«Освоение детьми 6-7 лет начального опыта использования технического оборудования с числовым программным управлением (3D-принтер)».
проект (подготовительная группа)

«Освоение детьми 6-7 лет начального опыта использования технического оборудования

с числовым программным управлением (3D-принтер)».

Турутина О.А., старший воспитатель

высшей квалификационной категории МБДОУ д/с № 46.

            Как было отмечено ранее, одним из показателей сформированности у детей основ технической компетентности является освоение ими отдельных технических умений, связанных с использованием цифровых технологий и технического оборудования с числовым программным управлением. Речь пойдёт о детском 3D-принтере и о формировании у дошкольников навыков печати цифровых 3D-моделей.

3D-принтером называют устройство вывода трёхмерных данных. От обычного принтера, который выводит двухмерную информацию на лист, он отличается тем, что позволяет выводить трёхмерную информацию (сразу в трёх измерениях). Посредством 3D-печати осуществляется процесс создания физических объектов из цифровых 3D-моделей путём трёхмерного моделирования. Модель изготавливается нанесением тонких слоёв расплавленного материала друг на друга.

По принципу действия 3D-принтер является станком с числовым программным управлением, который выполняет работу автономно по заданной программе. В дошкольном образовании используется детский 3D-принтер модели «АNRО Dreamer», состоящий из аппаратной и программной частей.

             Аппаратная часть состоит из корпуса, блока питания, катушки для филамента, процессора, печатающего узла, несущей платформы и платформы для печати (т.н. «стола»), сенсорной кнопки включения / выключения устройства (т.н. «тактовой кнопки»), а также разъёма для карты памяти SD, которая входит в комплект устройства. Все механические и нагревательные элементы надёжно закрыты и не имеют прямого доступа, т.е. безопасны. Но, как и любое другое электрооборудование, эксплуатировать принтер ребёнок может только под присмотром взрослого.

Программная часть представлена планшетом, на который устанавливается приложение «MiniToy» из «Google play». Программа позволяет ребёнку напечатать собственные игрушки, инструменты и принадлежности.

Процесс 3D-печати привлекателен для ребёнка. Прозрачные боковые стенки и подсветка внутри корпуса позволяют детям наблюдать за процессом послойного нанесения 3D-модели с разных сторон, и даже сверху – если аккуратно открыть крышку корпуса.

Для 3D-печати можно использовать два вида пластика: ABS и PLA. Но PLA-пластик (Полилактид) – это самый биологически совместимый и экологически чистый материал для 3D-принтеров и 3D-ручек.

Знакомству дошкольников с технологией 3D-печати предшествует работа по овладению детьми навыками создания трёхмерных изображений с помощью 3D-ручки, освоению представлений о принципах работы этого электроприбора и способах его безопасного  использования.

Начинать же знакомить дошкольников с возможностями 3D-принтера следует с  наблюдения за действиями взрослого: воспитатель в присутствии детей печатает выбранную ими модель (игрушку или необходимую деталь для конструирования), комментируя свои действия, обращает внимание на соблюдение правил техники безопасности. Дети узнают, что 3D-принтер необходимо подключить к планшету, на котором установлена специальная программа для печати 3D-моделей. В процессе наблюдения дети также получают первичные представления об устройстве 3D-принтера и начинают усваивать техническую терминологию, которую использует воспитатель, комментируя выполняемые действий.

Затем дети сравнивают 3D-принтер и 3D-ручку, выявляют общее (оба устройства работают от электросети, для работы с обоими устройствами нужен пластик, у обоих расплавленный филамент подаётся через сопло) и различия (3D-принтером управляет программа, а 3D-ручкой – человек; напечатанные на 3D-принтере модели качественнее нарисованных 3D-ручкой, у них гладкая поверхность и ровные края; но 3D-принтер печатает только модели, которые есть в программе, а 3D-ручкой можно нарисовать всё, что придумаешь).

Следующим этапом становится активизация и закрепление первичных представлений, полученных детьми в процессе наблюдения за действиями взрослого. Убеждаясь в том, что дети достаточно чётко усвоили правила по технике безопасности при обращении с принтером, педагог акцентирует внимание дошкольников на том, что эксплуатировать устройство можно только в присутствии взрослого человека, а также на том, из каких составных частей состоит 3D-принтер, что необходимо для работы, какую последовательность действий нужно соблюдать. На данном этапе важно, чтобы ребёнок хорошо ориентировался в используемых терминах, понимал их. Терминология достаточно сложная, но дошкольники достаточно легко её усваивают, правильно называя каждую часть 3D-принтера (светодиодный индикатор, карта памяти SD, катушка для филамента, платформа печати, несущая платформа, тактовая кнопка и т.д.).

Дети начинают самостоятельно подготавливать принтер к работе: размещать на катушку для филамента PLA-пластик необходимого цвета, устанавливать платформу для печати на несущую платформу внутри устройства, подключать аппаратную часть к источнику питания, определять готовность устройства к работе (сначала должен загореться светодиодный индикатор, затем последовательно загораются тактовая кнопка, индикатор включения питания, светодиодный индикатор устройства, индикатор Wi-Fi – это говорит о том, что устройство запустилось нормально). В целях предупреждения ошибок целесообразно использовать наглядную опору – т.н. «технологическую карту», в которой проиллюстрирована последовать действий. «Технологическую карту» можно создать вместе с детьми, используя либо распечатанные из «Руководства пользователя» иллюстрации, либо придуманные детьми условные изображения.

Затем дети учатся самостоятельно задавать команды на планшете. (На начальном этапе также целесообразно использовать созданную вместе с детьми наглядную опору.) Дети осваивают алгоритм действий:

• открыть приложение «MiniToy» на планшете;
• синхронизировать его с 3D-принтером;
• нажать кнопку выбора функций в верхнем правом углу «Load filament» («Загрузить филамент»);
• нажать кнопку «Finish» («Завершить») для завершения загрузки филамента;
• нажать «Yes» для подтверждения команды окончания загрузки;
• выбрать из темы модель, которую нужно напечатать, и нажать команду «Start» для печати модели;
• после завершения печати нажать кнопку с функцией «End».

Необходимо отметить, что процесс 3D-печати достаточно длительный: от нескольких минут до нескольких часов, в зависимости от объёма и сложности модели. Если процесс печати цифровой 3D-модели требует длительного времени, то дети в процессе работы принтера могут заняться заранее запланированной деятельностью, а потом «получить» готовый результат.

        Здесь можно отметить образовательный эффект использования 3D-принтера – осваивая цифровые технологии и навыки печати цифровых 3D-моделей, дети начинают осознавать понятие «время» и в той или иной мере получают первые уроки тайм-менеджмента, т.е. управления временем.

Развивающим эффектом использования в образовательном процессе детского 3D-принтера является возможность проявления технического творчества в проектно-исследовательской деятельности, когда ребёнок может напечатать деталь, необходимую для создания задуманной конструкции.