Благоустройство школьной территории. Создание “Шахматного уголка”

Департамент образования и науки города Москвы

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ГОРОДА МОСКВЫ

«КУРЧАТОВСКАЯ ШКОЛА»

__________________________________________________________________________________

123060, Москва, улица Маршала Конева, дом 10. Тел: (499) 194-10-44.

E-mail: [email protected]

Проектная работа

Благоустройство школьной территории. Создание “Шахматного уголка”

Выполнил учитель информатики

ГБОУ “Курчатовская школа”

Остапенков Виктор Дмитриевич

Москва,

2020 год

Оглавление

Введение 3

Компьютерная графика в школе 4

Инженерная графика 5

Метод проектов 8

Виды проектов 8

Этапы организации проекта 10

Autodesk Fusion 360 как инструмент инженерной графики 11

Моделирование методом наплавления 12

Производственный цикл 12

Процесс печати FDM/FFF-принтера 12

Работа над проектом 14

Этап I - Разработка концепта 14

Этап II - Создание моделей 15

Этап III - Подготовка моделей к 3D печати 17

Этап IV - Печать моделей 17

Этап V - Сборка проекта 19

Заключение 21

Список литературы и других источников 22

Введение

Школа для учеников - это место, в котором они проводят большую часть своего детства. К сожалению, в современный информационный век здания школ все чаще напоминают бизнес-центры с безликими однотонными коридорами. Однако обучение в школе – это не только время труда, но и годы открытий, удивления и восхищения. Образовательная среда в современной школе должна способствовать развитию у учащихся стремлению к познанию. Поэтому нужно выбирать такие формы деятельности коллектива учащихся, которые явились бы развитием творческой деятельности, оказанием практической помощи в оформлении территории школы и воспитанием у учеников бережного отношения к среде обитания.

Современное инженерное образование подразумевает хорошую подготовку в области черчения и рисования, начертательной геометрии, технологии, а также владение программами компьютерной графики. Графический язык рассматривается как язык делового общения, принятый в науке, технике, содержащий геометрическую, эстетическую, техническую и технологическую информацию.

Цель: В рамках урочной деятельности учащихся инженерных классов разработать и реализовать проект создания шахматных фигур для благоустройства территории “Шахматного уголка” первого этажа здания школы.

Задачи:

1. Изучение с учащимися инженерного класса приемов и методов создания 3D объектов в рамках темы Моделирование курса информатики;

2. Ознакомление с особенностями территории для разработки технического задания;

3. Распределение обязанностей между учащимися класса и назначение ответственных за выполнение работы;

4. Моделирование шахматных фигур на компьютере для их последующей печати на 3D принтере

5. Печать созданных моделей в двух цветах

6. Постобработка напечатанных моделей для их крепления

7. Подведение итогов проведенной работы

Ожидаемые результаты реализации проекта

1. Организация социально значимой общественной деятельности школьников.

2. Комплексный подход к воспитанию эстетической культуры и трудовому воспитанию.

3. Обобщение знаний о дизайнерском оформлении и благоустройстве школьной территории.

4. Создание условий для реализации учащимися полученных теоретических знаний.

5. Улучшение эстетического вида школы и создание места отдыха учащихся.

Компьютерная графика в школе

В рамках проекта “Инженерный класс в Московской школе” в учебный план нашей школы был включен курс Компьютерная графика, в рабочую программу которого входит изучение основ инженерной графики

Программа по курсу «Компьютерная графика» предназначена для изучения основных разделов курса компьютерная графика на базовом уровне. Она включает в себя четыре крупные содержательные линии:

• Растровая компьютерная графика

• Векторная компьютерная графика

• Трехмерная компьютерная графика

• Инженерная компьютерная графика

Важная задача изучения этих содержательных линий – переход на новый уровень понимания и получение систематических знаний, необходимых для самостоятельного решения задач, в том числе и тех, которые не рассматривались в основном курсе предмета «Информатика». Для изучения компьютерной графики используется бесплатное и свободно распространяемое программное обеспечение.

В учебном плане основной школы курс по выбору представлен в 11 классах инженерного профиля (по два часа в неделю, всего 68 часов в года).

В связи с вышеперечисленными особенностями, изучение курса на ступени среднего общего образования направлено на достижение следующих целей и задач:

• освоение знаний, составляющих основу научных представлений об информации, информационных процессах, системах, технологиях и моделях;

• овладение умениями работать с различными видами информации с помощью компьютера и других средств информационных и коммуникационных технологий (ИКТ), организовывать собственную информационную деятельность и планировать ее результаты;

• развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей средствами ИКТ;

• воспитание ответственного отношения к информации с учетом правовых и этических аспектов ее распространения, избирательного отношения к полученной информации;

• выработка навыков применения средств ИКТ в повседневной жизни, при выполнении индивидуальных и коллективных проектов, в учебной деятельности, при дальнейшем освоении профессий, востребованных на рынке труда.

Основная форма деятельность учащихся – это самостоятельная интеллектуальная и практическая деятельность в сочетании с фронтальной, групповой, индивидуальной формой работы. Повышению качества обучения в значительной степени способствует правильная организация проверки, учета и контроля знаний учащихся.[1]

Инженерная графика

Основная задача курса Инженерной графики – формирование у учащихся технического мышления, пространственных представлений с помощью графических изображений. В число задач технической подготовки входят ознакомление учащихся с основами производства, развитие конструкторских способностей, изучение роли чертежа в современном производстве, установление логической связи черчения с другими предметами технического цикла.

В задачу обучения инженерной графики входит также подготовка школьников к самостоятельной работе со справочной и специальной литературой для решения возникающих проблем. Огромную роль в обучении учащихся играет развитие образно-пространственного мышления, которое формируется главным образом именно при усвоении знаний и умений на уроках инженерной графики. Нередко именно его недостаток препятствует полноценному развитию творческих способностей школьников, т.к. основная часть усваиваемого учебного материала школьных предметов представлена в вербальной форме.

В настоящее время изучение геометрографии в школах стало необходимо, т.к. возникла потребность в подготовке кадров для предприятий именно по техническим специальностям, и существует ряд направлений и специальностей в ВУЗах, для которых необходима предшествующая (довузовская) графическая подготовка. Обучение школьников в профильных инженерных классах позволяет осуществлять процессы дифференциации и индивидуализации образования. Оно направлено на возможность более полно учитывать интересы, склонности и способности учащихся, формировать интерес к продолжению образования и получению современной профессии.

В программу по инженерной графике вводятся элементы начертательной геометрии, позволяющие более корректно подойти к изучению инженерной графики на теоретической основе. Знание методов построения и преобразования изображений имеет большое значение для развития пространственного мышления. В рабочей программе предусмотрено выполнение домашних и практических работ. [2]

Личностные, метапредметные и предметные результаты освоения курса

Личностные результаты — это сформировавшаяся в образовательном процессе система ценностных отношений учащихся к себе, другим участникам образовательного процесса, самому образовательному процессу, объектам познания, результатам образовательной деятельности. Основными личностными результатами, формируемыми при изучении курса, являются:

1. Сформированность мировоззрения, соответствующего современному уровню развития науки и техники;

2. Готовность и способность к образованию, в том числе самообразованию, на протяжении всей жизни;

3. Сознательное отношение к непрерывному образованию как условию успешной профессиональной и общественной деятельности;

4. Сформированность навыков сотрудничества со сверстниками, детьми младшего возраста, взрослыми в образовательной, учебно-исследовательской, проектной и других видах деятельности;

5. Сформированность эстетического отношения к миру, включая эстетику научного и технического творчества;

6. Наличие осознанного выбора будущей профессии и возможностей реализации собственных жизненных планов;

7. Отношение к профессиональной деятельности как возможности участия в решении личных, общественных, государственных, общенациональных проблем.

8. Развитие у учащихся зрительной памяти, ассоциативного и визуально – пространственного мышления, а также формирование интереса к творческой и проектной деятельности.

Метапредметные результаты — освоенные обучающимися на базе одного, нескольких или всех учебных предметов способы деятельности, применимые как в рамках образовательного процесса, так и в других жизненных ситуациях. Основными метапредметными результатами, формируемыми при изучении информатики в школе, являются:

1. Умение самостоятельно определять цели и составлять планы; самостоятельно осуществлять, контролировать и корректировать учебную и внеучебную (включая внешкольную) деятельность; использовать все возможные ресурсы для достижения целей; выбирать успешные стратегии в различных ситуациях.

2. Умение продуктивно общаться и взаимодействовать в процессе совместной деятельности, учитывать позиции другого, эффективно разрешать конфликты.

3. Готовность и способность к самостоятельной информационно-познавательной деятельности, включая умение ориентироваться в различных источниках информации, критически оценивать и интерпретировать информацию, получаемую из различных источников.

4. Владение навыками познавательной, учебно-исследовательской и проектной деятельности, навыками разрешения проблем; способность и готовность к самостоятельному поиску методов решения практических задач, применению различных методов познания;

   1. Формированию этой компетенции способствует методика индивидуального, дифференцированного подхода при распределении практических заданий, которые разделены на три уровня сложности: репродуктивный, продуктивный и творческий. Такое разделение станет для некоторых учеников стимулирующим фактором к переоценке и повышению уровня своих знаний и умений. Дифференциация происходит и при распределении между учениками проектных заданий.

5. Умение использовать средства информационных и коммуникационных технологий в решении когнитивных, коммуникативных и организационных задач с соблюдением требований эргономики, техники безопасности, гигиены, ресурсосбережения, правовых и этических норм, норм информационной безопасности.

Предметные результаты включают: освоенные обучающимися в ходе изучения учебного предмета умения, специфические для данной предметной области, виды деятельности по получению нового знания в рамках учебного предмета, его преобразованию и применению в учебных, учебно - проектных и социально-проектных ситуациях, формирование научного типа мышления, научных представлений о ключевых теориях, типах и видах отношений, владение научной терминологией, ключевыми понятиями, методами и приемами.

1. Владение системой базовых знаний, отражающих вклад курса в формирование современной научной картины мира;

2. Сформированность представлений о важнейших видах дискретных объектов и об их простейших свойствах, алгоритмах анализа этих объектов, о кодировании и декодировании данных и причинах искажения данных при передаче;

3. Систематизация знаний, относящихся к математическим объектам информатики;

4. Сформированность базовых навыков и умений по соблюдению требований техники безопасности, гигиены и ресурсосбережения при работе со средствами информатизации;

5. Сформированность представлений о тенденциях развития компьютерных технологий; об общих принципах разработки и функционирования приложений;

6. Сформированность представлений о компьютерных сетях и их роли в современном мире; знаний базовых принципов организации и функционирования компьютерных сетей, норм информационной этики и права, принципов обеспечения информационной безопасности, способов и средств обеспечения надёжного функционирования средств ИКТ;

7. Понимание основ правовых аспектов использования компьютерных программ, изображений и работы в Интернете;

8. Сформированность представлений о способах хранения и обработке данных; умение пользоваться программами по обработке и созданию изображения;

9. Владение навыками алгоритмического мышления и понимание необходимости их формального описания;

10. Использование прикладных компьютерных программ по выбранной специализации;

11. Приобщение учащихся к графической культуре как совокупности достижений человечества в области освоения графических способов передачи информации;[1]

В рамках предмета учащимся предлагается участие в проектной деятельности как способ повышения их интереса к учебе. В процессе работы над проектом учащиеся самостоятельно ставят задачи и находят пути их решения.

Метод проектов

Учебная деятельность учащегося должна строиться на основе деятельностного подхода, цель которого заключается в развитии личности учащегося на основе овладения универсальными способами деятельности. Ребенок не может развиваться при пассивном восприятии учебного материала. Именно собственное действие может стать основой формирования в будущем его самостоятельности.

Для многих педагогов сегодня уже стали привычными методы критического мышления, проблемного обучения, модульного обучения, игровых технологий, информационно-коммуникационных технологий и методы проектов.

Метод проектов - это совокупность учебно-познавательных приемов, которые позволяют решить ту или иную проблему в результате самостоятельных действий учащихся с обязательной презентацией этих результатов. В основе метода проектов лежит развитие познавательных навыков учащихся, умений самостоятельно конструировать свои знания, умений ориентироваться в информационном пространстве и развитие критического мышления.Проектная деятельность направлена на сотрудничество педагога и учащегося, на развитие личности школьника и его творческих способностей.

Метод проектов ориентирован как на самостоятельную деятельность учащихся, так и на парную или групповую, которую учащиеся выполняют в течение определенного отрезка времени. Данный метод предполагает решение интересной проблемы, сформулированной самими учащимися. Метод проектов как педагогическая технология – это технология, которая предполагает совокупность исследовательских, поисковых, проблемных методов, творческих по самой своей сути. Для ученика проект - это возможность максимального раскрытия своего творческого потенциала.[3]

Виды проектов

По характеру доминирующей в проекте деятельности:

• информационный

• исследовательский

• практико-ориентированный

• ролевой

• творческий

Информационный проект направлен на сбор информации о каком-либо объекте или явлении с целью анализа, обобщения и представления информации широкой аудитории. Например, биографические данные того или иного писателя или поэта.

Исследовательский проект по структуре напоминает научное исследование. Он включает в себя обоснование актуальности выбранной темы постановку задачи исследования, обязательное выдвижение гипотезы с последующей ее проверкой, обсуждение и анализ полученных результатов.

Практико-ориентированный проект нацелен на решение социальных задач, отражающих интересы участников проекта. Например, для чего изучаются правила по русскому, пригодится ли знание правил в современной жизни?

В ролевом проекте учащиеся берут на себя роли литературных или исторических персонажей, выдуманных героев. Например, инсценировка эпизода любого произведения, сказки по русскому языку.

Творческий проект предполагает максимально свободный и нетрадиционный подход к его выполнению и презентации результатов. Это могут быть альманахи, театрализации, спортивные игры, произведения изобразительного или декоративно-прикладного искусства, видеофильмы и т.д. Творческий и ролевой проекты перекликаются между собой, например «Устное народное творчество в нашей жизни».

По форме:

• видеофильм

• рекламный ролик

• журнальный репортаж

• инсценировка

• интервью с известным человеком

• телепрограмма

• мультимедийный продукт

• стенгазета

По профилю знаний:

• монопроекты – в рамках одного учебного проекта

• межпредметные – в рамках двух или более предметам

По числу участников:

• личностные

• парные

• групповые

По характеру контактов:

• внутриклассными

• внутришкольными

• региональными

• международными

По продолжительности:

• минипроекты – в течение 1 урока

• краткосрочные – в течение 1-5 уроков

• среднесрочные – 1-2 месяцев

• долгосрочные – до 1 года[4]

Этапы организации проекта

1. Планирование работы над проектом (определение темы проекта, его цели и задач)

2. Поисковый этап (этап исследовательской работы учащихся и самостоятельного получения новых знаний);

3. Этап обобщения (этап структурирования полученной информации и интеграции полученных знаний, умений, навыков);

4. Презентация полученных результатов (этап анализа исследовательской деятельности школьников).

5. Защита проектов (проходит в форме презентации с использованием компьютера и мультимедийного проектора)

Проектная деятельность способствует повышению качества образования, результативности учебного процесса.

Следует отметить, что занятия проектной деятельностью активизирует познавательный интерес учащихся, расширяет их кругозор, развивает навыки самостоятельной работы: умение выявлять и формулировать проблему, находить и отбирать необходимую информацию, применять её для решения поставленных задач.

Проект развивает «командный дух», коммуникабельность, умение сотрудничать, способствует повышению личной уверенности каждого участника. Учебная деятельность приобретает поисковый и творческий характер. Сегодня проектная деятельность учащихся всех классов - неотъемлемый атрибут их школьной жизни. Обучение с применением метода проектов помогает учителю раскрыть творческий потенциал своих учеников.

Таким образом, использование проектной деятельности в обучении в современной школе становится все более актуальной. И не случайно, ведь при помощи проекта можно реализовать все воспитательные, образовательные и развивающие задачи, стоящие перед учителем. Метод проектов отвечает требованиям современного образования, поскольку он является и практико-ориентированным, и личностно-ориентированным. Он позволяет индивидуализировать учебный процесс.

Autodesk Fusion 360 как инструмент инженерной графики

Autodesk Fusion 360 – это комплексный облачный CAD/CAE/CAM инструмент, который объединяет все процессы разработки проекта в рамки одного программного продукта. В программе можно создавать дизайн идеи, проводить расчеты конструкции, готовить модели проекта к производству и взаимодействовать с одноклассниками в пределах одной платформы.

В программе реализованы все технические этапы создания моделей от их проектирования до 3D печати или обработки на станке с ЧПУ.

Также доступны следующие виды моделирования:

1. Сплайновое моделирование. Возможность создавать эргономичные формы посредством технологии T-сплайнов и поверхностного моделирования с указанием точной формы кривизны поверхностей, граней, ребер и вершин сплайнов вручную.

2. Твердотельное моделирование. Возможность использовать привычные инструменты нисходящего и восходящего проектирования, такие как выдавливание, вращение, сопряжение, лофт, булевы операции и многие другие для создания как органичных форм, так и детализированных механических изделий.

3. Параметрическое моделирование. Возможность использовать параметрические размеры при определении эскизов. Это позволяет связать геометрические характеристики элементов с определенной величиной или функцией. Причем при обновлении того или иного параметра, модель автоматически обновится, соответственно, изменив при этом связанные элементы.

4. Использование сеточных моделей. Возможность создать сплайновую поверхность, повторяющую профиль сетки, используя инструмент Object Snap или использовать команду Pull, чтобы привязать вершины сплайнов к сеточной поверхности.

5. Применение библиотеки стандартных компонентов. Fusion 360 сопровождается библиотекой стандартных инженерных деталей, отвечающих стандартам ISO, ANSI, DIN и др. Эти детали можно использовать в качестве базы нового проекта или в качестве составных элементов имеющейся модели, чтобы не тратить время на создание их с нуля.[5]

Также в программе реализована возможность проведения инженерного и кинематического анализа, импорта и экспорта файлов и работы со сборочными моделями. При необходимости после этапа моделирования модели ее можно отправить на визуализацию для получения конечной картинки или подготовить к 3D-печати.

Моделирование методом наплавления

Моделирование методом послойного наплавления (англ. fused deposition modeling, FDM) — аддитивная технология, широко используемая при создании трехмерных моделей, при прототипировании и в промышленном производстве.

Технология FDM подразумевает создание трехмерных объектов за счёт нанесения последовательных слоев материала, повторяющих контуры цифровой модели. Как правило, в качестве материалов для печати выступают термопластики, поставляемые в виде катушек нитей или прутков. Данная технология была разработана С. Скоттом Крампом в конце 1980-х годов и вышла на коммерческий рынок в 1990 году.

Производственный цикл

Производственный цикл начинается с обработки трехмерной цифровой модели. Модель в формате STL делится на слои и ориентируется наиболее подходящим образом для печати. Процесс подготовки модели для печати называется «slicing», в результате которого генерируется G-code. В него закладываются все параметры печати, перемещения экструдера¹, при необходимости генерируются поддерживающие структуры, необходимые для печати нависающих элементов. Некоторые устройства позволяют использовать разные материалы во время одного производственного цикла. Например, возможна печать модели из одного материала с печатью опор из другого, легкорастворимого материала, что позволяет легко удалять поддерживающие структуры после завершения процесса печати. Альтернативно, возможна печать разными цветами одного и того же вида пластика при создании единой модели.

Изделие, или «модель», производится выдавливанием («экструзией») и нанесением микрокапель расплавленного термопластика с формированием последовательных слоев, застывающих сразу после экструдирования.[6]

Пластиковая нить разматывается с катушки и подается в экструдер — устройство, оснащенное механическим приводом для подачи нити, нагревательным элементом для плавки материала и соплом, через которое осуществляется непосредственно экструзия. Нагревательный элемент служит для нагревания сопла, которое в свою очередь плавит пластиковую нить и подаёт расплавленный материал на строящуюся модель. Как правило, верхняя часть сопла наоборот охлаждается с помощью вентилятора для создания резкого градиента температур, необходимого для обеспечения плавной подачи материала.

Процесс печати FDM/FFF-принтера

Экструдер перемещается в горизонтальной и вертикальной плоскостях под контролем алгоритмов, аналогичных используемым в станках с числовым программным управлением. Сопло перемещается по траектории, заданной системой автоматизированного проектирования. Модель строится слой за слоем, снизу вверх. Как правило, экструдер (также называемый «печатающей головкой») приводится в движение шаговыми двигателями или сервоприводами. Наиболее популярной системой координат, применяемой в FDM, является прямоугольная, с осями X, Y и Z. Альтернативой является цилиндрическая система координат, используемая так называемыми «дельта-роботами».

Технология FDM отличается высокой гибкостью, но имеет определённые ограничения. Хотя создание нависающих структур возможно при небольших углах наклона, в случае с большими углами необходимо использование искусственных опор, как правило, создающихся в процессе печати и отделяемых от модели по завершении процесса.

В качестве расходных материалов доступны всевозможные термопластики и композиты, включая PLA, поликарбонаты, полиамиды, полистирол, лигнин и многие другие. Как правило, различные материалы предоставляют выбор баланса между определенными прочностными и температурными характеристиками.

Одним из немногих материалов, разрешенных к применению в образовательных учреждениях является полилактид, или «PLA-пластик». Этот материал изготавливается из кукурузы или сахарного тростника, что обуславливает его нетоксичность и экологичность, но делает его относительно недолговечным.[7].

Работа над проектом

Обобщая все вышеизложенное, в рамках курса Компьютерная графика в разделе Инженерная графика учащимся была предложена среднесрочная групповая проектная работа по благоустройству территории первого этажа, в процессе работы над которой учащиеся познакомились со всеми технологическими процессами от разработки концепта до получения конечного дизайна с последующей печатью объектов на 3D принтере. Весь процесс работы по проекту можно разделить на несколько этапов.

Этап I - Разработка концепта

Перед учащимися была поставлена задача о необходимости создания зоны отдыха для учащихся, главной частью которой предполагалось создание большой шахматной доски с вертикальными шахматами (шахматы должны были крепиться на стене, а не стоять на столике).

Первым делом учащимся следовало определиться с размерами будущей доски и шахматных фигур. Для решения этой задачи инициативная группа учащихся совместно с педагогом провела небольшое исследование, в ходе которой было выяснено, что фигуры будут помещаться внутрь квадрата 12 х 12 см и были высотой 4 см. Точной размер подбирался эмпирическим путем с учетом пожеланий и особенностей строения тела будущих пользователей изделия.

Также на этом этапе учащиеся отбирали из онлайн библиотек изображений возможные варианты дизайна будущих фигур, некоторые из которых приведены на рис 1.

Рисунок №1 “Варианты шахматных фигур”

Также на этом этапе был определен дизайн будущей шахматной доски и ее размеры с учетом размеров фигур и их количеством. В конце этапа разрабо концепта был отобран один из предложенных вариантов дизайна самих фигур. В качестве основного был выбран третий вариант из представленных на рисунке №1, как наиболее интересный и структурно прочный, так в нем практически отсутствуют тонкие части.

На этапе разработки концепта учащиеся решали техническую задачу по креплению будущих фигур на вертикальную доску. Было решено предусмотреть технологическое отверстие в задней части конструкции для крепления магнитов. На начальном этапе предполагалось размещение магнитов внутрь моделей, от чего впоследствии пришлось отказаться из-за особенностей 3D принтера, о который я расскажу позже.

На этапе разработки учащиеся также предложили дополнить конечный дизайн шахмат логотипом школы, чтобы сделать их еще более интересными и уникальными.

Этап II - Создание моделей

После завершения первого этапа были определены все необходимые детали для перехода к этапу 3D моделирования. Для работы на этом этапе была выбрана программа Autodesk Fusion 360, как наиболее удобная для работы с инженерной графикой.

Поскольку всего было необходимо создать модели 6 фигур (Король, Ферзь, Ладья, Конь, Слон и Пешка), то они были распределены между учащимися. Весь процесс моделирования выполнялся под наблюдением и руководством учителя, чтобы избежать сильных отличий во внешнем виде конечных изделий.

Процесс моделирования начался с загрузки в программу отобранного изображения дизайна фигур, которое служило ориентиром при создании модели (см. рис.2).

Рисунок №2. “Интерфейс программы с загруженным фоновым изображением”

Затем на основе загруженного фонового изображения учащимся было необходимо отрисовать контур фигуры, пользуясь инструментами моделирования программы (см. рис.3). Также на этом этапе были добавлены контуры будущих отверстий и вырезов на лицевой и обратной сторонах модели (на рисунке они отмечены красным)

Рисунок №3 “Отрисованный контур фигуры “Пешка”

Следующим этапом стало выдавливание отрисованного контура по оси Z (вверх) для придания модели объема. Технологические и дизайнерские отверстия наоборот выдавливались внутрь модели.

На этом и предыдущем этапах учащимся приходилось решать много технических задач, с которыми они иногда обращались к учителю. Каждый ученик работал на своем компьютере, впоследствии все модели были собраны в один файл, благодаря возможностям программы этот процесс не составил особого труда. Законченный дизайн всех шахматных фигур приведен на рисунке 4

Рисунок №4 “Результат этапа моделирования”

Этап III - Подготовка моделей к 3D печати

После завершения процесса моделирования все полученные модели были экспортированы в формат .STL и были загружены в программу по нарезке для последующей 3D печати. Для этого была выбрана программа Cura, как наиболее простая и быстрая.

Принцип работы с программой очень прост. Для нарезки моделей требуется только ее 3D модель, далее после указания необходимых параметров 3D принтера и пластика она самостоятельно разбивает модель на слои и подготавливает файл с Gcode для его загрузки на принтер.

Также программа показывает примерное время печати моделей. В нашем случае печать получилась довольно долгой. Расчетное время выданное программой с указанием требуемого количества моделей приведено в таблице 1.

Таблица №1 “Расчетное время печати”

	Количество фигур			Время	Итоговое время
	Черные	Белые	Итого
Пешка	8	8	16	3:20:00	53:20:00
Ладья	2	2	4	4:00:00	16:00:00
Конь	2	2	4	5:00:00	20:00:00
Слон	2	2	4	4:00:00	16:00:00
Ферзь	1	1	2	4:30:00	9:00:00
Король	1	1	2	6:20:00	12:40:00
Итого:					127:00:00

Как видно из таблицы общее расчетное время непрерывной печати составило 127 часов или 5,3 дней. Однако ни один принтер не выдержал бы такой нагрузки, поэтому печать производилась поэтапно, что все равно не уберегло его от небольших поломок, но об этом чуть позже.

Этап IV - Печать моделей

Конечная печать созданных моделей производилась на 3D принтере 3DQ One, входящим в состав поставки инженерного класса. Для печати был выбран белый и черный PLA пластик от компании Bestfilament, который по нашим тестам лучше всего подходил для подобных задач.

Результатом третьего этапа работы над проектом стали шесть файлов формата .gcode, которые загружались в 3D принтер. Затем принтер производил послойную FDM печать, выдавливая пластик (филамент²) через экструдер (см.рис.5).

Рисунок №5 “Печать модель “Конь” на 3D принтере”

На фотографии также видны технологические отверстия для крепления магнитов. Изначально предполагалась закладка магнитов внутрь моделей, однако от этой идеи пришлось отказаться в пользу выреза места крепления магнитов в задней части модели (куда потом они помещались на суперклей). Подобное решение вызвано техническими особенностями нашей модели принтера, а именно защитные блоки экструдера выполнены из металла, к которому магниты примагничивались в процесса печати и съезжали с нужных мест.

Итоговое время печати заметно превысило расчетные показатели, так как печать производилась в дневное время (не было возможности оставить работающий принтер на ночь), также у других учащихся школы были проекты, которые требовали использование принтера, и составило около двух месяцев. Также не обошлось без незначительных поломок принтера, которые были вызваны его большой загрузкой, однако все поломки своевременно устранялись технической поддержкой проекта инженерный класс.

Итогом этого этапа стали законченные модели в необходимом количестве. Результат работы приведен на рисунке №6

Рисунок №6 “Распечатанные модели шахматных фигур”

Этап V - Сборка проекта

Завершающим этапом работы над проектом по благоустройству территории школы стала сборка проекта. На этом этапе к распечатанным моделям приклеивались магниты для крепления к доске. Администрация школы заказала металлическую доску, которую разместили в планируемом месте на первом этаже, затем во время летних каникул шахматный уголок дополнился граффити на стене по теме проекта. Законченный вид шахматного уголка приведен на рисунке №7.

Рисунок №7 “Законченный вид “Шахматного уголка”

Шахматный уголок быстро стал местом притяжения для учащихся, где они могут не только отдохнуть, но и поучиться чему-то новому. Так очень часто после проведения нескольких минут рядом с доской от учащихся слышались разговоры вида “Нужно подучиться игре в шахматы”. Естественным продолжением проекта шахматного уголка было его дополнение шашками. Поскольку этот на момент класс, работавший над проектом уже выпустился из школы, то моделирование шашек уже выполнялось учителем самостоятельно. Теперь в шахматном уголке учащиеся могут сыграть как в шашки, так и в шахматы (см.рис №8).

Рисунок №8 “Шахматный уголок в действии”

Заключение

В ходе каждого этапа работы над проектом были успешно решены поставленные задачи:

1. Были изучены методы создания 3D объектов в рамках темы Моделирование курса информатики;

2. Были распределены обязанности между учащимися класса и назначены ответственные за выполнение работы;

3. Учащиеся произвели моделирование шахматных фигур на компьютере для их последующей печати на 3D принтере

4. Была осуществлена печать созданных моделей в двух цветах

5. Все полученные модели были обработаны для их крепления

6. Подведены итоги проведенной работы

Законченный продукт отвечает всем поставленным в ходе проекта требованиям, а значит является актуальным с точки зрения проекта.

Соответственно, достигнута цель проекта – был разработал дизайн для благоустройства школьной территории, который соответствует современным тенденциям и при этом является узнаваемым и полезным для школы.

Благодаря этому проекту учащиеся получили опыт реальной разработки от концепта до 3D печати и постобработки модели, улучшили свои навыки в 3D моделировании и получили представление о направлении современного дизайна.

Продукт полностью соответствует задумке и может представлять интерес для новых учащихся. Кроме того, разработанный дизайн может послужить источником новых идей для создания подобных проектов в будущем.

Список литературы и других источников

[1] Остапенков В.Д. “Рабочая программа курса Компьютерная графика”- М.:, 2019

[2] Кондратьева Т.М., Борисова А.Ю., Шилкина С.В. “Программа по подготовке обучающихся инженерных классов в московских школах”- М.:, 2016

[3] Пахомова Н.Ю. “Метод учебного проекта в образовательном учреждении” – М.: Аркти, 2003.

[4] Сергеев И.С. “Как организовать проектную деятельность учащихся” – М.: Аркти, 2007.

[5] Функциональность Autodesk Fusion 360, - Интернет источник https://www.pointcad.ru/product/autodesk-fusion-360/funkczional-autodesk-fusion-360

[6] Слюсар, В. И. “Фабрика в каждый дом. Вокруг света. — № 1” (2008). — Январь, 2008 96—102 (2008).

[7] Brian Evans, “Practical 3D Printers: The Science and Art of 3D Printing”, Apress 2012 (англ.).

1^ Часть машины для размягчения материалов и придания им формы путём продавливания через профилирующий инструмент, сечение которого соответствует конфигурации изделия.

2^ Филамент - расходный материал, используемый для печати на 3D-принтере, представляет собой пластмассовую нить сечением 1,75 или 3 мм