Дополнительная общеразвивающая программа технической направленности «Основы 3D-печати»

Муниципальное бюджетное учреждение

дополнительного образования

«МежшколЬный учебный комбинат»

Дополнительная общеразвивающая программа

технической направленности

«Основы 3D-печати»

Возраст обучающихся: 11-15 лет

Срок реализации: 1 год (68 часов)

Автор-составитель:

Шукалович Андрей Владимирович

педагог дополнительного образования

Ханты-Мансийск – 2024

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Дополнительная общеразвивающая программа «Основы 3D-печати» составлена в соответствии с нормативными документами:

• Федеральный закон Российской Федерации от 29 декабря 2012 г. № 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации».

• Распоряжение Правительства Российской Федерации от 31 марта 2022 г. № 678-р «Об утверждении Концепции развития дополнительного образования детей до 2030 года».

• Приказ Министерства просвещения РФ от 27.07.2022 года № 629 «Об утверждении Порядка организации и осуществления образовательной деятельности по дополнительным общеобразовательным программам»;

• Письмо Министерства образования и науки РФ от 18 ноября 2015 года № 09-3242 «О направлении методических рекомендаций по проектированию дополнительных общеразвивающих программ (включая разноуровневые программы)».

• Постановление Главного государственного санитарного врача РФ от 28 сентября 2020 года № 28 «Об утверждении санитарных правил СП 2.4.3648-20 «Санитарно-эпидемиологические требования к организациям воспитания и обучения, отдыха и оздоровления детей и молодежи».

• Постановление Главного государственного санитарного врача РФ от 28 января 2021 года № 2 Об утверждении санитарных правил и норм СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания» (раздел VI. «Гигиенические нормативы по устройству, содержанию и режиму работы организаций воспитания и обучения, отдыха и оздоровления детей и молодежи»).

• Приказ Министерства науки и высшего образования Российской Федерации №882, Министерства просвещения Российской Федерации №391 от 05.08.2020 «Об организации и осуществлении образовательной деятельности при сетевой форме реализации образовательных программ».

• Письмо Министерства просвещения Российской Федерации от 31.01.2022 № ДГ-245/046 «О направлении методических рекомендаций» (вместе с «Методическими рекомендациями по реализации дополнительных общеобразовательных программ с применением электронного обучения и дистанционных образовательных технологий»).

• Постановление Администрации города Ханты-Мансийска от 22.11.2023 №762 «О персонифицированном дополнительном образовании детей в городе Ханты-Мансийске».

• Решение Думы города Ханты-Мансийска от 27 декабря 2023 года № 223-V «Об утверждении Стратегии социально-экономического развития города Ханты-Мансийска до 36 года с целевыми ориентирами до 2050 года».

• Уставные и локальные акты организации.

• Устав МБУДО «Межшкольный учебный комбинат» и иные локальные нормативные акты.

Актуальность программы

Актуальность настоящей программы заключается в том, что в современных условиях развития технологий трёхмерная графика активно применяется в различных отраслях и сферах деятельности. Программа связана с процессом информатизации и необходимостью для каждого человека овладеть новейшими информационными технологиями для адаптации в современном обществе и реализации в полной мере своего творческого потенциала, профессионального самоопределения. Программа разработана в соответствии с задачами Стратегии социально-экономического развития города Ханты-Мансийска до 2036 года с целевыми ориентирами до 2050 года по развитию системы выявления и поддержки одаренных и талантливых детей, профессиональной ориентация учащихся, а также популяризации среди учеников школ инженерно-технического образования, соответствует государственной политике в области дополнительного образования и социальному заказу общества. Программа обеспечивает возможности для раскрытия творческого потенциала обучающихся посредствам информационных технологий, выявления и поддержки одаренных и талантливых детей.

Направленность программы

Дополнительная общеразвивающая программа «Основы 3D-печати» имеет техническую направленность.

Новизна программы. Настоящая программа предполагает дополнительное образование детей в области параметрического 3D моделирования, направлена на формирование у обучающихся пространственного, аналитического и синтетического мышления, готовности и способности к творческому поиску и воплощению своих идей на практике. Содержание программы предусматривает изучение системы КОМПАС-3D, обзорное знакомство с системой трехмерного моделирования, методов и правил выполнения 3D объектов.

Знания в области моделирования нацеливает детей на осознанный выбор профессии, связанной с техникой, изобразительным искусством, дизайном.

Уровень освоения программы – стартовый.

Отличительные особенности программы

Отличительная особенность данной программы состоит в том, что она является мощным образовательным инструментом, который не только позволяет привить обучающемуся привычку использовать готовое, а обучает создавать прототипы и необходимые детали, воплощая свои конструкторские и дизайнерские идеи.

Адресат программы.

Дополнительная общеразвивающая программа «Основы 3D-печати» рассчитана на детей в возрасте от 11 до 15 лет.

Психофизиологические характеристики учащихся различных возрастных групп показывают, что каждому возрасту присущи свои специфические особенности, влияющие на приобретение учащимися знаний и умений.

Этот возраст (11-15 лет) имеет свои индивидуальные трудности и переломные моменты. С психологической точки зрения средний школьный возраст является благоприятным периодом для развития творческих способностей. И от того, насколько были использованы эти возможности, во многом будет зависеть творческий потенциал взрослого человека.

Средний школьный возраст является своеобразным мостиком между беззаботным детством и юностью с ее проблемами, вроде начинающегося переходного возраста. Этот возраст принято также называть подростковым. В подростковом возрасте происходит дальнейшее развитие психических познавательных процессов и формирование личности. Наиболее существенные изменения в структуре психических познавательных процессов у лиц, достигших подросткового возраста, наблюдается в интеллектуальной сфере.

В этот период происходит формирование навыков логического мышления, развивается логическая память. Активно развиваются творческие способности, и формируется индивидуальный стиль деятельности, который находит свое выражение в стиле мышления.

До сих пор принято рассматривать подростковый возраст как возраст тяжелого кризиса, внутренних и внешних конфликтов, ломки нравственных устоев, упадка сил, индивидуализма, ухода в себя и т. д. Однако это, пожалуй, самый важный период в жизни школьника. В это время организм продолжает свое активное формирование.

Следует отметить, что ведущими факторами развития в этом возрасте становится общение со сверстниками и проявление индивидуальных особенностей личности. Главным требованием к учащимся 11-15 лет является в первую очередь желание, подкреплённое осознанным выбором и трудолюбием.

Цель программы – формирование у обучающихся навыков по трёхмерному моделированию и трехмерной печати.

Задачи программы:

Обучающие:

• способствовать формированию системы понятий, связанных с созданием трехмерных и плоскостных моделей объектов;

• обучить приемам эффективного использования систем автоматизированного проектирования;

• научить анализировать форму и конструкцию предметов, и их графические изображения, понимать условности чертежа, читать и выполнять эскизы и чертежи деталей; выполнять операции по моделированию и проектированию объектов на компьютере с помощью САПР систем; работать с учебными и справочными пособиями.

Развивающие:

• развивать умение планировать свою деятельность;

• развивать творческие способности (творческий подход к решению поставленной задачи), фантазию;

• развивать наблюдательность, умение анализировать, делать логические выводы, находить закономерности.

• сформировать логические связи с другими предметами (геометрией, черчением, информатикой), входящими в курс среднего образования;

• содействовать выявлению и поддержки одаренных и талантливых детей.

Воспитательные:

• воспитывать осознанное отношение к получению знаний, умений, навыков, потребность к саморазвитию;

• создавать творческую атмосферу сотрудничества, обеспечивающую развитие личности, социализацию и эмоциональное благополучие каждого обучающегося;

• воспитывать трудолюбие, усидчивость, аккуратность, бережное отношение к материалам;

• воспитывать толерантность, патриотическое самосознание.

Условия реализации программы

Сроки реализации. Реализация дополнительной общеразвивающей программы рассчитана на 68 часов, в течение 34 учебных недель. Срок освоения – 1 год.

Режим занятий: обучающихся регламентируется календарным учебным графиком, расписанием занятий.

Продолжительность занятий – 2 академических часа.

Периодичность занятий – l раз в неделю.

Форма обучения: очная. В период приостановления образовательной деятельности в очной форме по санитарно-эпидемиологическим, климатическим и другим основаниям реализация программы может осуществляться с применением электронного обучения и дистанционных образовательных технологий.

Форма занятий (в зависимости от цели занятия и его темы):

• групповые;

• индивидуальные;

• контрольные мероприятия (самостоятельная работа).

Условиями набора в группу является желание учащихся заниматься деятельностью, связанной с 3D-моделированием.

Ожидаемое минимальное число детей, обучающееся в одной группе – 8 человек.

Ожидаемое максимальное число детей, обучающееся в одной группе – 10 человек.

Кадровое обеспечение. Программу может реализовывать педагог, имеющий высшее педагогическое образование, прошедший повышение квалификации по профилю программы, без требований к профессиональной категории.

Планируемые результаты

Особенность изучения программы «Основы 3D-печати» заключается в том, что многие предметные знания и способы деятельности имеют значимость для других предметных областей и формируются при их изучении.

Предметные результаты:

• сформирована система понятий, связанных с созданием трехмерных и плоскостных моделей объектов, навыков и умений безопасного и целесообразного поведения при работе с компьютерными программами;

• приобретен опыт создания творческих работ с элементами конструирования на компьютере с помощью САПР систем;

• умеют анализировать форму и конструкцию предметов, и их графические изображения, понимать условности чертежа, читать и выполнять эскизы и чертежи деталей; выполнять операции по моделированию и проектированию объектов на компьютере с помощью САПР систем; самостоятельно создавать простые модели реальных объектов, работать с учебными и справочными пособиями.

Метапредметные результаты:

• развито умение планировать свою деятельность, самостоятельно определять цели обучения, ставить и формулировать для себя новые задачи в учёбе и познавательной деятельности;

• демонстрируют наблюдательность, умение анализировать, делать логические выводы, находить закономерности, оценивать получившейся творческий продукт и соотносить его с изначальным замыслом, выполнять по необходимости коррекцию продукта либо замысла;

• сформированы логические связи с другими предметами (геометрией, черчением, информатикой), входящими в курс среднего образования;

• сформированы компетентности в области использования информационно–коммуникационных технологий.

Личностные результаты:

• демонстрируют ответственное отношение к обучению, готовность к саморазвитию и самообразованию;

• сформирован устойчивый интерес к новым способам познания;

• демонстрируют трудолюбие, усидчивость, аккуратность, бережное отношение к материалам;

• проявляют готовность слушать собеседника и вести диалог, признавать возможность существования различных точек зрения и права каждого иметь свою, излагать своё мнение и аргументировать свою точку зрения и оценку событий;

• развито умение сотрудничать с товарищами в процессе совместной деятельности, соотносить свою часть работы с общим замыслом.

УЧЕБНЫЙ ПЛАН

УЧЕБНО–ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ

Раздел 1. Введение. Основы технического черчения и прототипирования – 4 часа.

Тема 1. Введение. Правила ТБ – 1 час

Теория: Беседа по правилам поведения учащихся. Инструктаж по технике безопасности работы с компьютерной техникой, используемым оборудованием. Организация работы в компьютерном классе.

Тема 2. Изучение основ технического черчения – 1 час

Теория: Общие определения. Правила оформления чертежей: штриховка в разрезах и сечениях, линии чертежа и их обводка, шрифты, размеры, буквенные обозначения на чертежах, масштабы, форматы чертежей.

Тема 3. Знакомство с основами прототипирования – 1 час

Теория: Общие понятия о прототипировании. Современные технологии. Область применения.

Тема 4. Знакомство с системой КОМПАС–3D – 1 час

Практика: Интерфейс. Основные компоненты системы. Виды документов.

Раздел 2. Операции моделирования – 28 часов.

Тема 5. Документ – Чертеж. Инструментальные панели – 8 часов

Теория: Общие приемы работы. Компактная панель. Панель свойств. Инструментальная панель Геометрия. Инструментальная панель Редактирование и Размеры.

Практика: самостоятельная работа по созданию документа чертёж и его последующее редактирование.

Тема 6. Документ – Деталь. Инструментальные панели – 4 часа

Теория: Рабочее пространство. Дерево модели. Компактная панель. Панель свойств. Эскиз. Вспомогательная геометрия.

Практика: Создание и редактирование эскиза

Тема 7. Операция выдавливание – 4 часа

Теория: Создание модели с помощью операции выдавливание и вырезать выдавливанием. Дополнительные элементы: фаски, скругления.

Практика: самостоятельная работа – операция выдавливание.

Тема 8. Операция Вращение – 4 часа

Теория: Создание модели с помощью операции вращение и вырезать вращением.

Практика: самостоятельная работа – операция вращение.

Тема 9. Кинематическая операция – 4 часа

Теория: Создание модели с помощью кинематической операции и вырезать кинематически.

Практика: самостоятельная работа – кинематическая операция.

Тема 10. Операция по сечениям – 4 часа

Теория: Создание модели с помощью операции по сечениям и вырезать по сечениям.

Практика: самостоятельная работа – операция по сечениям.

Раздел 3. Проектирование составных моделей – 12 часов.

Тема 11. Документ – Сборка. Инструментальные панели – 4 часа

Теория: Рабочее пространство. Дерево модели. Компактная панель. Панель свойств. Инструментальные панели Редактирование сборки и Сопряжения.

Практика: Самостоятельная работа – сборка.

Тема 12. Создание сложных деталей – 4 часа

Теория: Принципы создания деталей, созданных несколькими различными операциями.

Практика: Создание сложной детали.

Тема 13. Создание чертежа из 3D-модели – 4 часа

Теория: Принципы работы с инструментом.

Практика: Создание чертежей.

Раздел 4. Устройство 3D принтера. Основы 3D печати – 8 часов.

Тема 14. Устройство 3D принтера – 1 час

Теория: Что такое 3D принтер. Изучение разновидностей 3D принтеров, различного программного обеспечения.

Тема 15. Основные характеристики принтера, приемы работы – 1 час

Теория: 3D принтер, из чего состоит, принципы работы, расположение осей.

Тема 16. Подключение 3D принтера. Первая настройка 3D принтера – 2 часа

Теория: Изучение программного обеспечения для печати (слайсеры).

Практика: Настройка 3Dпринтера, калибровка стола, загрузка пластика.

Тема 17. Виды пластиков – 2 часа

Теория: Виды пластика, состав. Температуры плавления. Отличительные особенности различных типов пластика.

Тема 18. Подготовка модели к печати – 1 час

Практика: Подготовка 3D модели к печати, разбиение на слои, процент заполнения, печать с поддержкой.

Тема 19. Пробная печать – 1 час

Практика: Запуск готовой 3D модели на печать.

Раздел 5. 3D сканирование. Работа с 3D сканером – 16 часов.

Тема 20. Устройство 3D сканера – 1 час

Теория: Устройство 3Dсканера, виды и отличительные особенности различных моделей.

Тема 21. Основные характеристики сканера – 1 час

Теория: Основные характеристики сканера 3D, приемы работы.

Тема 22. Настройка сканера, приемы работы – 1 час

Практика: Изучение программного обеспечения 3D сканера, первоначальная настройка 3D сканера

Тема 23. Создание модели с помощью 3D сканера – 1 час

Практика: Сканирование объектов с помощью 3D сканера

Тема 24. Создание авторских 3D моделей и их печать – 10 часов

Практика: самостоятельная работа над созданием авторских моделей, от этапа проектов с чертежами до печати готовой модели.

Тема 25. Итоговое занятие – 2 часа

Практика: оформление выставки авторских 3D моделей. Обсуждение результатов обучения.

МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Формы деятельности на занятиях:

• фронтальная – одновременная работа со всеми учащимися;

• групповая – организация работы в группах.

• индивидуальная – индивидуальное выполнение заданий, решение проблем и др.

• индивидуально-фронтальная – чередование индивидуальных и фронтальных форм работы;

Методы обучения:

• словесные;

• наглядные;

• практические.

Проведение занятий по программе состоит из: вводной, основной и заключительной части.

Вводная часть – теоретическое занятие – объясняются ход занятия, дается новый материал, а также объясняются условия выполнения самостоятельной работы по пройденному материалу.

Основная часть – практика – выполнение заданий, в ходе которого отрабатывается на практике новый и закрепляется ранее пройденный материал.

Основная часть также включает в себя самостоятельную работу.

Самостоятельная работа – практика – по пройденному материалу учащимся предоставляются задания по построения 3D модели или чертежа.

Учащийся в процессе самостоятельной работы над заданием может обращаться за помощью к учащимся своей группы и педагогу.

Заключительная часть – обсуждение пройденного материала, подведение итогов самостоятельной работы, разбор ошибок и ответы на вопросы.

СИСТЕМА КОНТРОЛЯ РЕЗУЛЬТАТИВНОСТИ ПРОГРАММЫ

МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ (РЕСУРСНОЕ) ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Техническое обеспечение:

1. Персональный компьютер – 12 шт.;

2. Проектор – 1 шт.;

3. Проекционный экран – 1 шт.;

4. Оборудование для прототипирования (3D–принтер) – 1 шт.;

5. Оборудование для 3D сканирования (3D сканер) – 1 шт.

Программное обеспечение:

1. Операционная система Windows 10;

2. Программное обеспечение «КОМПАС 3D».

Методические ресурсы:

1. презентации по темам программы;

2. наглядные пособия по темам программы;

3. интернет-ресурсы:

• http://kompas.ru/publications/ – Обучающие материалы КОМПАС–График и КОМПАС–3D;

• http://www.kompasvideo.ru/lessons/ – Видеоуроки КОМПАС 3D;

• https://kompas.ru/publications/books/ – Обучающая литература КОМПАС–3D.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ

Книжные издания:

1. Большаков В.П. Создание трехмерных моделей и конструкторской документации в системе КОМПАС-3D, 2010 г.в., 496 стр.

2. Большаков В.П., Бочков А.Л., Лячек Ю.Т. Твердотельное моделирование деталей в CAD – системах: AutoCAD, КОМПАС-3D, SolidWorks, Inventor, Creo. 2014 г.в. 304 стр.

3. Герасимов А. Самоучитель КОМПАС-3D V19, 2021 г.в. 624 стр.

4. В.Большаков. КОМПАС-3D для студентов и школьников. Черчение, информатика, геометрия. – СПб.: БХВ-Петербург, 2010. – 304 с.

5. П.Г. Талалай. Компьютерный курс начертательной геометрии на базе КОМПАС-3D (+ DVD-ROM). – СПб.: БХВ-Петербург, 2010. – 608 с.

6. Е.Ю. Огановская, С.В. Гайсина, И.В. Князева. Робототехника, 3D-моделирование и прототипирование на уроках и во внеурочной деятельност. 5-7, 8(9) классы. – М.: КАРО, 2017. – 256 с.

7. С.В. Гайсина, И.В. Князева, Е.Ю. Огановская. Робототехника, 3D-моделирование и прототипирование в дополнительном образовании. Реализация современных направлений в дополнительном образовании. Методические рекомендации. – М.: КАРО, 2017. – 208 с.

8. Твердотельное моделирование деталей в САD-системах. В. Большаков, А. Бочков, Ю. Лячек. Издательство (ПИТЕР) 2015.

Сайты в сети Интернет:

1. Сообщество владельцев 3D принтера 3DToday – URL: https://3dtoday.ru/

2. Ютуб каннал АСКОН – URL: https://www.youtube.com/user/asconvideo/videos

3. Ютуб каннал Anna Veselova – URL: https://www.youtube.com/c/AnnaVeselova34/featured

КАЛЕНДАРНЫЙ УЧЕБНЫЙ ГРАФИК

Группа 1