов	2	0,5	1,5
8	Построение контуров с помощью точек и сплайнов	2	0,5	1.5
8.1	Учебный проект. Технология 3D­ печати	1	0	1
9	Прототипирование
9.1	3D­моделирование посуды	2	0	2
9.2	3D­моделирование шахматных фигур	2	0	2
9.3	Учебный проект: от моделирования до 3D­печати	2	0	2
10	Создание чертежей
10.1	Чертежи деталей сборки	2	1	1
11	Творческий проект
11.1	Итоговый творческий проект. Предпечатная под­ готовка	2	0,5	1,5
Итого		34

 

 

Содержание

 

1.       Введение

1.1.    Введение в ОП. Техника безопасности при работе с компьютерной техникой.

Теория: Охрана труда, правила поведения в компьютерном классе. Понятия моделирования и конструирования. Знакомство с этапами выполнения проекта. Понятия моделирования и конструирования. Знакомство с этапами выполнения проекта. Интерфейс Creo. 3D-принтеры.

Практика:  Запуск, панели инструментов и их свойства, рабочая папка, сохранение рабочих файлов, расширения сохраняемых файлов.

2.       Понятия моделирования и конструирования

2.1.    Определение моделирования и конструирования. Объемные фигуры. Трехмерные координаты.

Теория: Определение моделирования и конструирования. Плоскость. Геометрические примитивы. Координатная пло- скость. Объемные фигуры. Развертка куба. Трехмерные коор- динаты. Построение объемных фигур по координатам.

Практика: Построение плоских фигур по координатам.

3.  Чтение чертежа, выполнение моделирования по чертежу.

Теория: Чтение эскиза, чертежа.

Практика: Выполнение трехмерной модели по двумерному чертежу.

3.1.    Порядок выполнения проекта.

 Теория: Порядок выполнения проекта.

Практика: Моделирование ракеты по чертежу.

4.       3D-печать

4.1.    Презентация технологии 3D-печати.

Теория: Презентация технологии 3D-печати. Виды 3D- принтеров. Материал для печати.

Практика: Виды принтеров (просмотр характеристик в Интернете) — сравнительный анализ.

4.2.    Подготовка проектов к 3D-печати.

Теория: Подготовка проектов к 3D-печати. Сохранение модели в формате *.stl.

Практика: Подготовка проекта в программе Netfabb.

4.3.    3D-печать творческого проекта.

Практика: 3D-печать творческого проекта, от настройки до печати

5.       Моделирование куба.

Теория: Инструменты для создания эскиза, размеры. Ал- горитм создания эскиза для формирования куба, процедура выдавливания куба. Процедура выдавливания отверстий, создание скругления кромок и фасок отверстий куба.

Практика: Создание куба.

6.       Моделирование стойки

Теория: Алгоритм создания эскиза для моделирования стойки. Вытягивание твердотельного цилиндра. Выдавливание стержня, создание выреза с помощью операции вращения.  Скругление кромок, создание фасок.

Практика:  Моделирование стойки.

7.   Сборка модели

7.1.    Сборка кубической конструкции.

Теория: Создание рабочей траектории. Добавление деталей в сборку. Добавление стоек. Сборка кубической конструкции.

Практика: Сборка кубической конструкции.

7.2.    Создание конструкции из сборочных узлов.

 Теория: Создание конструкции из сборочных узлов.

 Практика: Творческий проект.

8.       Построение контуров с помощью точек и сплайнов.

Теория: Построение контуров с помощью точек и сплайнов. Копирование деталей, параллельность и симметрия.

Практика: Выполнение упражнений на закрепление прой- денных инструментов операций.

8.1.    Учебный проект. Технология 3D-печати.

Практика: Выполнение творческого проекта с использование твердотельных и поверхностных операций. Технология 3D-печати на 3D-принтере. Печать проектов обучающихся.

9.       Прототипирование

9.1.    3D-моделирование посуды.

Практика: Выполнение упражнений на создание прототипов чашки, тарелки, вазы.

9.2.    3D-моделирование шахматных фигур.

Практика: Выполнение упражнений на создание прототипов шахматных фигур: пешки, слона, коня.

9.3.    Учебный проект.

Практика: Учебный проект — от моделирования до 3D- печати заданного прототипа.

10.     Создание чертежей

10.1.  Чертежи деталей сборки

Теория: Новый чертеж. Изменение масштаба чертежа. Перемещение видов. Добавление размеров. Добавление примечаний.

Практика: Создание чертежей деталей сборки.

10.     Творческий проект

10.1.  Итоговый творческий проект. Предпечатная подготовка.

Теория: Требования к представлению творческого проекта на конкурсе для начинающих 3D-моделистов. Особенности подготовки конкретной модели к печати на 3D-принтере.

Практика: Оформление творческих проектов в соответствии с конкурсными требованиями, предпечатная подготовка.

техническое оснащение: компьютерный класс с установ- ленными программами Creo Parametric и Компас 3D, 3D- принтер, доступ в Интернет, с учебными партами для тео- ретического обучения; доска маркерная, маркеры, тетради, ручки.

 

Программное обеспечение:

—      операционная система не ниже Windows 7;

—      САПР Creo Parametric 2.0 ( 8-9 класс)

—      Программу Autodesk 123D Design можно установить локально с сайта http://www.123dapp.com/design. (8 класс)

—      Blender версии не ниже 2.6. (операционной системой Windows 7 или 8 (64-bit); 4 Гб оперативной памяти; установлен- ной программой Blender. Для центрального процессора важны тактовая частота и многопоточность, поэтому процессор дол- жен быть не ниже: Intel CORE2 QUAD Q8200OEM. Поскольку важна скорость обновления изображения на экране монитора, видеокарта должна быть не ниже: nVidia на базе CUDA;

—      Компас 3D (8 класс)

—      Adobe Photoshop (или аналог);

—      Corel Draw (или аналог);

—      FTP-клиент;

—      программное обеспечение 3D-принтера;

—      Netfabb Basic.

Информационное обеспечение программы

1.       Федеральный государственный образовательный стан- дарт основного общего образования от 17 декабря 2010 года № 1897.

2.       Федеральный закон РФ «Об образовании в Российской Федерации» от 29 декабря 2012 года № 273-ФЗ.

3.       Концепция развития дополнительного образования де- тей на период до 2020.

4.       Гин А. Приемы педагогической техники. — М.: Вита- пресс, 2009.

5.       Мазепина Т. Б. Развитие пространственно-временных ориентиров ребенка в играх, тренингах, тестах. — Ростов н/Д : Феникс, 2002. (Серия «Мир вашего ребенка»)

6.       Молочков В. П. Компьютерная графика для Интернета. Самоучитель. — СПб.: Питер, 2004.

7.       Найссер У. Познание и реальность: смысл и принципы когнитивной психологии. — М.: Прогресс, 2007.

8.       Педагогическая мастерская. Все для учителя! 2015. № 9(57).

9.     Пожиленко Е. А. Энциклопедия развития ребенка: для логопедов, воспитателей, учителей начальных классов и ро- дителей. — СПб. : КАРО, 2006.

10.     Прахов A. A. Самоучитель Blender 2.6 — СПб.: БХВ- Петербург, 2013.

11.     Устин В. Учебник дизайна. Композиция. Методика. Практика. — М.: Астрель, 2009.

12.     Якиманская И. С. Развитие пространственного мыш- ления школьников. — М.: Педагогика, 1980.

13.     CreoParametric 2.0. Основы работы. — СПб.: ООО «ИРИСОФТ». 2014.

14.     ProTechnologies. Введение в Creo Parametric. — СПб.: ООО «ИРИСОФТ». 2011.

15.     Creo Elements/Pro 5.0 Primer. — СПб.: ООО «ИРИ- СОФТ». 2011.

16.     Creo Elements/Pro 5.0 Primer Advanced. — СПб.: ООО «ИРИСОФТ». 2010.

интернет-ресурсы

1.       http://ptc.com/go/k12russia

2.       http://инженер-будущего.рф/

3.  http://edu.shd.ru/ (Методические рекомендации по ор- ганизации проектной и исследовательской деятельности обу- чающихся в образовательных учреждениях)

4.       https://www.tinkercad.com/

5.       http://www.123dapp.com/design

6.       Blender website (Интернет-ресурс) blender.org

7.       WikiBlender website (Интернет-ресурс) wikiblender.org

8.       Blender 3d (Интернет-ресурс) b3d.mezon.ru

9.       Blender3d (Интернет-ресурс) blender3d.org.ua

10.     http://learningexchange.ptc.com/tutorials/populare/

11.     http://www.youtube.com/user/bowlofnoodl3

12.     https://www.youtube.com/user/EACPDS

Опубликовано: 04.12.2023