Технологии создания визуальных моделей. Практическая работа «Инструменты программного обеспечения для создания и печати 3D-моделей»

Технология

Тема урока: Технологии создания визуальных моделей. Практическая работа «Инструменты программного обеспечения для создания и печати 3D-моделей»

Класс: 8

Цели урока:

• Образовательные:

  • Познакомить учащихся с понятием визуальной модели и ее ролью в современном мире.

  • Изучить основные методы и инструменты создания визуальных моделей.

  • Ознакомить с принципами работы и интерфейсом программного обеспечения для 3D-моделирования.

  • Научить создавать простые 3D-модели с использованием изученных инструментов.

  • Познакомить с процессом подготовки 3D-модели к печати.

• Развивающие:

  • Развивать пространственное мышление и воображение.

  • Развивать навыки работы с графическим интерфейсом программного обеспечения.

  • Развивать навыки планирования и выполнения практических задач.

  • Развивать алгоритмическое мышление.

  • Совершенствовать навыки самостоятельной работы и работы в команде.

• Воспитательные:

  • Воспитывать аккуратность и внимательность при работе с компьютером и программным обеспечением.

  • Воспитывать интерес к современным информационным технологиям.

  • Формировать понимание важности визуальных моделей в различных сферах деятельности.

Тип урока: Комбинированный (изучение нового материала, практическая работа)

Оборудование и материалы:

• Компьютерный класс (каждый ученик за компьютером)

• Проектор, интерактивная доска (желательно)

• Презентация по теме урока

• Программное обеспечение для 3D-моделирования (например, TinkerCAD, Blender, SketchUp) - установите заранее. TinkerCAD - простой и бесплатный, хорошо подходит для начинающих.

• Инструкции для практической работы (в печатном или электронном виде)

• Примеры готовых 3D-моделей (в электронном виде)

• (по возможности) 3D-принтер и программное обеспечение для слайсинга (Cura, Simplify3D) - для демонстрации процесса.

Ход урока:

I. Организационный момент (2 минуты)

• Приветствие учащихся.

• Проверка готовности к уроку (наличие необходимых материалов и программного обеспечения).

• Инструктаж по технике безопасности при работе с компьютером.

II. Актуализация знаний (3минуты)

• Повторение основных понятий, связанных с компьютерной графикой (пиксель, вектор, растр).

• Обсуждение примеров применения визуальных моделей в различных сферах (реклама, дизайн, архитектура, игры, кино и т.д.).

• Вопросы к учащимся:

  • Какие примеры визуальных моделей вы можете назвать?

  • Где и для чего используются визуальные модели?

III. Мотивация учебной деятельности (5 минут)

• Показ короткого видеоролика или презентации с примерами впечатляющих визуальных моделей (например, сложные 3D-модели персонажей из игр или фильмов, проекты зданий, визуализации научных данных).

• Подводка к теме урока: "Сегодня мы начнем изучать, как создаются такие модели, и попробуем сами создать что-то простое, но интересное."

IV. Изучение нового материала (10 минут)

1. Что такое визуальная модель? (2минуты)

   • Определение визуальной модели (графическое представление объекта, явления или процесса).

   • Типы визуальных моделей (двумерные и трехмерные).

   • Роль визуальных моделей в современном мире (коммуникация, проектирование, обучение, развлечение).

2. Технологии создания визуальных моделей (3 минуты)

   • Двумерная графика (растровая и векторная).

     • Инструменты (графические редакторы, такие как GIMP, Inkscape).

   • Трехмерная графика (полигональное моделирование, NURBS-моделирование, скульптурное моделирование).

     • Инструменты (программы для 3D-моделирования: TinkerCAD, Blender, SketchUp).

   • Фотограмметрия (создание 3D-моделей на основе фотографий).

   • Сканирование (создание 3D-моделей с использованием 3D-сканеров).

3. Программное обеспечение для 3D-моделирования (5 минут)

   • Выбор программного обеспечения: Для практической работы рекомендуется использовать TinkerCAD (бесплатный, простой в освоении, работает в браузере).

   • Интерфейс программы TinkerCAD (или выбранной вами):

     • Рабочая область.

     • Панель инструментов.

     • Библиотека примитивов.

     • Навигация по сцене (вращение, масштабирование, перемещение).

   • Основные операции:

     • Добавление примитивов.

     • Перемещение, вращение и масштабирование объектов.

     • Группировка объектов.

     • Выравнивание объектов.

     • Создание отверстий.

   • Демонстрация: Показ основных операций в выбранной программе на экране проектора.

V. Практическая работа (20 минут)

• Подготовительный этап (3 минуты)

  • Разделить учащихся на группы (по 2-3 человека).

  • Раздать инструкции для практической работы (в печатном или электронном виде). Инструкции должны быть четкими и понятными, с иллюстрациями.

  • Убедиться, что все учащиеся понимают задание и имеют доступ к необходимому программному обеспечению.

  • Повторить основные правила работы с компьютером и правила техники безопасности.

• Основной этап (15 минут)

  • Задание: Создать простую 3D-модель (например, домик, машинку, брелок для ключей).

  • Этапы выполнения:

    1. Определить основные формы, из которых состоит модель.

    2. Добавить необходимые примитивы из библиотеки.

    3. Изменить размеры и положение примитивов.

    4. Сгруппировать объекты.

    5. Добавить отверстия (при необходимости).

    6. Проверить модель на наличие ошибок.

  • Контроль и помощь: Преподаватель контролирует процесс работы, оказывает помощь учащимся, отвечает на вопросы, исправляет ошибки.

• Заключительный этап (2 минуты)

  • Каждая группа демонстрирует свою модель.

  • Обсуждение результатов работы.

  • Сохранение моделей (в формате .STL или другом подходящем формате).

  • (Если есть возможность) Импорт модели в слайсер и краткая демонстрация подготовки к 3D-печати (настройки, слои и т.д.). Рекомендуется показать, как это делается в Cura.

VI. Подведение итогов урока (3 минуты)

• Обсуждение трудностей, возникших в процессе работы.

• Оценка работы учащихся (с учетом активности, аккуратности, оригинальности).

• Рефлексия:

  • Что нового вы узнали на уроке?

  • Какие навыки вы приобрели?

  • Что было самым интересным?

  • Что было самым сложным?

VII. Домашнее задание (2 минуты)

• (По желанию) Усовершенствовать созданную модель или создать новую, более сложную.

• Найти информацию о применении 3D-моделирования в интересующей вас сфере деятельности.

Пример инструкции для практической работы (TinkerCAD – создание домика):

1. Войдите в TinkerCAD: Откройте браузер и перейдите на сайт tinkerCAD.com. Зарегистрируйтесь или войдите в свою учетную запись.

2. Создайте новый проект: Нажмите кнопку "Create new design".

3. Добавьте "Box" (куб): Перетащите куб из панели справа в рабочую область.

4. Измените размеры куба: Щелкните по одному из белых кубиков на углах куба, чтобы изменить его размеры. Сделайте его более плоским, чтобы создать стены домика (например, длина = 60 мм, ширина = 40 мм, высота = 20 мм).

5. Добавьте "Roof" (крышу): Перетащите крышу (треугольную призму) из панели справа в рабочую область.

6. Измените размеры и положение крыши: Измените размеры крыши, чтобы она соответствовала размерам стен домика. Поднимите крышу над стенами, используя черный конус.

7. Добавьте дверь и окна (создание "отверстий"):

   • Перетащите еще один куб в рабочую область.

   • Измените его размеры, чтобы он соответствовал размеру двери.

   • Поднимите куб над землей и поместите его на одну из стен домика.

   • Сделайте куб "отверстием", щелкнув по кнопке "Hole" в верхней части экрана.

   • Повторите эти шаги, чтобы добавить окна.

8. Сгруппируйте объекты: Выделите все объекты (стены, крышу, дверь, окна) и нажмите кнопку "Group" в верхней части экрана.

9. Сохраните модель: Нажмите кнопку "Design" в левом верхнем углу и выберите "Download for 3D Printing". Выберите формат ".STL".

Важные советы:

• Подготовка к уроку: Тщательно протестируйте программное обеспечение и убедитесь, что оно работает на всех компьютерах в классе. Заранее подготовьте инструкции для практической работы и примеры готовых моделей.

• Индивидуальный подход: Учитывайте индивидуальные особенности и уровень подготовки учащихся. Предоставляйте дополнительную помощь тем, кто испытывает трудности.

• Поощрение творчества: Поощряйте учащихся к проявлению творчества и оригинальности в процессе работы.

• Реальный объект: Если есть возможность, напечатайте одну из созданных учащимися моделей на 3D-принтере и покажите результат на следующем уроке. Это значительно повысит мотивацию и интерес к предмету.