Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение 

«Многопрофильный лицей №187»

Советского района г. Казани Республики Татарстан

 

Дополнительная общеобразовательная общеразвивающая

ПРОГРАММА

«Инженерный дизайн»

(базовый уровень)

Возраст обучающихся 12-15 лет

на 2024-2025 уч.год

Срок обучения – 1 год

Педагог  Абакаев В.И.

Казань -2025 г.

Пояснительная записка

Инженерный дизайн – прогрессивная отрасль производства, позволяющая осуществлять процесс создания трехмерной модели объекта при помощи системы автоматизированного проектирования (САПР). Педагогическая целесообразность программы обусловлена развитием конструкторских способностей детей через практическое мастерство. Технология 3D моделирования считается новой, но она развивается действительно очень быстро, что делает ее актуальной в предметном образовании. Использование 3D моделирования открывает быстрый путь к инновационному прогрессу учащихся. Применение 3D технологий неизбежно ведет к увеличению доли инноваций в школьных проектах.

Программа «Инженерный дизайн» имеет техническую направленность и связана с процессом информатизации и овладения обучающимися новыми информационными технологиями для приобретения политехнических компетенций и реализации своих возможностей. Обучающиеся изучают основы 3D моделирования и проектирования в системе автоматизированного проектирования Компас 3D V21. Данное программное обеспечение используют крупнейшие предприятия по всей стране. Полученные на занятиях знания становятся для обучающихся необходимой теоретической и практической основой их дальнейшего участия в техническом творчестве, выборе будущей профессии, в участии на профессиональных конкурсах «Профессионалы». Данная программа помогает раскрыть творческий потенциал обучающихся, определить их резервные возможности, способствует формированию стремления стать конструктором, инженером, технологом, дизайнером. Программа педагогически целесообразна, так как её реализация вписывается в единое образовательное пространство классов с инженерным направлением. 

 

Цель программы:

Цель программы — формирование комплекса знаний, умений и навыков в области применения технологий инженерного дизайна в САПР для обеспечения эффективности процессов проектирования и изготовления изделий. 

Задачи.

Образовательные: 

— знакомство учащихся с комплексом базовых технологий, применяемых при моделировании; 

— приобретение навыков и умений в области конструирования и инженерного черчения, эффективного использования систем 

— приобретение опыта создания трехмерных, анимированных объектов.    

Развивающие: 

— способствовать развитию творческого потенциала обучающихся, пространственного воображения и изобретательности 

— способствовать развитию логического и инженерного мышления 

— содействовать профессиональному самоопределению. 

Воспитательные: 

— формирование устойчивого интереса к техническому творчеству, умения работать в коллективе, стремления к достижению поставленной цели и самосовершенствованию; 

— воспитание нравственных, эстетических и личностных качеств, трудолюбия, ответственности, аккуратности, предприимчивости; 

— сформировать навыки самоорганизации и планирования времени и ресурсов. 

Возраст детей, на которых ориентирована данная программа. 

Данная программа рассчитана на годичный курс обучения детей в возрасте от 12 до 15 лет в группах до 20 человек. 

 

Количество часов, продолжительность и этапы реализации программы.

Данный курс рассчитан на 1 учебный год — 72 часа (2 часа в неделю). 

 

Курс состоит из пяти основных частей: 

1. Введение в курс.
2. Основы черчения и инженерной графики. 
3. Основы векторной графики.  
4. Основы 3D моделирования и конструирования деталей. 
5. Конструирование с элементами творческого технического задания.   

 

Требования к техническому оснащению.

Оптимальные условия для данного курса включают в себя: 

1. Кабинет со столами, стульями и компьютерами, проекционной аппаратурой, способствующий групповой работе, а также отдельными партами для записи информации. 
2. Персональный компьютер для каждого учащегося.
3. Кабинеты столярной и слесарной мастерских, являющиеся зоной проектной деятельности. 
4. Программное обеспечение по 3D моделированию и инженерной графике (САПР) – Компас-3D V21.

5. 3D-принтеры Makerbot Replicator Plus, XYZPrinting.

6. Фрезерные станки ЧПУ.

Планируемые результаты и способы их проверки.

 Учащиеся смогут: 

1. Объяснять для чего используются разного вида детали, а также принимать то или иное конструкторское решение. 
2. Описывать инженерную документацию для своего изделия. 
3. У обучающегося будут сформированы интерес к предмету «Информатика», «Математика», «Физика», «Технология» и других смежных с конструированием наук; осознание возможностей и роли конструирования в познании окружающего мира; 
4. Знать принцип работы деревообрабатывающего и металлообрабатывающего оборудования, технику безопасности при работе электроинструментами и другими технологическими машинами; 
5. Уметь выполнять макетирование, сборочные и другие технологические операции; 
6. Обучающийся получит возможность для формирования: интереса к учебному материалу; мотивации к успешности учебной деятельности; 
7. Понимания инженерии как части политехнической культуры в современном мире; 

 

Регулятивные универсальные учебные действия.

Обучающийся научится: 

1. Принимать учебную задачу и следовать инструкции учителя за счет целенаправленного развития произвольности психических процессов; 
2. Выполнять учебные действия на основе алгоритма действий; 
3. Прогнозировать результат деятельности, находить и исправлять ошибки; воспринимать различные способы действия выполнять учебные действия в наглядной форме. 

Обучающийся получит возможность научиться: 

1. Выполнять учебные действия в наглядной форме; понимать цель и смысл выполняемых заданий; 
2. Понимать важность планирования своей деятельности; принимать и понимать алгоритм выполнения заданий; понимать принятую в учебнике систему значков; осуществлять первоначальный контроль своих действий. 

 

Познавательные универсальные учебные действия.

Обучающийся научится: 

1. Проводить исследование предмета, явления, факта (числовые характеристики объекта, форма, размеры, продолжительность, соотношение частей и пр.); 
2. Применять анализ, сравнение, обобщение, классификацию для упорядочения, установления закономерностей на основе создания и применения моделей 
3. Для решения задач, формулирования правил, составления алгоритма действия; 

Обучающийся получит возможность научиться: 

1. Моделировать различные ситуации, воспроизводящие смысл отношений и зависимостей, характеризующих реальные процессы; 
2. Выполнять измерения в учебных и житейских ситуациях, установление изменений, происходящих с различными объектами; 
3. Осуществлять поиск необходимой информации, целесообразно ее использовать, обобщать и использовать при конструировании собственной модели. 

Коммуникативные универсальные учебные действия.

Обучающийся научится: 

1. Слушать и вступать в диалог, участвовать в коллективном обсуждении проблем; 
2. Использовать доступные речевые средства для передачи своего впечатления; осуществлять групповую работу над проектом робототехнической модели;
3. Распределяя различные социальные роли между собой; строить понятные для партнёра высказывания.

Обучающийся получит возможность научиться: 

1. Проявлять интерес к общению и групповой работе; преодолевать эгоцентризм в межличностном взаимодействии; 
2. Следить за действиями других участников в процессе коллективной творческой деятельности; 
3. Входить в коммуникативную игровую ситуацию и принимать воображаемую роль игровой деятельности 
4. Объяснять, структурировать и реализовывать коллективных идеи робототехнических моделей. 

 

Способом проверки достигнутых результатов является итоговый проект. Учащиеся знакомятся с финальным проектом в начале курса, что обеспечивает понимание того, в какую деятельность они будут вовлечены по окончанию курса. Задания на уроках построены таким образом, чтобы обеспечить учащихся теми навыками и знаниями, которые потребуются для работы над проектом. Более того, по ходу курса учащиеся будут выполнять небольшие проекты, задача которых состоит, во-первых, в применении учащимися приобретенных знаний на практике, во-вторых, в формировании компетенций, необходимых для успешного выполнения итогового проекта. Задача их состоит также и в том, чтобы выявить затруднения, если они возникнут у учащихся. 

 

Формы подведения итогов реализации программы.

Формой подведения итогов реализации программы является защита финального проекта. Итоговый проект олицетворяет собой кульминацию новых знаний учащихся, предоставляет возможность расширить понимание применительно к решению конкретной социально-значимой проблемы. Во время работы над итоговым проектом учащиеся на практике применят полученные знания и навыки, защита проекта потребует применения коммуникативной компетентности, социальная и исследовательская направленность проекта предусматривает проявление информационной компетентности, и, наконец, форма проекта, создающая условия, приближенные к реальным, профессиональным условиям, даёт возможность проявления профессиональной компетентности. 

 

Учебно-тематический план

 

№	Наименование раздела, темы	Количество часов			Формы аттестации (контроля)
		всего	теория	практика
1.	Введение в курс «Инженерное дело».	1	1		Беседа
2.	Основы черчения и инженерной графики.	7	4	3	Беседа, выполнение упражнений.
2.1	Оформление чертежей. Стандарты.		1	1	Выполнение упражнений.
2.2	Геометрические построения на плоскости.		1	1	Беседа, выполнение упражнений.
2.3	Сопряжения.		1		Беседа.
2.4	Способы проецирования. Прямоугольные ортогональные проекции.		1	1	Беседа. Выполнение упражнений.
3.	Основы векторной графики.	8	4	4
3.1	Знакомство с программой Corel Draw.		1		Беседа.
3.2	Основы работы с объектами.		1	1	Беседа. Выполнение упражнений.
3.3	Операции с объектами.		1	1	Беседа, выполнение упражнений.
3.4	Основы лазерной резки и гравировки.			1	Выполнение упражнений.
3.5	Подготовка макетов к лазерной резке.			2	Выполнение упражнений.
4.	Основы 3D моделирования и конструирования деталей.	12	4	8
4.1	Знакомство с (САПР) – Компас-3D.		1	1	Беседа, выполнение упражнений.
4.2	Система координат для 3D моделей.		1	1	Беседа, выполнение упражнений.
4.3	Режим «Эскиза»		0,5	1	Беседа, выполнение упражнений.
4.4	Построение модели операцией выдавливания.		0,5	1	Беседа, Выполнение упражнений.
4.5	Построение модели операцией вырезания.		0,5	1	Беседа, выполнение упражнений.
4.6	Режимы работы с моделью. Фаски и скругления.		0,5	1	Беседа, выполнение упражнений.
4.7	Конструирование простейшей 3D модели.			2	Выполнение упражнений.
5.	Конструирование с элементами творческого технического задания.	7 ч.	1	6	Контрольные упражнения
6.	Итоговое занятие.	1	1
	Итого:	36

 

Содержание программы

• Введение в курс. 1 ч.

Знакомство детей с образцами изделий, выполненных при изучении курса «Введение в инженерное дело» в 5 классе.  Знакомство с учащимися. Ознакомление учащихся с планом работы на год. Ознакомление с правилами поведения, работы, техники безопасности на уроках в кабинете и мастерской. Демонстрация проектов, изготовленных в учебной мастерской. Организация рабочего места.

• Основы черчения и инженерной графики. 7 ч. 

Материалы, инструменты и принадлежности, применяемые на занятиях черчением. Основные правила оформления чертежа. Понятие о государственных стандартах. ЕСКД. Форматы. Линии чертежа. Основные линии чертежа. Нанесение размеров на чертежах. Нанесение размеров дуг и окружностей. Угловые размеры. Геометрические построения на плоскости. Сопряжение. Виды сопряжения. Сопряжение прямых, прямой и окружности, двух окружностей. Способы проецирования. Прямоугольные ортогональные проекции. Отображение предметов в виде изображений на плоскостях проекций (на 1,2,3 плоскости). Проекции точки, прямой, плоской фигуры. 

• Основы векторной графики. 

Методы представления графических изображений. Форматы векторной графики. Растровая и векторная графика: достоинства и недостатки. Особенности растровых и векторных программ. Особенности меню, рабочий лист, панель инструментов, панель свойств, палитра цветов, строка состояния. Рисование линий, прямоугольников, квадратов, эллипсов, окружностей, дуг, секторов, многоугольников и звёзд. Выделение объектов. перемещение, копирование, удаление, зеркальное отражение, вращение, масштабирование. Закраска объектов (заливка). Однородная, градиентная, узорчатая и текстурная заливки. Особенности рисования из кривых. Важнейшие элементы кривых: узлы и траектории. Изменение порядка расположения объектов. Выравнивание объектов на рабочем листе и относительно друг друга. Методы объединения объектов: группирование, комбинирование. Исключение одного объекта из другого. Особенности простого и фигурного текста. Оформление текста. Размещение текста вдоль траектории. Создание рельефного текста. Масштабирование, поворот и перемещение отдельных букв текста. Изменение формы символов текста. Подготовка макета к гравировке и резке на станке. Абрис и его свойства.

1. Основы 3D моделирования и конструирования деталей. 12ч.

 Введение в компьютерное моделирование: основные понятия и определения. Знакомство с программой (САПР) – Компас-3D. Интерфейс окна. Основные принципы трёхмерного моделирования. Виды трёхмерного моделирования. Общие принципы твёрдотельного моделирования деталей. Порядок создания трёхмерной модели детали. Управление ориентацией и режимом отображения детали. Дерево построения детали. Построение трехмерной модели простых геометрических тел. Создание оснований детали путём выдавливания эскиза. Общие требования к эскизам основания детали. Трехмерное моделирование тел вращения в программе КОМПАС-3D. Построение трехмерных моделей тел вращения по образующей линии. Операции программы КОМПАС-3D «приклеить выдавливанием», «вырезать выдавливанием». Построение сложных трехмерных моделей. Возможности редактирования программы КОМПАС-3D. Редактирование эскиза, параметров элемента. Устройство и принцип работы 3Д принтера. Техника безопасности при работе. Принцип работы 3D принтера, его устройство. Техника безопасности при работе на принтере. Подготовка принтера к работе и управление им. Материалы. Пластики, используемые для работы на 3D принтере. Подготовка принтера к работе, настройка. Управление работой принтера. Экспорт файлов на принтер. Перенос готового задания с компьютера на принтер. 

• Конструирование с элементами творческого технического задания.  7 ч.

Обучение конструированию по определенному заданию, фантазированию на заданную тему. Создание простых 3D объектов и их моделирование в программе КОМПАС 3D. Создание простых моделей в, экспорт файлов на печать и последующая печать моделей. Практика: Решение творческих задач.

6. Итоговое занятие. 1 ч.

Подведение итогов по реализации программы. Практика: Выполнение зачётной работы по итогам обучения.