Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №2» г. Тарко-Сале
Образовательный проект «Инженерное 3Б-моделирование»
Автор
Рекина Юлия Владимировна
г. Тарко-Сале2020
Паспорт инновационного проекта
Инженерное SD-моделирование
|
Наименование инновационного проекта |
Инженерное SD-моделирование |
|
|
Основание для разработки инновационного проекта |
Конвенция о правах ребенка; Конституция Российской Федерации; Федеральный закон РФ «Об образовании в Российской Федерации» от 29.12.2012 №73-ФЗ приказ Министерства образования и науки Российской Федерации от 17 декабря 2010 г. № 1897 «Об утверждении федерального государственного образовательного стандарта основного общего образования» (в редакции приказа Минобрнауки России от 31 декабря 2015 г. № 1577, 1576, 1578) Указ Президента РФ от 07.07.2011 г. №899 (в ред. Указа Президента РФ от 16.12.2015 г. №623) «Об утверждении приоритетных направлений развития науки, технологий и техники в РФ и перечня критических технологий РФ» Распоряжение Правительства РФ от 04.09.2014 г. №1726-р о концепции развития дополнительного образования детей. Инновационный проект «Инженеры будущего» |
|
|
Цель инновационного проекта |
Развитие конструкторских способностей детей и формирование пространственного представления за счет освоения базовых возможностей среды трехмерного компьютерного моделирования. Создание условий для успешного использования обучающимися компьютерных технологий в учебной деятельности (в том числе для подготовки к ГИА и ОГЭ), создания электронных трёхмерных моделей. |
|
|
Задачи |
Познакомить с системами 3D - моделирования и сформировать представления об основных технологиях моделирования; Научить основным приемам и методам работам в 3D системе; Научить создавать базовые детали и модели; Научить создавать простейшие 3D модели твердотельных объектов; Научить использовать средства и возможности |
|
|
программы для создания разных моделей; Формирование и развитие информационной культуры: умение работать с разными источниками; Развитие исследовательских умений, умения общаться, умения взаимодействовать, умения доводить дело до конца; Развитие памяти, внимательности и наблюдательности, творческого воображения и фантазии через моделирование 3D объектов; Развитие информационной культуры за счет освоения и коммуникационных технологий; Формирование технологической грамотности; Развитие стратегического мышления; Получение опыта решение проблем с использованием проектных технологий; Сформировать гражданскую позицию, патриотизм и обозначить ценность инженерного образования; Воспитать чувства товарищества, чувство личной ответственности во время подготовки и защиты проекта, демонстрации моделей объектов; Сформировать навыки проектной работы над проектом; Сориентировать учащихся на получение технической инженерной специальности; Научить работать с информационными объектами и различными источниками информации; Приобрести межличностные и социальные навыки, а так же навыки общения |
||
|
Сроки реализации инновационного проекта |
2019/2021 годы |
|
|
Ожидаемые результаты |
Обучающиеся будут знать основные понятия трехмерного моделирования, основные принципы работы в системах трехмерного моделирования, приемы создания трехмерной модели по чертежу, основные принципы 3D- печати; Обучающиеся будут уметь создавать детали, сборки, модели объектов, читать чертежи и по ним воспроизводить модели, подготавливать трехмерные модели к печати на 3D-принтере; |
Обучающиеся будут иметь представление о сферах применениях трехмерного моделирования; Развитие пространственно-логического мышления, творческого подхода к решению задач по трехмерному моделированию;
Нехватка инженерных кадров в настоящее время в России является серьезным ограничением для развития страны. Решающее значение в работе инженера-конструктора или проектировщика имеет способность к пространственному воображению, которое может быть улучшено человеком при помощи практических занятий. Не все люди могут развить пространственное воображение до необходимой конструктору степени, поэтому внедрение в центр робототехники основы 3D-моделирования должно способствовать приобретению соответствующих навыков
Необходимость в талантливых, хорошо подготовленных специалистах, способных к решению постоянно возникающих новых задач, психологически устойчивых к скорости изменений современного информационного пространства, становится все более очевидной. Подготовка таких специалистов - важнейшая задача современной образовательной системы. Особая роль в этом процессе отводится российскому инженерному образованию. Многие специалисты отмечают, что инженерное образование должно начинаться еще в школе. Использование современных информационных технологий, в том числе 3D-моделирования, может дать дополнительные возможности для профессиональной ориентации школьников и для повышения уровня их готовности к профессиональному самоопределению в области технических профессий.
3D - моделирование - прогрессивное отрасль мультимедиа, позволяющая осуществлять процесс создания трехмерной модели объекта при помощи специальных компьютерных программ. С помощью трехмерной графики можно разработать визуальный объёмный образ желаемого объекта - как создать точную копию конкретного предмета так и разработать новый, ещё несуществующий объект (прототип). 3D - моделирование применяется как в технической среде для создания промышленных объектов, так и для создания эстетических и художественно графических образов и объектов. Моделируемые объекты и выстраиваются на основе чертежей, рисунков, подробных описаний и другой информации.
Актуальность 3D - моделирования объясняется тем что для создания
традиционных твердотельных моделей требуется гораздо больше времени,
чем для создания цифровых моделей. создание цифровых моделей позволяет значительно ускорить процесс проектирования и существенно снизить затраты на создание конечного продукта, объекта, независимо от того, создаем ли мы мультфильм, арт-объект или строим промышленное здание. таким образом, в дополнительном образовании выделяются два направления: Инженерное 3D - моделирование и художественно графическое 3D - моделирование.
3D - моделирование в техническом творчестве позволяет не только дать представление о компьютерном черчение, познакомить обучающихся с основами инженерной графике, но и сориентировать их выборе будущей профессии.
Для создания инженерных 3D моделей объектов и изделий различного назначения используются системы автоматизированного проектирования (САПР), причём внешний вид и основные функции учебных программ те же, что и в профессиональных САПР. Это облегчает процесс перехода с одной ступени обучения на другую.
При 3D - моделировании и твердотельном моделировании конструктора используют в качестве основных два подхода - прямое моделирование и параметрическое моделирование.
Прямое моделирование - это изменение форм отдельных стандартных геометрических объектов специфическими методами компьютерного моделирования (выталкивание, вытягивание, вращение, объединения и другое) для придания им формы проектируемого объекта (моделируемого или реального).
При параметрическом моделирование объекта между составляющими его компонентами (стандартными геометрическими объектами) поддерживается постоянной взаимосвязи, изменение одного компонента приводит к изменению всех остальных.
Инженерное 3D - моделирование позволяет делать точные электронные образы (модели) не только отдельных деталей и механизмов, но и кораблей, автомобили, летательных аппаратов и др. Программы, с помощью которых осуществляется компьютерное 3D - моделирование, дают возможность выводить на печать чертежи в любом удобном виде. На основании созданной 3D-модели в дальнейшем по чертежам или с помощью слайсера будет изготовлен спроектированный объект.
Освоение SD-технологий - это новый мощный образовательный инструмент, который может привить школьнику привычку для воплощения собственных конструкторских и дизайнерских идей. 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 в моделировании, физике, математике, программировании.
Программа данного проекта ориентирована на систематизацию знаний и умений по курсу ЭЭ-моделирования. Программа посвящена изучению основ создания моделей средствами редактора трехмерной графики Blender, 3D- компас. Проект призван развить умения использовать трехмерные графические представления информации в процессе обучения, предназначен для прикладного использования обучающимися в их дальнейшей учебной деятельности.
Проект вносит значительный вклад в формирование информационного компонента общеучебных умений и навыков, выработка которых является одним из приоритетов общего образования.
Новизна и отличительные особенности программы состоят в том, что работа с 3D графикой - одно из самых популярных направлений использования персонального компьютера, причем занимаются этой работой не только профессиональные художники и дизайнеры. В наше время трехмерной картинкой уже никого не удивишь. Однако печать 3D моделей на современном оборудовании - дело новое. Учащиеся осваивают азы трехмерного моделирования достаточно быстро и начинают применять свои знания на практике.
В программе реализуется возможность обучения 3D графике в программном обеспечении, находящемся в свободном доступе, - в 3D графическом редакторе Blender.
Гипотеза: Данная программа позволит выявить заинтересованных
обучающихся, проявивших интерес к знаниям, оказать им помощь в формировании устойчивого интереса к построению моделей с помощью 3D - принтера. Так как материал курса излагается с учетом возрастных особенностей учащихся и уровня их знаний, а так же занятия построены как система тщательно подобранных упражнений и заданий, ориентированных на межпредметные связи, то это поможет обучающимся в подготовке к экзаменам по таким предметам как: физика, информатика.
Цель проекта: Развитие конструкторских способностей детей и
формирование пространственного представления за счет освоения базовых возможностей среды трехмерного компьютерного моделирования. Создание условий для успешного использования обучающимися компьютерных технологий в учебной деятельности (в том числе для подготовки к ГИА и ОГЭ), создания электронных трёхмерных моделей.
Основные задачи образовательной программы
образоват ельные:
-научить самостоятельно выполнять моделирование объектов;
-научить основным принципам построения композиции при создании графических изображений;
-способствовать формированию знаний умений в области анимационной деятельности.
формирование навыков создания трёхмерных картинок, используя набор инструментов, имеющихся в изучаемом приложении;
формирование навыков работы в проектных технологиях;
формирование информационной культуры учащихся; развивающие:
-способствовать развитию креативности, нестандартного мышления и пространственного воображения;
-способствовать развитию творческих способностей, фантазии и эстетического вкуса;
-способствовать расширению кругозора в области знаний, связанных с компьютерными технологиями.
воспитательные:
-способствовать формированию потребности к осознанному использованию компьютерных технологий при обучении в школе и в повседневной жизни;
-воспитывать уважение к своему чужому труду;
-воспитывать культуру поведения культуры общения.
развитие алгоритмического, логического мышления и памяти учащегося;
|
№ |
Тема |
Кол- Во часов |
Теория |
Практика |
Формы аттестации |
|
|
Раздел 1. Введение в технологию трехмерной печати. (10 часов) |
||||||
|
1 |
Техника безопасности. Знакомство с программой Blender и 3 D-компас. Демонстрация возможностей, элементы интерфейса программ. Основы обработки изображений. Практическая работа «Пирамидка» |
2 |
1 |
1 |
Выполнение практической работы |
|
|
2 |
Примитивы. Ориентация в SD-пространстве, перемещение Выполнение практической работы и изменение объектов в Blender. Выравнивание, группировка, дублирование и |
2 |
1 |
1 |
Выполнение практической работы |
|
|
сохранение объектов. Практическая работа «Снеговик». |
||||||
|
3 |
Простая визуализация и сохранение растровой картинки. Практическая работа «Мебель» |
4 |
1 |
3 |
Выполнение практической работы |
|
|
4 |
Использование системы координат. Основные настройки для выполнения печати на 3D- принтере. Подготовка к печати. Печать 3 D-модели Практическая работа: Подготовка к печати и печать 3D-модели с использованием разных программ |
2 |
1 |
1 |
Выполнение практической работы |
|
|
Раздел 2. Простое моделирование (83часов) |
||||||
|
5 |
Создание шара. Разрешение. Создание многогранников. Что такое рендеринг. Настройки печати и экспорт в STL-файл Практическая работа: Создать шар радиусом 20 мм. Создать простую версию массажера для рук и шарик-антистресс. Подготовить к печати и выполнить печать на SD- принтере |
3 |
1 |
2 |
Выполнение практической работы |
|
|
6 |
Добавление объектов. Режимы объектный и редактирования Практическая работа «Молекула вода» |
2 |
1 |
1 |
Выполнение практической работы |
|
|
7 |
Практическая работа «Счеты» |
2 |
1 |
1 |
Выполнение практической работы |
|
|
8 |
Основные понятия: цилиндр, конус, призма и |
2 |
1 |
1 |
Выполнение практической |
|
|
пирамида. Сходство и отличия. Перемещение нескольких объектов. Основные ошибки при моделировании. Команда cylinder Практическая работа: Создание пешки |
работы |
|||||
|
9 |
Экструдирование (выдавливание) в Blender. Сглаживание. Выполнение практической работы объектов в Blender Практическая работа «Капля воды» |
2 |
1 |
1 |
Выполнение практической работы |
|
|
10 |
Экструдирование (выдавливание) в Blender Практическая работа «Робот» |
2 |
1 |
1 |
Выполнение практической работы |
|
|
11 |
Команды и правила поворота тел в программе. Особенности поворота и масштабирования тел. Комментарии к выполнению заданий Практическая работа: создание моделей «Вертушка» и «Птица» |
3 |
1 |
2 |
Выполнение практической работы |
|
|
12 |
Практическая работа «Создание кружки методом Выполнение практической работы экструдирования» |
2 |
1 |
1 |
Выполнение практической работы |
|
|
13 |
Практическая работа «Создание моделей Собачка» и «Звездочка» |
2 |
1 |
1 |
Выполнение практической работы |
|
|
14 |
Практическая работа «Создание моделей «Собачка» и «Звездочка» |
2 |
1 |
1 |
Выполнение практической работы |
|
|
15 |
Практическая работа «Создание моделей |
2 |
1 |
1 |
Выполнение практической |
|
|
«Крючок» и «Сложная пешка» |
работы |
|||||
|
16 |
Конструктивная блочная геометрия. Графические примитивы. Булева разность. Основные команды. Комментарии к выполнению заданий Практическая работа «Создание моделей «Ящичек» и «Колючка». Распечатать на 3D- принтере |
3 |
1 |
2 |
Выполнение практической работы |
|
|
17 |
Вычитание геометрических тел. Практическая работа «Создание моделей «Ладья» и «Погремушка». Распечатать на SD- принтере |
3 |
1 |
2 |
Выполнение практической работы |
|
|
18 |
Вычитание геометрических тел. Практическая работа «Создание моделей «Кружка» и «Разборную модель массажера для рук», «Брелок «Гитара» Распечатать на SD- принтере |
4 |
1 |
3 |
Выполнение практической работы |
|
|
19 |
Подразделение (subdivide) в Blender Практическая работа «Комната» |
2 |
1 |
1 |
Выполнение практической работы |
|
|
20 |
Инструмент Spin (вращение) Практическая работа «Создание вазы» |
2 |
1 |
1 |
Выполнение практической работы |
|
|
21 |
Модификаторы в Blender. Логические операции Boolean. Практическая работа “Пуговица ”. |
2 |
1 |
1 |
Выполнение практической работы |
|
|
22 |
Пересечение геометрических тел. |
3 |
1 |
2 |
Выполнение практической |
|
|
Булево пересечение. Различные пересечения графических примитивов. Команда intersection. Особенности команды и построения пересечений. Практическая работа: Создание моделей «Ухо» и «Шаблон головы» |
работы |
|||||
|
23 |
Моделирование сложных объектов. Особенности моделирования сложных объектов на примере создания игрального кубика Практическая работа: Создание модели игрального кубика |
2 |
1 |
1 |
Выполнение практической работы |
|
|
24 |
Рендеринг. Особенности рендеринга. Полигональная сетка. Диаграмма Воронского и ее особенностей. Практическая работа: Усовершенствование и доводка модели игрального кубика. Печать модели на принтере. |
2 |
1 |
1 |
Выполнение практической работы |
|
|
25 |
Объединение геометрических фигур. Команда union. Практическая работа: «Елочная игрушка» и «Магнитные держатели» |
4 |
1 |
3 |
Выполнение практической работы |
|
|
26 |
Создать модель ракеты. Распечатать на 3D- принтере |
3 |
1 |
2 |
Выполнение практической работы |
|
|
27 |
Выпуклая оболочка. Трансформация трехмерных объектов. Команда hull. Практическая работа: |
2 |
1 |
1 |
Выполнение практической работы |
|
|
Создание моделей «Кулон» и «Сердечко» |
||||||
|
28 |
Сумма Минковского двух многоугольников. Практическая работа: Создание модели «Задняя крышка смартфона» |
2 |
1 |
1 |
Выполнение практической работы |
|
|
29 |
Модификаторы в Blender. Логические операции Boolean. Практическая работа “Пуговица ”. |
3 |
1 |
2 |
Выполнение практической работы |
|
|
30 |
Модификаторы в Blender. Mirror - зеркальное отображение Практическая работа «Гантели» |
2 |
1 |
1 |
Выполнение практической работы |
|
|
31 |
Модификаторы в Blender. Array - массив Практическая работа «Кубик-рубик» |
6 |
1 |
5 |
Выполнение практической работы |
|
|
32 |
Добавление материала. Свойства материала Текстуры в Blender. Практическая работа “Сказочный город” |
7 |
1 |
6 |
Выполнение практической работы |
|
|
33 |
Работа над проектом |
7 |
0 |
7 |
Выполнение практической работы |
|
|
Раздел 3. Экструзия (43часа) |
||||||
|
34 |
Краткие сведения об экструзии. Плоские геометрические фигуры Практическая работа Создание модели “Трафарет кошки ” |
2 |
1 |
1 |
Выполнение практической работы |
|
|
35 |
Практическая работа Создание модели “Трафарет елки ”, трафарет формочек для выпечки «Кошка» и «Елка» |
3 |
1 |
2 |
Выполнение практической работы |
|
|
36 |
Линейная экструзия. |
1 |
1 |
0 |
||
|
Работа с текстом. |
||||||
|
37 |
Линейная экструзия. Работа с фигурами. Команда twist и scale. Практическая работа Создание модели с резьбой |
2 |
1 |
1 |
Выполнение практической работы |
|
|
38 |
Линейная экструзия. Смещение. Команда offset. Практическая работа Создание модели «Красивая ваза» и «треугольная ваза» |
3 |
1 |
2 |
Выполнение практической работы |
|
|
39 |
Экструзия вращением. Команда rotate_extrude. Практическая работа Создание модели «Воронка» и «Плафон», «Ваза» |
3 |
1 |
2 |
Выполнение практической работы |
|
|
40 |
Использование команды difference Практическая работа Создание модели «Тарелка» и «Бабочка» |
2 |
1 |
1 |
Выполнение практической работы |
|
|
41 |
Экструзия контуров. Программы двухмерного черчения. Практическая работа Создание модели «Шахматный конь» |
2 |
1 |
1 |
Выполнение практической работы |
|
|
42 |
DXF - файлы. Конвертация изображений в DFX. Практическая работа Создание моделей «Миньон» и «Крош», «Дерево» и «Шашка» |
4 |
1 |
3 |
Выполнение практической работы |
|
|
43 |
Повторение. Построение |
2 |
0 |
2 |
Выполнение |
|
|
сложных геометрических фигур. |
практической работы |
|||||
|
44 |
Повторение. Построение сложных геометрических орнаментов. |
4 |
0 |
4 |
Выполнение практической работы |
|
|
45 |
Выполнить творческую работу по заданию учителя |
3 |
0 |
3 |
Выполнение практической работы |
|
|
46 |
Выполнение тематических проектов |
9 |
0 |
9 |
Выполнение практической работы |
|
|
47 |
Защита проектов |
2 |
2 |
0 |
Выполнение практической работы |
|
|
Раздел IV. Подведение итогов. |
||||||
|
48 |
Подведение итогов |
1 |
1 |
0 |
||
|
Итого |
136 |