Основа проекта.

Смысл основы.

Вы, как учителя, сталкиваетесь с проблемой поиска флоμαстеров, которые являются вашим ежедневным инструментом на доске? Или вы часто ругаетесь, когда фломастеры высохли и не пишут? Возможно, наш проект сможет вам помочь.

Для реализации проекта, помимо 3D-принтера и необходимого количества нити, приобретите мощные магниты.
5 х 5 х 2 мм.

Мотивацией для учеников может стать то, что учитель в ярости ищет утерянную ручку. Ситуация усугубляется тем, что когда он, наконец, находит ручку, она перестает писать.

Держатель для фиксатора, или не тратьте время на его поиски.  

Авторы:Средняя школа в Слези, Опава, преподаватель: Патрик Кавецкий; класс: 3.C; автор самой удачной модели: Вит Швец.

Воссоздание модельной ситуации – преподаватель ищет отложенный фикс (начальная мотивация). Ситуацию также можно инсценировать.

Предлагаются вопросы и идеи: Как решить эту проблему? Предложите решение.

Учащиеся должны разработать решение проблемы "Учитель в поисках держателя для мелков", используя моделирование и 3D-печать. Они должны нарисовать свой собственный дизайн держателя для мелков и оптимизировать его по таким критериям, как крепление к доске, экономия материала, время печати, современный дизайн и т. д. Затем они должны смо

Цели проекта.

Образовательные цели:

• Способность решать искусственно созданную модельную ситуацию.
• Развитие творческого мышления.
• Сотрудничество в команде при оптимизации дизайна в соответствии с установленными критериями.
• Коммуникация.
• Навыки в приложении Onshape при моделировании оптимизированного дизайна.
• Экспорт модели в форматы, необходимые для 3D-печати (STL, GCODE).
• Подготовка 3D-печати в приложении Průša Slicer.
• Навыки, связанные с подготовкой к печати (тип филамента, предпочтения по его использованию, подготовка и обслуживание печатающей головки и нагревательной платформы и т. д.)

Ощутимые цели:

• Держатель для фикси-байка.

Целевая группа.

Мы реализовали проект со студентами 3-го курса четырехлетнего обучения. Тематические планы стали главной причиной его включения. Самой сложной частью проекта было рисование 3D-модели в приложении Onshape.

Предлагается также альтернативная реализация проекта в следующем виде: студенты 3-го курса нарисуют 3D-модель и предоставят экспортированные файлы учащимся младших курсов, которые займутся процессом слайсинга, последующей печатью и финализацией (интеграцией магнитов).

Необходимые знания.

Успешная реализация проекта предполагает навыки 3D-моделирования, в частности, в онлайн-приложении Onshape. При создании модели широко используются инструменты для скетчинга, а также инструменты для пространственной экструзии и скругления углов. Проекту предшествовал курс 3D-моделирования, состоящий из 12 учебных часов.

В приложении Prusa Slicer нам хватило базовых настроек.

Время, необходимое для обработки проекта.

Время, потраченное на работу над проектом:

• От этапа мозгового штурма до разработки модели – 2 часа.
• Моделирование в Onshape + обновления модели – 2 часа.
• Подготовка STL, GCODE + подготовка к печати – ½ часа.
• Сон – от 5 до 7 часов.
• Установка магнитов – 10 минут.

Время, необходимое для печати:Печать одного держателя в 100% размере при 15% заполнении и толщине слоя 0,4 мм (QUALITY) займет 6 часов 17 минут в бесшумном режиме.

Необходимое оборудование:

• Обычное оборудование компьютерного класса.
• Onshape (бесплатное онлайн-приложение); ученики зарегистрировались, используя учетные записи в домене (Google Workspace).
• Программа Průša Slicer установлена только на двух рабочих станциях, связанных с 3D-принтерами; учащиеся передавали STL-файлы через облако и готовили GCODE-файлы, предназначенные для печати.
• Филамент ПЭТГ.
• Неодимовые магниты –https://silnemagnety.cz/magnet/kvadr-5x5x2/
• Клей (например, Mamut).

Советы по успешному проведению и правильному методическому руководству:

При проектировании модели обратите внимание на следующие аспекты:

• Дизайн.
• Экономия материала.
• Прочность в зависимости от наполнителя (инфилл).
• Минимизация времени, необходимого для печати.
• Оптимизация размера, например, держатель для 4 фиксаторов был бы трудоемким при печати.

Обучение моделированию в программе Onshape является основной частью проекта. Напечатанная модель должна стать ощутимым результатом. Цель обучения — научить студентов 3D-моделированию. При обучении рекомендуется ориентироваться на инструменты, которые студенты будут использовать для достижения поставленной цели.

Держатель для фиксатора является одним из возможных результатов 3D-моделирования. Неотъемлемым элементом этого процесса, несомненно, является поддержка творческого мышления при разработке модели.

Пошаговый сценарий процесса обучения:

• От 6 до 8 часов обучения 3D-моделированию (основы в программе Tinkercad, более продвинутые навыки в программе Onshape).
• План отдельных уроков 3D-моделирования в программе Onshape: способы отображения (например, изометрическое отображение), инструменты эскизирования (нанесение размеров, преобразование объектов и т. д.), 3D-инструменты (экструзия, вращение и т. д.), экспорт в STL.
• 1 час подготовки к печати (слайсинг) — настройка основных параметров 3D-печати — температура печатающей головки, нагревательной платформы в зависимости от типа филамента, выбор объёма заполнения, правильное размещение модели, возможно, добавление опор, экспорт в формат GCODE.
• 1 час группового обучения (не более 4 учащихся в группе) — разработка модели. Задача состоит в том, чтобы разработать модель на заданную тему, например, практическое пособие для учителя. Учащиеся могут использовать только бумагу и карандаш.
• 1 час — оптимизация модели. Дискуссия между учителем и учениками, стимулирующая размышления об оптимизации модели с точки зрения экономии материала, продолжительности и качества печати, выбора подходящего материала, современного дизайна и т. д.
• 1 час — подготовка к печати и сама печать.
• 1 час — реклама проекта в виде публикации на веб-сайте или в социальных сетях школы. Фотографии, сделанные в ходе реализации проекта, можно передать учащимся, которые изучают компьютерную графику на занятиях. Реклама проекта может стать их домашним заданием.