РАБОЧАЯ ПРОГРАММА учебного курса «3Д – МОДЕЛИРОВАНИЕ И ПРОТОТИПИРОВАНИЕ» в рамках дополнительного образования
рабочая программа по естествознанию (7 класс)

МИНИСТЕРСТВО ПРОСВЕЩЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 Министерство образования и науки Астраханской области

 Администрация муниципального образования
 "Наримановский муниципальный район Астраханской области"

Разночиновский филиал МКОУ "СОШ с.Солянка"

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

учебного курса

«3Д – МОДЕЛИРОВАНИЕ И ПРОТОТИПИРОВАНИЕ»

в рамках дополнительного образования

для обучающихся 7 класса

С. Разночиновка 2023

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Рабочая программа предназначена для использования в рамках дополнительного образования.

Рабочая программа разработана для обучающихся 7 класса, которые используют учебные пособия «3D-МОДЕЛИРОВАНИЕ И ПРОТОТИПИРОВАНИЕ» автора Копосова Д. Г. – М.: Бином. Лаборатория знаний. 2020.

Общее количество часов – 102 часа в год. Режим занятий – 3 раза в неделю по 1 часу (45 минут).

Цель программы:

развитие конструкторских способностей детей и формирование пространственного представления за счет освоения базовых возможностей среды трехмерного компьютерного моделирования.

Обучающие задачи:

Познакомить обучающихся с основами работы на компьютере, основными частями ПК, назначением и функциями устройств, входящих в состав компьютерной системы.

Познакомить с системами 3D-моделирования и сформировать представление об основных технологиях моделирования.

Научить основным приемам и методам работы 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.

Развивающие задачи:

Формирование и развитие информационной культуры: умения 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 информационных и

коммуникационных технологий.

Формирование технологической грамотности.

Развитие стратегического мышления.

Получение опыта решения проблем с использованием проектных технологий.

Воспитательные задачи

Сформировать гражданскую позицию, патриотизм и обозначить ценность

инженерного образования.

Воспитать чувство товарищества, чувство личной ответственности во время подготовки и защиты проекта, демонстрации моделей объектов.

Сформировать навыки командной работы над проектом.

Сориентировать обучающихся на получение технической инженерной

специальности.

Научить работать с информационными объектами и различным источниками информации.

Приобрести межличностные и социальные навыки, а также навыки общения.

Таким образом, актуальность создания программы «3D-МОДЕЛИРОВАНИЕ И ПРОТОТИПИРОВАНИЕ» 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 «3D-МОДЕЛИРОВАНИЕ И ПРОТОТИПИРОВАНИЕ» заключается:

- в адаптированном для восприятия школьниками содержании программы обучения 3D-технологиям, таким 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 использовании на базовом уровне обучения специально разработанных блоков для организации предпрофессиональных проб школьников в освоении как инженерных 3D-технологий, так и дизайнерских графических редакторов 3Dграфики и анимации;

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

Отличительная особенность данной программы в том, что развитие навыков трехмерного моделирования и объемного мышления будет способствовать дальнейшему формированию взгляда обучающихся на мир, раскрытию роли информационных технологий в формировании естественнонаучной картины мира, формированию компьютерного стиля мышления, подготовке обучающихся к жизни в информационном обществе.

3D-моделирование сложных трехмерных объектов применяется в архитектуре, строительстве, энергосетях, инженерии, дизайне интерьеров, ландшафтной архитектуре, градостроительстве, дизайне игр, кинематографе и телевидении, деревообработке, 3d печати, образовании и др.

Адресат программы:

учебный курс «3D-МОДЕЛИРОВАНИЕ И ПРОТОТИПИРОВАНИЕ» представляет собой самостоятельный модуль, изучаемый в течение учебного года параллельно с освоением программ основного общего образования в предметных областях «Математика», «Информатика», «Физика», «Изобразительное искусство», «Технология», «Русский язык».

Курс предполагает возможность участия обучающихся в соревнованиях, олимпиадах и конкурсах.

Предполагается, что обучающиеся овладеют навыками в области дизайн-эскизирования, трёхмерного компьютерного моделирования.

Целевая аудитория: 1 группа по 15 человек (обучающиеся 12 - 15 лет).

Обучающиеся смогут постепенно овладеть научной терминологией, ключевыми понятиями, методами и приёмами проектирования, конструирования, моделирования.

Объем, сроки и режим занятий

Настоящая программа рассчитана на 102 часа в год и является начальной ступенью овладения комплексом минимума знаний и практических навыков, последующих для последующей самостоятельной работы.

В соответствии с нормативными требованиями СанПиН 2.4.4.30172-14 продолжительность одного занятия 45 минут.

Форма обучения – очная.

Виды занятий – беседы, презентации и практические занятия.

Условия реализации.

Программа рассчитана на 1 год.

Занятия проводятся 3 раза в неделю по 1 часу  на базе «Точки роста» - центра образования цифрового, естественного, технического и гуманитарного профилей, организованного в рамках проекта «Современная школа» в Разночиновском филиале МКОУ «СОШ с. Солянка».

ПЛАНИРУЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОГО КУРСА

«3Д – МОДЕЛИРОВАНИЕ И ПРОТОТИПИРОВАНИЕ»

ЛИЧНОСТНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ:

• обучающиеся смогут работать индивидуально, в малой группе и участвовать в коллективном проекте;

• смогут понимать и принимать личную ответственность за результаты коллективного проекта;

• смогут без напоминания педагога убирать свое рабочее место, оказывать помощь другим учащимся;

• будут проявлять творческие навыки и инициативу при разработке и защите проекта;

• смогут работать индивидуально, в малой группе и участвовать в коллективном проекте;

• смогут взаимодействовать с другими учащимися вне зависимости от национальности, интеллектуальных и творческих способностей.

МЕТАПРЕДМЕТНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ:

• обучающиеся смогут научиться составлять план исследования и использовать навыки проведения исследования с 3D-моделью;

• освоят основные приемы и навыки решения изобретательских задач и научатся использовать в процессе выполнения проектов;

• усовершенствуют навыки взаимодействия в процессе реализации индивидуальных и коллективных проектов;

• будут использовать знания, полученные за счет самостоятельного поиска в процессе реализации проекта;

• освоят основные этапы создания проектов от идеи до защиты проекта и научатся применять на практике;

• освоят основные обобщенные методы работы с информацией с использованием программ 3D-моделирования.

ПРЕДМЕТНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ:

• обучающиеся освоят элементы технологии проектирования в 3D-системах и будут применять знания и умения при реализации исследовательских и творческих проектов;

• приобретут навыки работы в среде 3D-моделирования и освоят основные приемы и технологии при выполнении проектов трехмерного моделирования;

• освоят основные приемы и навыки создания и редактирования чертежа с помощью инструментов 3D-среды;

• овладеют понятиями и терминами информатики и компьютерного 3D-проектирования:

• овладеют основными навыками по построению простейших чертежей в среде 3D-моделирования;

• научатся печатать с помощью 3D-принтера базовые элементы и по чертежам готовые модели.

Формы занятий: теоретические, практические, групповые, индивидуальные.

Конкурсы, соревнования, экскурсии, творческие встречи, конференции.

Во время практических занятий основной задачей обучающихся является создание правильных моделей, т.е. моделей, в которых соблюдены принципы:

параметричности - соблюдена возможность использования задаваемых параметров, таких как - длина, ширина, радиус изгиба и т. д;

ассоциативности, то есть соблюдена возможность формирования взаимообусловленных связей в элементах модели, в результате которых изменение одного элемента вызывает изменение и ассоциированного элемента.

Метод отслеживания результативности овладения обучающимися программы – наблюдение за детьми в процессе работы, опрос, коллективные и самостоятельные творческие работы, практические работы.

Формы подведения итогов реализации программы: презентация творческих работ, выставка, коллективный анализ работы.

СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ

7 класс (102 часа)

РАЗДЕЛ 1. ВВЕДЕНИЕ В ТЕХНОЛОГИЮ ТРЕХМЕРНОЙ ПЕЧАТИ (6 часов)

Основные технологии 3-D печати

Теория: Аддитивные технологии. Экструдер и его устройство. Основные пользовательские характеристики 3D- принтеров. Термопластики. Технология 3D печати.

Практика: Подготовить рассказ об одной из технологий 3D печати с использованием мультимедиа презентации. Выполнить задания 3, 4, 5 из учебника.

Первая модель в программе для трехмерного моделирования (OpenSCAD)

Теория: Характеристика программы для трехмерного моделирования. Твердотельное моделирование. Настройка программы. Интерфейс и основы управления.

Практика: Выполнить задание по установке и настройке программы (задания 6 и 7 учебника). Самостоятельно провести исследование по управлению мышью и клавиатурой.

Печать модели на 3D принтере

Теория: Использование системы координат. Основные настройки для выполнения печати на 3D принтере. Подготовка к печати. Печать 3D модели.

Практика: Подготовка к печати и печать 3D модели с использованием разных программ.

РАЗДЕЛ 2. КОНСТРУКТИВНАЯ БЛОЧНАЯ ГЕОМЕТРИЯ (52 часа).

Графические примитивы в 3D-моделировании. Куб и кубоид

Теория: Создание куба и прямоугольного параллелепипеда. Особенности 3D-печати. Перемещение объектов.

Практика: Разработка и создание моделей «Противотанковый «еж», «Пирамида», «Пятерка», «3D», выполнив задания в учебнике 11-15.

Шар и многогранник

Теория: Создание шара. Разрешение. Создание многогранников. Что такое рендеринг. Настройки печати и экспорт в STL-файл.

Практика: Создать шар радиусом 20 мм. Исследовать, как генерирует программа OpenSCAD шар при различных значениях параметра, выполнив задание 16. Создать простую версию массажёра для рук и шарик-антистресс, выполнив задания 17, 18 и 19. Подготовить к печати и выполнить печать на 3D-принтере.

Цилиндр, призма, пирамида

Теория: Основные понятия: цилиндр, конус, призма и пирамида. Сходство и отличия. Перемещение нескольких объектов. Основные ошибки при моделировании. Команда cylinder.

Практика: Выполнить задания 21, 22. Создать модели капли и пешки по заданиям 22-25, применив творческие навыки.

Поворот тел в пространстве

Теория: Команды и правила поворота тел в программе OpenSCAD. Особенности поворота и масштабирования тел. Правило правой руки. Комментарии к выполнению заданий.

Практика: Создание моделей «Вертушка» и «Птица». Создание моделей «Снеговик», «Собачка» и «Звездочка» по заданиям 26-30.

Масштабирование тел

Теория: Основные сведения о масштабировании тел. Команда scale. Особенности команды. Что такое коэффициенты масштабирования. Комментарии к выполнению заданий.

Практика: Создание моделей «Крючок» и «Сложная пешка» по заданиям 31-34.

Вычитание геометрических тел

Теория: Конструктивная блочная геометрия. Графические примитивы. Булева разность. Основные команды. Комментарии к выполнению заданий 36-42.

Практика: Создание моделей «Ящичек» и «Кольцо». Создание модели «Колючка» и «Крючок». Распечатать на 3D-принтере. Создание моделей «Ладья» и «Погремушка». Распечатать на 3D-принтере. Создание модели «Кружка», «Разобранную модель массажера для рук» и «Брелок «Гитара». Распечатать на 3D принтере.

Пересечение геометрических тел

Теория: Булево пересечение. Различные пересечения графических примитивов. Команда intersection. Особенности команды и построения пересечений. Комментарии к выполнению заданий 46-48

Практика: Создание моделей «Шаблон головы» и «Ухо». Самостоятельная работа. На базе шаблона (рис. 105) смоделировать мультипликационного персонажа. Создание модели «Спиннер»

Моделирование сложных объектов

Теория: Особенности моделирования ложных объектов на примере создания игрального кубика. Комментарии к выполнению задания 49.

Практика: Создание модели игрального кубика по заданию 49.

Рендеринг

Теория: Комментарии к информации в консоли после рендеринга в OpenSCAD. Особенности рендеринга. Полигональная сетка. Диаграмма Вронского и ее особенности. Триангуляция Делоне.

Практика: Усовершенствование и доводка модели игрального кубика по заданию 50. Печать модели на принтере.

Объединение геометрических тел

Теория: Булево объединение. Команда union. Особенности команды. Как эффективно использовать данное действие. Комментарии к выполнению заданий 51-54 «Елочная игрушка», «Магнитные держатели» и «Ракета».

Практика: Создание моделей «Елочная игрушка» и «Магнитные держатели», «Ракета». Распечатать на 3D-принтере.

Выпуклая оболочка

Теория: Трансформация трехмерных объектов. Основные понятия: выпуклое множество и выпуклая оболочка. Особенности трансформации трехмерных объектов с помощью команды hull на примерах. Комментарии к выполнению заданий по созданию моделей «Кулон», «Сердечко».

Практика: Создание моделей «Кулон» и «Сердечко».

Немного о векторах

Теория: Вектор. Векторы в пространстве. Коллинеарные векторы. Параллельный перенос. Координаты вектора. Сумма векторов. Правило треугольника. Правило параллелограмма. Правило параллелепипеда.

Практика: Выполнение тренировочных заданий 55 и 56.

Сумма Минковского

Теория: Сумма Минковского двух многоугольников. Сумма Минковского в OpenSCAD. Команда minkowski, ее особенности и использование.

Практика: Выполнение зачетного задания создание модели «Задняя крышка смартсфона».

Творческий проект

Теория: Комментарии к выполнению творческого проекта.

Практика: Выполнить творческий проект по твердотельному моделированию и трехмерной печати по согласованию с учителем.

РАЗДЕЛ 3. ЭКСТРУЗИЯ (40 часов)

Двухмерные объекты

Теория: Краткие сведения об экструзии. Плоские геометрические фигуры:

прямоугольник, квадрат, круг, эллипс. Правильные фигуры. Рамки и профили. Комментарии к выполнению задания.

Практика: Создание моделей трафаретов по заданиям 60-63.

Линейная экструзия. Работа с текстом

Теория: Как работать с текстом. Добавление текста к готовым моделям разными методами. Комментарии к выполнению заданий 68, 69.

Практика: Создание моделей с добавлением текста разными методами.

Линейная экструзия. Работа с фигурами.

Теория: Как работать с фигурами. Команды twist и scale и их параметры. Комментарии к выполнению заданий 70, 71.

Практика: Создание модели с резьбой.

Линейная экструзия. Смещение

Теория: Что такое смещение. Торцевая кромка. Команда offset и ее параметры. Использование команды offset для изготовления разных моделей. Комментарии к выполнению задания 72.

Практика: Создание модели «Красивая ваза» и «Треугольная ваза» по заданиям 72 и 73.

Экструзия вращением

Теория: Тела, созданные вращением. Виды и особенности создания тел вращением. Команда rotate_extrude. Особенности ее использования. Комментарии к выполнению заданий.

Практика: Создание моделей «Воронка», «Плафон» и «Ваза».

Экструзия вращением. Работа с текстом

Теория: Работа с фигурами. Использование команды difference. Комментарии к выполнению заданий 76-80.

Практика: Создание модели двухкомпонентной елки. Создание моделей «Тарелка» и «Бабочка».

Экструзия контуров

Теория: Программы двухмерного черчения. Линейная экструзия контуров. Быстрое создание контуров в LibreCAD. Параметры и настройки. Комментарии к созданию модели по заданию 83. DXF- файл. Конвертация изображений в DXF. Комментарии к выполнению заданий 85, 86. Анализ возможных ошибок.

Практика: Создание моделей «Шахматный конь», «Миньон», «Крош», «Дерево», «Шашка».

Повторение и обобщение материала

Теория: Повторение: основные теоретические сведения и термины. Особенности твердотельного 3D-моделирования.

Практика: Создание 3D-модели по заданию учителя

РАЗДЕЛ 4. КОНТРОЛЬНЫЕ И ИТОГОВЫЕ РАБОТЫ (4 часа).

Подведение итогов.

Практика: Завершение работы над проектом, представление проекта. Оценка и подведение итогов

УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

7 КЛАСС

(Общее число часов: 102)

ПОУРОЧНОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ
7 КЛАСС

(Общее число часов: 102)

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА

ОБЯЗАТЕЛЬНЫЕ УЧЕБНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ УЧЕНИКА

1. Копосов Д. Г. Технология. 3D-моделирование и прототипирование. 7 класс: учебное пособие / Д. Г. Копосов. — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2021.

2. Копосов Д. Г. Технология. 3D-моделирование и прототипирование. 8 класс: учебное пособие / Д. Г. Копосов. — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2021.

МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ УЧИТЕЛЯ

• офисные программы — пакет MSOffice;

• графические редакторы — векторной и растровой графики;

• Программа OpenSCAD.

ЦИФРОВЫЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ И РЕСУРСЫ

СЕТИ ИНТЕРНЕТ

1. www. edu - "Российское образование" Федеральный портал.

2. www.school.edu - "Российский общеобразовательный портал".

3. www.school-collection.edu.ru/ Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов

4. www.mathvaz.ru - docье школьного учителя математики

Документация, рабочие материалы для учителя математики

5. www.it-n.ru"Сеть творческих учителей"

6. www.festival.1september.ru Фестиваль педагогических идей «Открытый урок»