Тема: Использование трёхмерных технологий в образовании.

Возвести дом за несколько дней или изготовить детали двигателя за несколько часов

благодаря аддитивным технологиям это стало возможным

Что такое аддитивные технологии?

Аддитивные технологии (AdditiveManufacturing) — метод создания трехмерных

объектов, деталей или вещей путем послойного добавления материала: пластика, металла,

бетона и, возможно, в будущем — человеческой ткани. Такие трехмерные или 3D-

объекты создаются с помощью 3D-принтеров. Название технологий произошло от

английского слова add — добавлять.

Термины «аддитивное технологии» и «3D-печать» часто используют как синонимы.

Термин «3D-печать» появился раньше и его чаще употребляют, когда речь идет о

недорогих домашних принтерах. В масштабах промышленного производства обычно

говорят об аддитивных технологиях.

Так на что же претендуют аддитивное производство (additive manufacturing) и его

технологии? Суть аддитивного производства — в сложении, а не вычитании, в таком

способе создания детали сложной формы, когда материал наносится последовательно, как

правило, слой за слоем, поэтому расходуется его столько, сколько необходимо, не больше

и не меньше.

Процессом управляет компьютер, в чьей памяти заложена трехмерная модель

будущей детали, нарезанная на тонкие слои-сечения. Устройство, подающее материал,

скажем экструдер, движется по траекториям, заданным компьютером, слой за слоем

конструируя будущее изделие. В общем — очередной виток автоматизации производства.

Предполагается,

что готовая деталь не нуждается в традиционной механической

обработке. Так что аддитивное производство — это еще один способ изготовления

деталей и предметов из разных материалов наряду с литьем, прокатом, штамповкой и

резкой.

Достоинства и преимущества, конечно, есть. Сам принцип сложения, а не вычитания

подразумевает, что мы экономим исходные материалы. Не надо, подобно скульпторам,

брать глыбу мрамора и отсекать все лишнее. Суть аддитивных технологий —

использовать ровно столько материала, сколько требуется для создания объекта.

3D-технологии в образовании

ь йкерм

Высокие темпы

п

развития техники

t

и технологии производства выдвигают новые

требования к уровню подготовки специалиста, что немедленно находит свое отражение

в содержании образования и средств обучения, в том числе, начиная со школьной

скамьи.

Современным

h

трендом в образовательных технологиях, отвечающим всем

требованиям и обладающим огромным потенциалом, являются 3D-технологии.

3D-технологиив образовании позволяют разнообразить уроки и лекции, делать

образовательный процесс эффективным и визаульно-объемным. применение 3D-

контентав

классе

дает

возможность

наглядно

объяснять

ученикам

школьную

программу, способствует "погружению" в тему изучаемого предмета в ходе урока и

позволяет мобильно переходить от целой структуры к отдельным ее элементам, от

сложного

я

к простому и наоборот. Учебный интерактивный контент для среднего

школьного образования состоит из сочетания тестов, 3D-видео,моделирования,

виртуальных лабораторий, интерактивных заданий, игр, а также текстов, изображений

и гиперссылок.

Преимущества использования 3D

-технологии:

•

Вооружает учителя высококачественными учебными материалами, экономя,

таким образом, время на объяснение сложных

понятий.

•

Визуализация «сложных» тем школьной программы помогает ученикам лучше

понимать изучаемый материал.

•

Включение 3D (трехмерных моделей) процессов и объектов в традиционные

способы обучения вносит инновацию в «рутинный» процесс обучения,

повышает мотивацию к обучению.

•

Облегчает систематизацию знаний.

•

Способствует усвоению большего объема информации, что положительно

сказывается на результатах тестов и экзаменов.

бумажных

Пользователи 3D имеют возможность для детального изучения как внешних, так

до

и внутренних характеристик

ь

стереоскопических моделей, кроме того, имеется

возможность

в

путешествовать

по

нервной

или

пищеварительной системам,

разъединять мышцы по слоям или проникать внутрь клетки, убирать внешние

оболочки

для

детального

изучения

внутренностей

объекта,

а

также

ставить

собственные метки

i

на отдельные части для более глубокого понимания объекта.

Интерактивность

д

является важным методом обучения, так как биологические объекты

очень трудно визуализировать.

Сегодня в сфере образования достаточно широко используется 3D-принтер,

который позволяет школьникам и студентам проникнуться глубоко в изучаемую тему.

Создание модели от ее компьютерной версии до печати реального объекта позволяют

учащимся на реальных примерах освоить идеи моделирования, познакомиться с

технологией печати и т. п.

Сложно представить объемную идеальную деталь в голове, заметить изъяны, а,

распечатав деталь, ученик всегда может подкорректировать и пробовать снова и снова

совершенствовать свою работу. К тому же, всегда приятно ощущать проделанную

работу в руках. Также широко используются в учебном процессе, как средства

обучения. Это возможность получить наглядное представление об идеях, написанных в

тетради.

Трехмерная печать дает вариативность методик преподавания. Преподаватель может

найти к каждому подход и скорректировать знания о предмете у каждого обучающегося.

еч

ати

Рис. Использование 3D-печати в образовании.

3D-принтеры могут стать хорошими помощниками в учебном процессе, обладая

следующими достоинствами:

со

здания

1)

печать довольно крупных моделей любых форм;а

печать

прототипов

изделий;

2)

печать геометрических объектов, тестирование математических формул на

конкретных моделях;

имеют

3)

некоторые технологии позволяют использовать простое и интуитивно понятное

программное обеспечение. Данная технология может быть использована в предметной

области таких дисциплин, как:

ечать

-

география - для 3D-моделирования и визуализации местности;

провдния

-

история – для моделирования археологических находок и древних ископаемых,

исторических событий и т. п.;

рдлван

-

анатомия - для моделирования отдельных частей тела и органов;

создание

-

биология и химия – возможность создавать полноцветные

молекулярные модели, наглядно

демонстрировать цепочки

ДНК;

-

физика – для наглядной демонстрации электрического заряда или

д

устройства

атома;

-

информатика, где раздел «Моделирование и формализация» является одним из

важнейших в данном курсе.

Список

сфер,

где

может

использоваться

технология

3D-моделирования

не

заканчивается

представленными

предметными

областями,

возможности

данной

технологии безграничны.

Печать на 3D-принтере и аддитивные технологии в целом становятся важной частью

учебного и производственного процессов в образовательных учреждениях и на

предприятиях.

Создание подробной трехмерной модели какого-либо изделия,

конечно, не самое простое занятие, но, все же, это

й

существенно проще, чем

воспроизвести подобную пробную деталь в реальности вручную. Обучить человека,

имеющего пространственное воображение работе с компьютерной программой

намного проще, чем осваивать несколько профессий для самостоятельного создания

прототипа изделия в натуральную величину руками.

Использование 3D-принтеров «тянет» за собой целую вереницу необходимых знаний в

компьютерном моделировании, физике, математике, программировании. 3D-печать –

это мощный образовательный инструмент, который может привить ребёнку привычку

не использовать только готовое, но творить самому. Внедрение инновационной

технологии в учебный процесс выгодно как самим педагогам, способным создавать

трехмерные наглядные пособия для лучшего усвоения материала, так и обучающимся

для выполнения индивидуальных и групповых проектных работ и воплощения своих

конструкторских и дизайнерских идей. Сих помощью станет возможным реализация

авторских проектов, печать практических заданий, развитие творческих способностей

и навыков.

учебном

3D-печатьв учебном процессе позволяет развивать

междисциплинарные связи, требует больше времени для самостоятельной творческой

работы, открывает широкие возможности для проектного обучения.