Понятие «аддитивные технологии». Современные технологии обработки материалов
Цели и задачи
- Цель урока по SMART: к концу урока учащиеся объяснят понятие «аддитивные технологии», отличат аддитивные способы обработки от традиционных и по описанию технологического процесса определят подходящий способ обработки материала не менее чем в 4 из 5 учебных ситуаций.
- Сформировать представление об аддитивных технологиях как о послойном создании изделия на основе цифровой модели.
- Научить сравнивать аддитивные, субтрактивные и формообразующие технологии по принципу изменения материала, оборудованию, преимуществам и ограничениям.
- Развивать умение извлекать информацию из схемы, видеоматериала и таблицы, аргументировать выбор технологии и выполнять задания в формате ОГЭ.
- Формировать ответственное отношение к технологическим инновациям, безопасности работы с оборудованием и профессиональному самоопределению.
Планируемые результаты
Личностные
- Проявляют интерес к современным производственным профессиям и осознают значение цифровых технологий для профессионального самоопределения.
- Понимают необходимость соблюдения технологической дисциплины и правил безопасности при работе с оборудованием.
- Оценивают аддитивные технологии не только по новизне, но и по экологическим, экономическим и социальным последствиям.
- Снижают тревожность перед заданиями ОГЭ благодаря пошаговой работе с технологическими понятиями.
Метапредметные
- Извлекают ключевую информацию из схемы технологического процесса, короткого видеоматериала и сравнительной таблицы.
- Сравнивают объекты по заданным критериям и формулируют вывод на основе нескольких признаков.
- Планируют последовательность анализа технологической ситуации и проверяют правильность собственного ответа.
- Используют цифровые средства для просмотра демонстрации и анализа изображения изделия.
- Работают в паре, распределяют роли, задают уточняющие вопросы и аргументируют общий вывод.
Предметные
- Знать определение аддитивных технологий и объяснять принцип послойного формирования изделия.
- Уметь различать аддитивные, субтрактивные и формообразующие технологии по способу обработки материала.
- Уметь называть примеры оборудования и материалов для аддитивного производства: 3D-принтер, пластик, фотополимер, металлический порошок.
- Уметь описывать основные этапы создания изделия: цифровая модель, подготовка файла, послойное нанесение или спекание материала, постобработка.
- Владеть алгоритмом выполнения задания на классификацию технологий в формате ОГЭ.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Осознают связь содержания урока с выбором будущей профессии в сфере инженерии, дизайна, производства и информационных технологий.
- Формируют ответственное отношение к безопасности, качеству изделия и рациональному расходованию материалов.
- Определяют личный уровень понимания темы и выбирают способ дальнейшего закрепления.
Регулятивные УУД
- Принимают учебную цель и соотносят её с проблемным вопросом урока.
- Планируют действия по анализу технологического процесса и распределяют время выполнения задания.
- Осуществляют самопроверку по эталону, находят ошибку в классификации и исправляют её.
- Оценивают результат по критериям и формулируют задачу для домашней работы.
Познавательные УУД
- Выделяют существенные признаки аддитивной технологии.
- Классифицируют технологии обработки материалов по принципу изменения заготовки.
- Устанавливают причинно-следственные связи между цифровой моделью, параметрами печати и качеством изделия.
- Строят схему технологического процесса и используют её для решения практической ситуации.
- Работают с информацией, представленной в тексте, изображении, таблице и видеоматериале.
Коммуникативные УУД
- Распределяют роли в паре: аналитик, докладчик и контролёр ответа.
- Формулируют вопросы к сообщению одноклассника и дают краткий аргументированный комментарий.
- Согласовывают общий вариант классификации и корректно разрешают расхождения.
- Используют технологические термины в устном объяснении.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить презентацию с изображениями 3D-принтера, цифровой модели, послойного выращивания детали, фрезерования и литья.
- Подобрать короткий видеоматериал длительностью до 2 минут о работе 3D-принтера без обязательного подключения к интернету.
- Распечатать карточки с пятью технологическими ситуациями — по одной на каждого ученика или по комплекту на парту.
- Распечатать таблицу сравнения аддитивных, субтрактивных и формообразующих технологий — по одной на пару.
- Подготовить лист самооценки и мини-тест в формате ОГЭ — по одному экземпляру на каждого ученика.
- Вывести на доску или экран проблемный вопрос: «Почему изделие можно не вытачивать из заготовки, а создавать постепенно?»
- Разместить на доске схему: «цифровая модель → подготовка файла → послойное формирование → постобработка».
- Подготовить ноутбук, проектор или интерактивную доску, колонки и резервную копию видеоматериала.
- При возможности подготовить образцы изделий, напечатанных на 3D-принтере, или фотографии деталей различной сложности.
- Заранее обозначить правила безопасного поведения: не прикасаться к нагретым элементам принтера, не вдыхать пары материалов, не изменять настройки оборудования без разрешения.
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и мотивация (4 мин)
Цель этапа: включить учащихся в учебную деятельность и вызвать интерес к проблеме современного производства.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель приветствует класс и показывает на экране два изображения: металлическую заготовку после фрезерования и деталь, напечатанную на 3D-принтере. «Здравствуйте, ребята. Сегодня мы сравним два способа получить похожее изделие. Посмотрите на изображения: в одном случае материал удаляли, а в другом деталь создавали постепенно. Как вы думаете, какой способ требует меньше отходов?» | Рассматривают изображения, формулируют первые предположения: «При печати материала может быть меньше отходов», «деталь создаётся слоями». |
3 мин | Учитель использует приём «Проблемный вопрос»: «Почему современное изделие иногда не вытачивают из цельного куска материала, а выращивают слой за слоем? Где такая технология может пригодиться человеку?» Учитель фиксирует на доске версии учащихся, не оценивая их сразу. | Индивидуально формулируют версию, затем обсуждают её в парах и предлагают примеры: протезы, макеты, детали самолётов, корпуса приборов. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы увидели, что один и тот же результат можно получить разными технологическими способами. Сегодня выясним, как называется послойное создание изделий, чем оно отличается от удаления материала и почему эти знания могут встретиться в практическом задании ОГЭ».
Этап 2. Актуализация знаний (6 мин)
Цель этапа: актуализировать знания о заготовке, технологической операции, материале и традиционных способах обработки.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель раздаёт карточки с терминами и предлагает приём «Подумай — обсуди в паре — поделись». «Сначала самостоятельно соотнесите термин и пояснение: заготовка, обработка резанием, литьё, технологическая операция. Затем обсудите спорные варианты с соседом. На доске я покажу четыре изображения, а вы определите, что происходит с материалом». | Соотносят термины и определения, обсуждают ответы в парах, объясняют: «При обработке резанием часть материала удаляется», «при литье расплав заливают в форму». |
3 мин | Учитель показывает изображения пиления, фрезерования, литья и склеивания. «Какие действия выполняются с исходным материалом? Что остаётся неизменным: форма заготовки или материал изделия? Назовите общий признак традиционных способов». | Классифицируют изображения, формулируют вывод: «В большинстве способов используется заготовка, которую режут, деформируют, расплавляют или соединяют». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы вспомнили, что при традиционной обработке материал изменяют или удаляют из заготовки. Теперь проверим, можно ли изготовить деталь без исходной заготовки привычного вида».
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Этап 3. Постановка проблемы и целеполагание (4 мин)
Цель этапа: обнаружить затруднение и совместно сформулировать учебную цель.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель демонстрирует схему без названия: цифровая модель, тонкие слои материала, готовая деталь. «Перед вами последовательность действий, но пока неизвестно, как называется этот процесс. Можно ли назвать его обычным вытачиванием? Какой признак кажется главным?» | Анализируют схему и отвечают: «Это не вытачивание, потому что материал не удаляется», «главный признак — послойное создание». |
2 мин | Учитель задаёт вопросы: «Что нам необходимо узнать, чтобы ответить на проблемный вопрос? Какие признаки будем сравнивать?» После ответов формулирует вместе с классом цель и записывает её на доске. | Формулируют цель: «Узнать, что такое аддитивные технологии, и научиться отличать их от других способов обработки материалов». Предлагают критерии сравнения: материал, оборудование, отходы, результат. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Цель определена: мы должны не просто запомнить новое слово, а применить его к реальной технологической ситуации. Переходим к открытию нового знания».
Этап 4. Открытие нового знания с использованием ИКТ (10 мин)
Цель этапа: сформировать понятие об аддитивных технологиях и выделить этапы аддитивного производства.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель показывает короткий видеоматериал о печати детали. «Во время просмотра не записывайте всё подряд. Определите, откуда принтер получает информацию, как перемещается материал и что происходит с изделием после завершения печати». | Смотрят видеоматериал, фиксируют три наблюдения: «используется цифровая модель», «материал наносится слоями», «после печати возможна обработка поверхности». |
4 мин | Учитель объясняет: «Аддитивные технологии — это технологии изготовления изделия путём последовательного добавления материала, обычно послойного, на основе цифровой модели. Слово связано с добавлением. В отличие от субтрактивной обработки, при которой материал удаляется, здесь форма наращивается». Учитель показывает изображения FDM-печати пластиком, фотополимерной печати и спекания металлического порошка. | Записывают определение, рассматривают изображения, называют материалы и оборудование: «пластиковая нить», «фотополимер», «металлический порошок», «3D-принтер». |
4 мин | Учитель по схеме на доске разбирает этапы: «Сначала создают или получают цифровую модель. Затем файл подготавливают для принтера: модель делится на слои. После этого оборудование формирует деталь, а затем выполняют постобработку — удаляют поддержки, шлифуют или окрашивают изделие. Почему ошибка в цифровой модели может повлиять на готовую деталь?» | Восстанавливают последовательность этапов, объясняют причинную связь: «Если модель неверная, принтер повторит ошибку», «неправильные параметры слоя ухудшат поверхность или прочность». |
Запись в тетрадях
Учащиеся записывают: «Аддитивные технологии — изготовление изделия последовательным добавлением материала, обычно послойно, на основе цифровой модели». Схема: цифровая модель → подготовка файла и нарезка на слои → формирование изделия → постобработка.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Теперь мы знаем определение и видим технологическую цепочку. Следующий шаг — сравнить аддитивный способ с удалением материала и с формообразованием, чтобы не путать их в практических заданиях».
Этап 5. Сравнение технологий и межпредметная связь (7 мин)
Цель этапа: научить классифицировать технологии обработки материалов и связать тему с информатикой, физикой, математикой и экологией.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
4 мин | Учитель раздаёт парам таблицу с тремя колонками: аддитивные, субтрактивные, формообразующие технологии. «Заполните таблицу по четырём критериям: что происходит с материалом, пример оборудования, пример изделия, возможные отходы. Используйте схему на доске и изображения на экране». | В парах заполняют таблицу: «аддитивные — добавление материала, 3D-принтер, прототип, отходы обычно меньше»; «субтрактивные — удаление материала, станок, деталь из заготовки»; «формообразующие — изменение формы в пресс-форме или литейной форме». |
3 мин | Учитель задаёт межпредметные вопросы: «С информатикой связана цифровая модель и подготовка файла. С физикой — нагрев, охлаждение и свойства материала. С математикой — размеры и масштаб модели. С экологией — количество отходов и повторное использование материала. Почему аддитивная технология не всегда автоматически является полностью экологичной?» | Формулируют вывод: «Нужны электроэнергия и расходные материалы, часть изделий нельзя легко переработать, могут оставаться поддержки и брак». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Сравнение показывает, что у каждой технологии есть область применения. Аддитивное производство экономит материал при сложной геометрии, но требует точной цифровой модели, оборудования и контроля параметров».
Этап 6. Первичное закрепление и задание в формате ОГЭ (6 мин)
Цель этапа: закрепить алгоритм распознавания аддитивной технологии и потренировать применение понятия.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель раздаёт мини-тест: «Выберите верное утверждение. 1) При аддитивной технологии изделие получают удалением лишнего материала. 2) Аддитивная технология основана на последовательном добавлении материала. 3) Для аддитивного производства цифровая модель не нужна. 4) Аддитивные технологии применяются только для пластика». Затем просит объяснить выбор. | Выбирают вариант 2, подчёркивают ключевое слово «добавлении», объясняют, почему остальные утверждения неверны. |
3 мин | Учитель предлагает ситуацию: «Инженеру нужно быстро изготовить прототип корпуса прибора со сложной внутренней формой. Доступны фрезерный станок, литейная форма и 3D-принтер. Какое оборудование выбрать? Назовите два аргумента». | Пишут ответ: «3D-принтер, потому что модель сложная и прототип можно получить непосредственно из цифрового файла; материал добавляется послойно». Две пары озвучивают аргументы. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Вы применили определение к тестовому вопросу и технологической ситуации. Теперь каждый проверит, насколько самостоятельно умеет различать способы обработки».
Этап 7. Самостоятельная работа с самопроверкой (5 мин)
Цель этапа: диагностировать индивидуальное понимание темы и скорректировать типичные ошибки.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель предлагает три задания на карточке: «Определите технологию по описанию: материал удаляется вращающимся инструментом; расплавленный материал заполняет форму; деталь формируется слоями по цифровой модели. Запишите названия технологий и один признак каждой». | Индивидуально записывают: «субтрактивная — удаление материала», «формообразующая — заполнение формы», «аддитивная — послойное добавление». |
2 мин | Учитель выводит эталон на экран и организует самопроверку: «Сверьте не только название, но и объяснение. Поставьте плюс за верный признак, вопросительный знак там, где нужна помощь». | Проверяют работу по эталону, исправляют ошибки, отмечают уровень понимания зелёным, жёлтым или красным цветом. |
Эталон решения
1) Вращающийся инструмент удаляет материал из заготовки — субтрактивная технология. 2) Материал принимает форму полости формы — формообразующая технология. 3) Изделие создаётся последовательным нанесением слоёв по цифровой модели — аддитивная технология.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Самопроверка показала, что главный ориентир — действие с материалом: удалить, придать форму в форме или добавить слоями. Осталось сформулировать вывод и определить домашний маршрут закрепления».
Этап 8. Рефлексия и домашнее задание (3 мин)
Цель этапа: осмыслить результат, зафиксировать затруднения и объяснить дифференцированное домашнее задание.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель использует приём «Билет на выход»: «Закончите три фразы: “Аддитивные технологии — это…”, “Главное отличие от фрезерования — …”, “В реальной жизни это может пригодиться для …”. Затем отметьте цветом, насколько уверенно вы можете выполнить задание на классификацию». | Заполняют билет на выход, формулируют определение, отличие и пример применения, выбирают цвет самооценки. |
1 мин | Учитель сообщает домашнее задание и напоминает: «Выберите уровень, но базовый уровень обязателен для всех. Не бойтесь ошибок: дома важно не переписать определение, а применить его к конкретным технологиям». | Записывают выбранный уровень и контрольные вопросы, задают уточняющие вопросы. |
Критерии оценивания практической работы
- «5» — верно выполнены все три задания классификации, дано корректное определение аддитивной технологии, приведены не менее двух аргументов выбора 3D-принтера и отсутствуют терминологические ошибки.
- «4» — верно выполнены два из трёх заданий классификации, определение в целом правильное, но один аргумент или признак раскрыт неполно.
- «3» — верно выполнено не менее одного задания классификации, ученик узнаёт 3D-печать по изображению, но допускает ошибки в различении аддитивных и формообразующих технологий.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Что такое аддитивные технологии и какое слово помогает вспомнить их принцип? | Проверка осознания определения и смысловой опоры «добавление». |
Как отличить аддитивную технологию от фрезерования? | Выявление понимания противопоставления добавления и удаления материала. |
На каком этапе технологической цепочки у вас возникло затруднение? | Выявление точки затруднения: цифровая модель, подготовка файла, печать или постобработка. |
Где применение 3D-печати кажется вам наиболее полезным? | Связь учебного материала с профессиональным самоопределением и мотивацией. |
Завершающее слово учителя
«Сегодня мы выяснили, что аддитивные технологии создают изделие последовательным добавлением материала, обычно слоями, по цифровой модели. Важно не путать их с фрезерованием: при фрезеровании лишний материал удаляется, а при 3D-печати форма наращивается. Мы также увидели, что современное производство объединяет технологию, информатику, физику, математику и экологическое мышление. На следующем уроке мы подробнее рассмотрим материалы и параметры 3D-печати. Если сегодня вы ошиблись, используйте алгоритм: сначала определите действие с материалом, затем назовите технологию».
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Выучить определение аддитивных технологий и составить таблицу из трёх строк: аддитивные, субтрактивные и формообразующие технологии. Для каждой указать действие с материалом и один пример оборудования. | Закрепляет терминологию и умение различать технологии по главному признаку; при проверке обратить внимание на точность формулировок. | Средний (повышающий) | Решить 4–5 ситуационных заданий: выбрать технологию для изготовления прототипа, детали сложной формы, отливки и изделия из заготовки; каждый выбор обосновать одним-двумя предложениями. | Развивает применение знаний и подготовку к заданиям на классификацию и установление соответствия. | Продвинутый (дополнительный) | Подготовить мини-сообщение или одну инфографику «Аддитивные технологии в профессии будущего»: описать изделие, материал, оборудование, этапы изготовления и одно преимущество с одним ограничением. | Развивает исследовательские и коммуникативные умения, связывает технологию с профессиональным самоопределением и межпредметными знаниями. |
Контрольные вопросы перед выходом | Ответьте письменно: «Что добавляется при аддитивной технологии?», «Почему нужна цифровая модель?», «Какой способ обработки удаляет материал из заготовки?». | Проверяет минимальное понимание содержания урока и готовность к выполнению домашнего задания. |
