Инженерный дизайн cad что это для детей
Особенности обучения учащихся инженерных классов моделированию в CAD системах
магистрант 1 –го курса направление «Педагогическое образование», профиль «Инженерно –технологическое образование в предпрофессиональных классах»,
кафедра высшей математики и методики преподавания математики института цифрового образования, ГАОУ ВО МГПУ
Научный руководитель: Вознесенская Наталья Владимировна,
кандидат педагогических наук, Заместитель директора по развитию, исполняющий обязанности заведующего кафедрой прикладной информатики, института цифрового образования, ГАОУ ВО МГПУ
« Особенности обучения учащихся инженерных классов моделированию в CAD системах »
Second year master’s degree of Pedagogical education , profile « Engineering and technologicaleducation in pre –professional classes »,
Department of higher mathematics and methods of teaching mathematics , Institute of Digital Education , Moscow City University
Ключевые слова : моделирование ; прототипирование ; 3D печать ; Инженерный дизайн CAD; Инженерный класс ; WORLDSKILLS.
Keywords : modeling ; prototyping ; 3D printing ; CAD Engineering design ; Engineering class ; WORLDSKILLS.
Согласно Федеральному закону от 29.12.2012 N 273 –ФЗ (ред. от 01.03.2020) «Об образовании в Российской Федерации» Статье 66. «Начальное общее, основное общее и среднее общее образование» говорится о среднем общем образовании, которое направлено на дальнейшее становление и формирование личности обучающегося, развитие интереса к познанию и творческих способностей, которое в свою очередь развивается и предпрофессиональным образованием.
Предпрофессиональное образование – это: расширенное практическое содержание образовательных программ; использование высокотехнологичного оборудования в образовании; совмещение возможностей дополнительного и основного образования; создание проектов практической и прикладной направленности; формирование предпрофессиональных умений и навыков для будущей профессии;
Предпрофессиональное образование – это: практико –ориентированное образование в инженерных и медицинских лабораториях, на площадках медицинских центров и производственных предприятий. Старшеклассники могут выбирать направления подготовки, которые связаны с их будущей профессией.
Проект «инженерный класс в московской школе» объединяет в себе поддержку всех сетевых учреждений Департамента образования и науки города Москвы, специалистов университетов, учителей московских школ, которые работают в инженерных классах.
К сожалению, на сегодняшний день, не во всех школах Москвы открыты инженерные классы. А если и открыты, то либо не хватает оборудования, либо кадров, которые готовы вести в этих классах. По последним сводкам участниками проекта «инженерный класс в московской школе» являются 110 школ.
Однако многие школьники выбирают профильными предметами математику, физику, информатику. Им необходимы эти предметы, чтобы поступить в инженерные вузы. В то же время, зачастую профильных школьных предметов оказывается недостаточно, и учащимся приходится самостоятельно готовиться к дополнительным экзаменам в престижный вуз по смежным предметам. Поэтому инженерные классы необходимы.
В инженерных классах изучают компьютерное черчение, основы нанотехнологий, геодезию, картографию, конструирование робототехники и многое другое. Занятия проводят и специалисты предприятий –партнёров, и преподаватели вузов, а не только школьные учителя.
Конструкторское направление предполагает в себе следующие направления подготовки: моделирование, прототипирование, прикладная математика; робототехника и микроэлектроника; машиностроение и транспорт 3D –моделирование; инженерный дизайн CAD;
При полноценной подготовке к данному направлению, у учащихся есть отличная возможность набрать дополнительные баллы в такие вузы, как: РГАУ –МСХА имени К.А. Тимирязев; Российский университет транспорта (РУТ (МИИТ)): МИСиС ; ФГБОУ ВО «РГСУ»; и другие.
Основными «ветвями развития» в конструкторском направлении «инженерного класса» являются моделирование и прототипирование. Конструирование — это создание однозначной, конкретной конструкции изделия.
Моделирование направленно на разработку, создание и использование объектов материального мира. Предназначено для развития творческой деятельности человека. Частным случаем является 3D – моделирование. Люди часто, даже не задумываются о том, что 3D – моделирование присутствует в их жизни. 3D – модели встречаются в рекламе, дизайне одежды, производстве автомобилей, компьютерных игр, и во многом другом.
На данный момент моделирование используются во многих отраслях и сферах деятельности. Именно поэтому изучение трехмерной графики, процесс 3D моделирования и печати актуален в наши дни.
Если моделирование – это создание полноценного объекта, то прототип – это макет решения, собранный из подручных материалов. Тогда можно сказать, что прототипирование нужно для создания макета, а не полноценного продукта, в который вкладывается время и деньги. И уже в макете продукта изменять, искать недочеты и ошибки допущенные на этапе проектирования.
Моделирование и прототипирование опираются на основы такой математической дисциплины как «черчение». Еще совсем недавно черчение входило в школьную программу, причем данный предмет, был обязательным не только для инженерных классов, а для всех школьников. Сейчас, на уроках технологии в 5 – 6 классах мальчики создают 2D и 3D модели, но уже в компьютерных программах, таких как «КОМПАС», « Lego CAD» и другие. Существует крылатая фраза: «Чертёж – язык техники». Но интерес к черчению на бумаге как к предмету, постоянно падает. Черчение перешло на компьютер. Теперь практически каждый, пусть на базовом уровне, но может задать параметры, и компьютер самостоятельно создаст чертеж. Но не все так просто.
Чтобы овладеть базовыми знаниями работы в CAD системах, необходимо знать следующие математические разделы: координатные прямые, координаты плоскости, геометрические построения, пропорции, построение объемных фигур, масштабирование, и многое другое.
Черчение переходит на совершенно иной уровень – системы CAD. Учащиеся могут работать с этими системами, не только для подготовки к предпрофессиональному экзаменам, но и для участия в чемпионате WORLDSKILLS.
Одной из компетенций чемпионата WorldSkills как раз является «инженерный дизайн CAD». В компетенции «инженерный дизайн CAD (САПР)» для проведения чемпионата используются следующие программы: Autodesk Inventor компании Autodesk и КОМПАС компании ASKON.
CAD является важным промышленным инструментом. Для достижения высокого качества проекта CAD является важным средством. САПР используют в автомобилестроении, судостроении, промышленном дизайне, и т. д. Для нахождения правильного решения на стадии моделирования очень важны процесс и результаты автоматизированного проектирования.
С помощью САПР, можно визуализировать концепцию проекта, создать близкие к реальности объекты и видеоряды имитируя поведение будущих механизмов в реальных условиях.
Именно участие школьника в турнирах WorldSkills может оказаться не просто полезным опытом, а «толчком» для профессионального роста и развития в области конструирования. Участники турнира могут стать отличной командой для дальнейших реализаций идей во «взрослой жизни». Они могут достичь статуса высококлассного специалиста по рабочей профессии, понять, в какой колледж или вуз, ученики поступят для раскрытия своего потенциала.
Основной миссией юниорского движения WorldSkills Russia является – дать возможность школьникам выбрать профессию, в которой они смогут раскрыть весь свой потенциал, определиться с образовательной траекторией и в будущем без проблем найти свое место на рынке труда.
В заключение, хочется отметить, что к онструкторское направление в инженерном классе необходимо развивать для участников образовательного процесса, которые в будущем планируют связать свою жизнь с созданием моделей и прототипов в совершенно разных сферах деятельности.
Этому способствует и подготовка к предпрофессиональному экзамену, который принесет дополнительные баллы для поступления в престижный ВУЗ по данному направлению. Конструирование необходимо для многих Вузов. Поступающий должен владеть базовыми навыками моделирования, проектирования, прототипирования.
Таким образом, сегодня уже не ставится под сомнение необходимость развития предпрофессионального образования. В Российской Федерации существует множество аналогичных проектов, однако есть проблема в развитии, направлений в рамках инженерного образования. Необходимы методические рекомендации по данному направлению. Поэтому именно развитие этой темы, будет способствовать в дальнейшем формированию профессионального самообразования.
Бочков А. Л., Сергеев А. А., Большаков В. В. Основы 3D –моделирования. /А. Л. Бочков, А. А. Сергеев, В. В. Большаков. – Санкт –Петербург: Питер, 2012. – 304 с.
Рабочая программа внеурочной деятельности «Инженерный дизайн САD»
Муниципальное бюджетное учреждение дополнительного образования
Муниципального района «Амгинский улус (район)»
на заседании педсовета
«_______ » _____________ 2019г
____________ Шестакова И.И.
«_____» ______________ 2018 г
Директор МБУДО «Амгинский ЦТР
____________ Шестакова И.И.
«_____» ______________ 2019 г
Возраст обучающихся: 11-17 лет
Срок реализации: 3 года
педагог дополнительного образования
Лукин Василий Иванович
Дополнительная общеобразовательная программа «Инженерный дизайн СА D »
Сроки реализации программы
Программа рассчитана на 3 учебного года, с 2019-2020 г.г.
Год написания программы
Муниципальное бюджетное учреждения дополнительного образования «Амгинский центр творческого развития имени О.П.Ивановой-Сидоркевич»
678600, Амгинский улус, село Амга, улица Ленина,44
Место осуществления образовательной деятельности
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Сатагайская средняя общеобразовательная школа им. Е.А.Шишигина»
с. Сатагай, ул. Им. Г. Окорокова д.2, 678608
Автор программы (ФИО, должность)
Лукин Василий Иванович
Педагог дополнительного образования
Комплекс основных характеристик программы
Программа «Инженерный дизайн CAD » разработана в соответствии со следующими нормативно-правовыми документами:
Федеральный Закон Российской Федерации от 29.12.2012 № 273 «Об образовании в Российской Федерации» (далее – ФЗ № 273);
Приказ Министерства образования и науки Российской Федерации от 29.08.2013 № 1008 «Об утверждении порядка организации и осуществления образовательной деятельности по дополнительным общеобразовательным программам»;
Концепция развития дополнительного образования детей от 04.09.2014 № 1726;
СанПин 2.4.3172-14: «Санитарно-эпидемиологические требования к устройству, содержанию и организации режима работы образовательных организаций дополнительного образования детей»;
Термином «Инженерная графика CAD» обозначается использование технологии компьютерного конструирования (CAD) при подготовке графических моделей, чертежей, бумажных документов и файлов, содержащих всю информацию, необходимую для изготовления и документирования деталей и компонентов для решения задач проектирования машиностроительных изделий с которыми сталкиваются работники отрасли. Решения должны соответствовать стандартам индустрии и позднейшей версии стандарта ISO. В сферу профессиональных обязанностей высококвалифицированного специалиста входят навыки прямого и обратного проектирования, подготовки заданий для цифрового производства, а также умение программировать встраиваемые автоматические системы.
Дополнительная общеобразовательная общеразвивающая программа «Инженерная графика CAD» предназначена для школьников, желающих продолжить изучение способов и технологий моделирования трехмерных объектов с помощью программного обеспечения КОМПАС-3D.
Новизна данной программы состоит в одновременном изучении как основных теоретических, так и практических аспектов инженерного дизайна, что обеспечивает глубокое понимание инженерно-производственного процесса в целом. Во время прохождения программы, обучающиеся получают знания, умения и навыки, которые в дальнейшем позволят им самим планировать и осуществлять трудовую деятельность.
Программа направлена на воспитание современных детей как творчески активных и технически грамотных начинающих инженеров, способствует возрождению интереса молодежи к технике, в воспитании культуры жизненного и профессионального самоопределения.
Актуальность программы состоит в необходимости овладения будущими разработчиками основ проектирования аппаратной и программной частей автоматических и автоматизированных изделий, начиная со знаний электронной элементной базы.
Данная программа уникальна по своим возможностям и направлена на знакомство с современными технологиями и стимулированию интереса учащихся к технологиям конструирования и моделирования.
Педагогическая целесообразность данной программы:
— взаимодействие педагога с ребенком на равных;
— использование на занятиях доступных для детей понятий и терминов, следование принципу «от простого к сложному»;
— учет разного уровня подготовки детей, опора на имеющийся у обучающихся опыт;
— развитие в учащихся самостоятельности, творчества и изобретательности является одним из основных приоритетов данной программы.
— 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.
— способствовать развитию ответственности за начатое дело
— сформировать у обучающихся стремления к получению качественного законченного результата
— сформировать навыки самостоятельной и коллективной работы
— сформировать навыки самоорганизации и планирования времени и ресурсов.
Форма обучения : очная.
Объем программы – 323 учебных часов теории и практики на весь период обучения. Образовательная программа рассчитана на 3 года, 9 часов в неделю.
3 группа – по 1 часу в неделю, итого 35 часов
(по 45 минут с 10-минутным перерывом).
Методы и приемы организации образовательного процесса :
— Инструктажи, беседы, разъяснения.
— Наглядный фото и видеоматериалы по 3D.
— Моделированию и прототипированию.
— Практическая работа с программами, 3D принтером
— Инновационные методы (поисково-исследовательский, проектный, игровой);
— Решение технических задач, проектная работа.
— Познавательные задачи, учебные дискуссии, создание ситуации новизны, ситуации гарантированного успеха и т.д.
— Метод стимулирования ( участие в конкурсах, поощрение, персональная выставка работ).
В результате освоения данной Программы учащиеся:
— ознакомятся с основами технического черчения и работы в системе трехмерного моделирования КОМПАС-3D, Sketch Up.
— ознакомятся с программами и основами технологии быстрого прототипирования и принципами работы различных технических средств, получат навыки работы с новым оборудованием;
— получат навыки работы с технической документацией, а также разовьют навыки поиска, обработки и анализа информации;
— разовьют навыки объемного, пространственного, логического мышления и конструкторские способности;
— научатся применять изученные инструменты при выполнении научно-технических проектов;
— получат необходимые навыки для организации самостоятельной работы;
— повысят свою информационную культуру.
В идеальной модели у учащихся будет воспитана потребность в творческой деятельности в целом и к техническому творчеству в частности, а также сформирована зона личных научных интересов.
Учебно-тематическое планирование занятий на 3 года
Учебно-тематический план 1 года обучения
Первоначальные понятия о техническом рисунке, чертеже, эскизе.
Программа «Инженерный дизайн»
Дополнительная общеобразовательная общеразвивающая программа «Инженерный дизайн CAD» предназначена для школьников, желающих изучать способы и технологии моделирования трехмерных объектов с помощью программного обеспечения КОМПАС-3D.
Программа обладает следующими особенностями:
Педагоги
Сарпов Сергей Анатольевич
Почётная грамота Министерства образования и науки Российской Федерации, 2016г.,
Лауреат премии «Лучший педагогический работник Новосибирской области», 2017г.,
Лауреат премии «Лучшие учителя», 2018г..
Региональный этап Всероссийской олимпиады школьников по технологии-2019г.
Хайруллин Вячеслав, 10 «И» кл. – победитель,
Самохин Кирилл, 9 «Г» кл. – призёр,
Региональный этап Всероссийской олимпиады школьников по технологии-2020г.
Ведерников Семен, 11 «И» кл. – победитель,
Литвинов Антон, 11 «И» кл. – победитель,
Решетов Георгий, 9 «А» кл. – победитель,
Гутов Алексей, 11 «И» кл. – призер,
Госпадаренко Степан, 9 «Г» кл. – призер.
XIV открытая региональная научно – практическая конференция школьников «Эврика» (Секция «Авиация, космическая техника и инженерное дело»)-2019г.
Литвинов Антон, 10 «И» кл. – Лауреат «Золотой лиги Сибири»,
Ведерников Семён, 10 «И» кл. – Лауреат 3 степени.
ВСЕРОССИЙСКИЙ КОНКУРС ОБУЧАЮЩИХСЯ «МОЙ ВКЛАД В ВЕЛИЧИЕ РОССИИ»-2019г.
Литвинов Антон, 11 «И» кл. – победитель,
Ведерников Семён, 11 «И» кл. – победитель,
Хайруллин Вячеслав, 11 «И» кл. – победитель.
Ведерников Семён – лауреат.
Ведерников Семен, 11 «И» кл. – диплом 2 степени.
Шулева Диана, 10 «Б» кл. – 2 место.
Содержание программы
Цели программы
Цель курса: формирование технической и информационной культуры личности, развитие устойчивого интереса к предмету и овладение учащимися конкретными навыками использования системы автоматизированного проектирования Компас 3D в профессиональной инженерной сфере деятельности. Обучающимся предстоит познакомиться со средой Компас 3D.
Задачи:
Результат программы
Личностные результаты:
Метапредметные результаты:
Предметные результаты:
Планируемые результаты изучения курса
По окончании изучения данного курса учащийся научится:
Учащийся получит возможность:
Программа внеурочной деятельности Инженерный дизайн
Муниципальное общеобразовательное учреждение
средняя общеобразовательная школа № 3
Заместителем директора по УВР
___________ Марцин Л.В.
приказ № _ 250 ___ от
«_ 31 __»__ августа ___20_ 18 _г.
основного общего образования
по внеурочной деятельности
Разработчик программы: Грифленкова М.М. _______
Год составления 2018/2019 учебный год
Рассмотрено на заседании ШМО
«_ 31 __»__ августа ______20_ 18 __ г.
Протокол №___ 1 ___________
Руководитель ШМО __ Гришенкова Н.Б. ______________
Фамилия, имя, отчество
Рабочая программа внеурочной деятельности по общеинтеллектуальному направлению разработана в соответствии с требованиями Федерального Государственного стандарта общего образования по математике и составлена в соответствии с Федеральным законом «Об образовании в Российской Федерации» и учебным планом МБОУ СОШ № 3 на 2018-2019 учебный год.
Внеурочная деятельность » Инжинерный дизайн CAD » рассчитана на 17 часов и призвана обеспечить условия для того, чтобы ученик 8 класса утвердился в сделанном им выборе профориентационного направления дальнейшего обучения.
Государство и современной общество ставят перед образованием новые цели и ориентиры по подготовке школьников к жизни в условиях быстрых инновационных перемен. Таким образом, одной из главных целей и задач современного российского образования является социализация школьников. Сегодня важно не только вовремя сориентировать ребенка в социокультурной среде, но и создать условия для его саморазвития и творческой самореализации. Процесс глубоких перемен, происходящих в современном образовании, выдвигает в качестве приоритетной проблему развития творчества, креативного мышления, способствующего формированию разносторонне-развитой личности, отличающейся неповторимостью, оригинальностью.
Педагогическая целесообразность программы обусловлена развитием конструкторских способностей детей через практическое мастерство. Целый ряд специальных заданий на наблюдение, сравнение, домысливание, фантазирование служат для достижения этого. Технология 3D моделирования довольно новая, но она развивается действительно очень быстро практически в ногу со временем, что делает ее актуальной в предметном образовании, это новый инструмент для ведения на высоком профессиональном уровне многих образовательных предметов, таких, как математика, биология, география, литература и т.д. Совсем недавно использование 3D технологий было ограничено в школах, колледжах, университетах из-за высокой стоимости оборудования, расходных материалов. Сегодня это один из лучших способов пройти путь адаптации школьников при переходе из начальной школы на ступень основного общего образования. Использование 3D моделирования открывает быстрый путь к инновационному прогрессу учащихся. Применение 3D технологий неизбежно ведет к увеличению доли инноваций в школьных проектах.
ЭБ-технологии, в том числе и объемное рисование развивает навыки проектирования. Решая реальные проблемные ситуации в проекте практическим путем в данном возрасте учащиеся получают практический опыт работы в современном мире, становятся конкурентоспособными.
Цель : удовлетворение образовательных потребностей и интересов учащихся на занятиях техническим творчеством средствами ЭБ-графики и инженерного конструирования.
познакомить с теоретическими основами инженерного конструирования.
научить основам разработки трехмерных моделей средствами CAD систем;
познакомить с этапами проектирования инженерных конструкций;
научить создавать примитивные трёхмерные предметы и картинки, используя набор инструментов;
формирование навыков работы в проектных технологиях;
способствовать развитию памяти, внимания, конструкторского мышления.
воспитание аккуратности и дисциплинированности при выполнении работы,
способствовать формированию положительной мотивации к трудовой деятельности,
способствовать формированию опыта совместного и индивидуального творчества при выполнении коллективных заданий.
научить создавать примитивные трёхмерные предметы и картинки, используя набор инструментов;
формирование навыков работы в проектных технологиях; метапредметные
формирование информационной культуры учащихся;
развитие пространственного мышления;
способствовать профориентации учащихся,
воспитывать аккуратность, трудолюбие, дисциплинированность при выполнении работ,
бережное отношение к оборудованию и материалам;
формировать умение взаимодействовать в группе.
научатся создавать примитивные трёхмерные предметы и картинки, используя набор инструментов;
учащиеся будут владеть предметной терминологией, ключевыми методами и приемами;
у учащихся сформируются навыки работы в проектных технологиях;
у учащихся сформируется информационная культура;
у учащихся разовьется пространственное и алгоритмическое мышление;
учащиеся смогут самостоятельно выполнять различные творческие работы по созданию 3D изделий.
у учащихся разовьется образное и логическое мышление в процессе проектной деятельности.
учащиеся сформируют коммуникативные компетентности в процессе учебной деятельности
учащихся смогут ориентироваться при выборе будущей профессии.
Тема 1.1: Введение. Знакомство с курсом.
Теория: Охрана труда, правила поведения в ЦДЮТТ и компьютерном классе. Понятия: конструирование, моделирование, прототипирование, САПР и технологический процесс создания изделий. Схема «Задача-Эскиз-Чертеж-Модель-Тест-Изделие». Интерфейс САПРа Компас-ЭБ. Горячие клавиши в Компас-ЭБ.
Практика: Знакомство и настройка интерфейса Компас-ЭБ. Тест по ТБ.
Раздел 2. Компас-ЭБ. Создание и оформление чертежей.
Тема 2.1: Настройка интерфейса Комапас-ЭБ . Панели инструментов.
Теория: Создание и сохранение чертежа. Панели инструментов. Настройка интерфейса. Компактная панель. Заполнение рамки чертежа. Виды на чертеже. Форматы и шаблоны чертежей. Основные инструменты.
Практика: Упражнение на отработку основных инструментов, ориентирования в видах чертежа и заполнения рамки.
Теория: Основные инструменты. Вспомогательные элементы. Размеры и обозначения на чертеже. Привязки. Сечения и разрезы. Разбор положений соревнований Junior Skills по компетенциям Инженерный дизайн и Лазерные технологии.
Тема 2.3: Создания сборочного чертежа. Вставка фрагментов и макроэлементов.
Теория: Принципы создания сборочного чертежа. Дополнительные виды.
Практика: Создание сборочного чертежа c использованием фрагментов и макроэлементов.
Раздел 3. Объемное моделирование.
Тема 3.1: Основы моделирования в Компас-ЗБ. Принципы построения ЗО-моделей.
Теория: Понятия ЗО-моделирование. Основы моделирования в Компас-ЗБ. Принципы построения ЗО-моделей. Виды моделирования: твердотельное и поверхностное. Твердотельное моделирование. Основные операции.
Практика: Поэтапное создание машинки по заданию «Авто».
ТЕМАТИЧЕСКОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ ВНЕУРОЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Настройка интерфейса Комапас-ЭБ . Панели инструментов.
Создание и сохранение чертежа. Панели инструментов.
Виды на чертеже. Форматы и шаблоны чертежей.
Виды на чертеже. Форматы и шаблоны чертежей.