«Компьютерная графика и 3D-моделирование»

Дополнительная общеобразовательная (общеразвивающая) программа «Компьютерная графика и 3D-моделирование» (далее - программа) – технической направленности. Программа призвана развить умения использовать трехмерные графические представления информации в процессе обучения, предназначена для прикладного использования обучающимися в их дальнейшей учебной деятельности.

Актуальность. Практически все концепции современного проектирования реализуются с помощью 3D-технологий. В основе любой 3D-технологии лежит 3D-моделирование, как ее неотъемлемый элемент. Одна из главных характеристик трехмерного моделирования как процесса деятельности человека на сегодня – это его междисциплинарность (необходимость одновременного объединения нескольких сред, подходов и философий к моделированию при создании модели объекта). Такое понимание 3D-моделирования, в свою очередь, диктует новые требования к образованию будущих специалистов данной области.

Педагогическая целесообразность общеобразовательной (общеразвивающей) программы «Компьютерная графика и 3D-моделирование» заключается в том, что в процессе обучения дети научатся объединять реальный мир с виртуальным, а в процессе конструирования, кроме этого, они получат начальные знания из областей механики и информатики.

Программа вносит значительный вклад в формирование цифрового компонента общеучебных умений и навыков, выработка которых является одним из приоритетов современного образования.

Решающее значение в работе инженера-конструктора или проектировщика имеет способность к пространственному воображению. Пространственное воображение необходимо для чтения чертежей, когда из плоских проекций требуется вообразить пространственное тело со всеми особенностями его устройства и формы. Как и любая способность, пространственное воображение может быть улучшено человеком при помощи практических занятий. Как показывает практика, не все люди могут развить пространственное воображение до необходимой конструктору степени, поэтому освоение 3D-моделирования в основной средней школе призвано способствовать приобретению соответствующих навыков.

Отличительной особенностью данной программы является реализация педагогической идеи формирования у обучающихся умения учиться – самостоятельно добывать и систематизировать новые знания. В этом качестве программа обеспечивает реализацию следующих принципов:

– непрерывность дополнительного образования как механизма полноты и целостности образования в целом;

– развития индивидуальности каждого ребенка в процессе социального самоопределения в системе дополнительного образования;

– системность организации учебно-воспитательного процесса;

– раскрытие способностей и поддержка одаренности детей.

Педагоги

Добринский Евгений Павлович

Содержание программы

1. Введение в образовательную программу, техника безопасности(2 ч).

Теория. Обсуждение плана работы на учебный год. Организационные вопросы. Инструктаж по технике безопасности. Развитие современных инновационных технологий. Цели и задачи курса. Введение в 3D-моделирование. Знакомство с основными понятиями трехмерного моделирования. Плоскость. Пространство. Трехмерный объект, его характеристики. Физический прототип реального объекта. Обзор компьютерных программ и сред, позволяющих создавать 3D-модели.

Практика. Общие правила проведения работ в лаборатории и техника безопасности.

Формы проведения занятий: лекции, лабораторные и практические занятия, экскурсии

Формы подведения итогов: опрос в форме викторины.

 

2. Основы работы в программе Blender (64 ч).

Теория. Знакомство с программой Blender. 3D графика. Демонстрация возможностей, элементы интерфейса программы Blender. Структура окна программы. Панели инструментов. Основные операции с документами. Примитивы, работа с ними. Выравнивание и группировка объектов. Сохранение сцены. Внедрение в сцену объектов. Простая визуализация и сохранение растровой картинки. Режим редактирования. Сглаживание. Инструмент пропорционального редактирования. Выдавливание. Вращение. Кручение. 

Практика. Добавление объектов. Режимы объектный и редактирования. Клонирование объектов. Экструдирование (выдавливание) в Blender. Назначение и настройка модификаторов. Создание анимации. Кадры анимации, операции над кадрами (создание, удаление, копирование, перенос, создание промежуточных кадров). Сохранение и загрузка анимации. 

Формы проведения занятий: лекции, лабораторные и практические занятия, экскурсии.

Формы подведения итогов: опрос в форме викторины, решение кейса.

 

3. 3D моделирование в Fusion 360 (66 ч).

Теория. Теория: Изучение интерфейса Fusion360. Настройка пользовательского интерфейса. Понятие и виды систем автоматического проектирования. Теория: Создание геометрии в эскизах. Понятие эскиза. Изучение основных групп инструментов моделирования.

Понятие рабочих осей. Понятие рабочей точки. Рабочая точка, созданная по умолчанию.

Теория: Представление рабочего пространства из листового металла. Терминология листового металла. Понятие компонентов в Fusion360.

Понятие «рендеринг».

Практика. Применение САПРа. Запуск Fusion360, изучение инастройка интерфейса.

Практика: Вход в режим эскиза, настройка интерфейса, изучение основных инструментов на панели. Создание эскизов, работа с ними. Образмеривание эскиза. Установка связей между элементами эскиза.

Создание простых форм. Создание сферы, тора, катушки, трубы. Создание базовых 3Dобъектов. Общий процесс создания примитивных фигур.

Создание конструктивных элементов. Создание рабочих плоскостей. Создание рабочих осей. Собственная рабочая ось. Построение осей. Создание рабочих точек. Создание собственных рабочих точек.

Редактирование модели. Изменение грани. Редактирование с разделением. Использование инструмента «Разделить тело». Дублирование. Изучение существующих типов массивов для дублирования объекта или группы объектов.

Использование трех типов массивов для дублирования элементов (Rectangular, Circular, Patch).

Создание компонентов. Использование нескольких способов при создании компонентов. Работа с различными типами соединений компонентов. Жесткое соединение. Вращение. Шарнирное соединение. Соединение скольжения (слайдер). Обобщение. Создание групп.

Практика: Доступ к рабочей области из листового металла. Создание и использование правил из листового металла. Создание кромки, соединений. Добавление других функций. Чертежи для деталей из листового металла. Создание чертежей, в том числе и аннотирующих чертежей.

Интерфейс модуля «рендер»вFusion 360. Создание рендерного изображения. Публикация.

Формы проведения занятий: лекции, лабораторные и практические занятия, экскурсии, презентации.

Формы подведения итогов: опрос в форме викторины, блиц-опрос, выполнение лабораторных работ с предварительным допуском, промежуточное тестирование.

 

4. 3D печать (10 ч).

Теория. Теория: Основные понятия в работе с 3Д принтером.

Практика. Практика: Настройка 3Д принтера. Печать моделей.

Формы проведения занятий: лекции, лабораторные и практические занятия, экскурсии, презентации.

Формы подведения итогов: опрос в форме викторины, блиц-опрос, промежуточное тестирование.

 

5. Итоговые занятия (2 ч).

Теория. Подведение итогов теоретического курса. Составление планов на проектную деятельность. Составление презентации на выбранную тему.

Практика. Подведения итогов выполнения лабораторных и практических работ. Выступление с презентацией.

Формы проведения занятий: беседы, коллоквиум.

Формы подведения итогов: тестирование, блиц-опрос.

Цели программы

Цель программы – формирование и развитие у обучающихся интеллектуальных и практических компетенций в области создания пространственных моделей, освоение элементов основных предпрофессиональных навыков специалиста по трёхмерному моделированию.

Результат программы

Должны знать:

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

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

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

-        понятия и термины компьютерного 3D проектирования:

-        основы по построению простейших чертежей в среде 3D моделирования:

-        основы печати с помощью 3D принтера базовых элементов;

-        основные принципы работы с 3D объектами;

-        классификацию, способы создания и описания трёхмерных моделей;

-         роль и место трёхмерных моделей в процессе автоматизированного приемы использования текстур;

 знать и применять технику редактирования 3D объектов.

Должны уметь:

-      создавать изображения из простых объектов (линий, дуг, окружностей и т. д.);

-      использовать геометрические построения при выполнении чертежей ручным и машинным способом;

-      выполнять основные моделирующие операции над объектами (создание, удаление, перемещение, измерение, масштабирование и т. д.);

-      производить операции с размерами объекта;

-      сохранять отдельные фрагменты (детали) для дальнейшего использования;

-      работать по предложенным инструкциям, чертежам;

-      применять полученные знания при решении задач с творческим содержанием;

-      излагать мысли в четкой логической последовательности, отстаивать свою точку зрения, анализировать ситуацию и самостоятельно находить ответы на вопросы путем логических рассуждений;

-      работать над проектом в команде, эффективно распределять обязанности;

-      представить и защитить свой проект.

Особые условия проведения

Условия набора детей в коллектив: входное тестирование по общим темам физики, химии и естествознания, с учетом возрастного ограничения.

Материально-техническая база

- Учебно-лекционная аудитория: интерактивная доска и комплекс мультимедийного оборудования с возможностью устройства видеоконференций  по Web-каналам удаленного доступа;

-  Персональный компьютер/ноутбук – не менее12 штук;

-  Программное обеспечение;

- 3D-принтеры;

- Интерактивная доска;

- Пластик для 3D-печати.