Аддитивные технологии
Цели и задачи
- Цель урока по SMART: к концу урока учащиеся объяснят назначение аддитивных технологий, назовут основные этапы 3D-печати, сравнят материалы и решат не менее 4 из 5 учебных заданий.
- Сформировать представление об аддитивном производстве и послойном создании изделий.
- Научить описывать путь от цифровой модели до готового изделия.
- Развивать умение выбирать материал и способ 3D-печати для практической задачи.
- Формировать ответственное отношение к безопасности, рациональному использованию материалов и профессиональному самоопределению.
Планируемые результаты
Личностные
- Проявляют интерес к современным инженерным и производственным профессиям.
- Осознают значение точности, ответственности и соблюдения технологической дисциплины при работе с оборудованием.
- Понимают возможности технологий для решения практических задач и сохранения культурных и технических объектов.
- Снижают тревожность перед заданиями практико-ориентированного характера благодаря работе с алгоритмом выбора технологии.
Метапредметные
- Выделяют существенные признаки трёхмерного сканирования, аддитивных технологий и обратного проектирования.
- Смыслово читают описание технологической ситуации и извлекают из него необходимые данные.
- Сравнивают технологии по назначению, материалу, результату и ограничениям.
- Планируют парную работу, аргументируют выбор и проверяют его по заданным критериям.
Предметные
- Знать, что аддитивные технологии создают изделие послойным добавлением материала по цифровой модели.
- Уметь описывать основные этапы 3D-печати: создание или выбор цифровой модели, подготовка принтера, послойное изготовление и проверка изделия.
- Уметь выбирать материал и объяснять его соответствие поставленной производственной задаче.
- Соблюдать правила безопасной работы с 3D-принтером и рационально использовать материал.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Определяют личную значимость цифровых производственных технологий для будущей профессии.
- Осознают ценность точного результата и готовность отвечать за принятые технологические решения.
- Проявляют познавательный интерес к инженерным способам преобразования материалов.
- Оценивают собственную готовность работать с цифровыми моделями и технической информацией.
Регулятивные УУД
- Формулируют цель работы на уроке и планируют последовательность действий.
- Сверяют результат выбора технологии с условиями задачи и критериями.
- Обнаруживают ошибки в классификации технологий и корректируют ответ.
- Оценивают степень освоения понятий с помощью листа самооценки и билета на выход.
Познавательные УУД
- Классифицируют технологии по способу получения изделия или цифровой модели.
- Устанавливают причинно-следственную связь между сканированием и обратным проектированием.
- Моделируют технологический процесс в виде последовательности этапов.
- Анализируют текст производственной задачи и выбирают релевантные признаки.
Коммуникативные УУД
- Распределяют роли в паре: аналитик условия и докладчик.
- Задают уточняющие вопросы и формулируют аргументы в пользу выбранной технологии.
- Согласуют общий ответ и корректно реагируют на альтернативную позицию.
- Представляют решение кратко, используя предметную терминологию.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить презентацию с фотографиями 3D-сканера, облака точек, цифровой модели, 3D-принтера и готового изделия.
- Распечатать карточки для парной работы: по одной карточке на пару, всего по числу пар в классе, с пятью производственными ситуациями.
- Распечатать мини-лист «Технологический выбор» на каждого ученика: объект, цель, материал, цифровой этап, способ получения результата, аргумент.
- Подготовить карточки с терминами «сканирование», «аддитивные технологии», «обратное проектирование», «субтрактивная обработка» — по одному комплекту на группу из четырёх человек.
- Вывесить на доску схему: «реальный объект → цифровая модель → обработка модели → изготовление → проверка».
- Подготовить памятку для ОГЭ: «найди цель, определи действие с материалом, установи порядок этапов, исключи лишние варианты».
- Подготовить ноутбук, проектор или интерактивную доску; при наличии — короткую демонстрацию вращаемой 3D-модели без обязательного подключения к интернету.
- Подготовить стикеры трёх цветов для приёма «Светофор» и небольшие листы для билета на выход.
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и мотивация (3 мин)
Цель этапа: включить учащихся в учебную деятельность и показать практическую значимость темы.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель приветствует класс и показывает на экране фотографию сломанной детали, для которой отсутствует чертёж: "Представьте, что редкая деталь машины сломалась, а её чертёж потерян. Как изготовить точную замену? Сегодня мы разберём технологии, которые помогают превратить реальный объект в цифровую модель и затем получить новое изделие." | Рассматривают изображение, формулируют первые предположения: "Нужно измерить деталь", "Можно сделать копию", "Нужна цифровая модель". |
2 мин | Учитель использует приём «Проблемный вопрос»: "Что нужно сделать с реальным объектом, чтобы компьютер смог его сохранить, изменить и передать на изготовление? Какие технологии могут работать не только с чертежом, но и с готовой формой? Запишите один вариант гипотезы." | Индивидуально записывают гипотезу, затем обсуждают её с соседом 30 секунд и предлагают классу формулировки. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы увидели проблему восстановления детали и предположили, что ей может помочь цифровая модель. Теперь проверим, какие знания о материалах и технологиях уже есть у нас."
Этап 2. Актуализация знаний (5 мин)
Цель этапа: актуализировать представления о цифровой модели, обработке материалов и технологическом процессе.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель проводит блиц-опрос: "Что такое технологический процесс? Чем отличается заготовка от изделия? Какие действия можно выполнять с материалом: добавлять, удалять, изменять форму? Назовите примеры оборудования, которое вы уже изучали." | Отвечают: "Технологический процесс — последовательность действий для получения изделия"; "заготовка — исходный материал"; называют резание, сверление, соединение, формование. |
3 мин | Учитель раздаёт парам четыре карточки с названиями действий и просит выполнить приём «Подумай — обсуди в паре»: "Разложите карточки по двум признакам: что происходит с материалом и получается ли цифровая информация об объекте. Обязательно объясните соседу свой вариант." | В парах распределяют карточки «измерить», «удалить слой», «добавить слой», «создать цифровую модель», формулируют различия между измерением, обработкой и моделированием. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы различили действия с материалом и действия с информацией. Затруднение возникает тогда, когда нужно связать готовый физический объект с цифровой моделью. Именно это станет нашей следующей задачей."
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: сформулировать учебную задачу и критерии успешного результата.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель показывает несколько изделий, изготовленных на 3D-принтере: «Какие признаки указывают на послойное создание изделия? От чего зависит точность результата?» Учитель фиксирует ответы. | Называют послойное добавление материала, цифровую модель, настройки оборудования и свойства материала. |
2 мин | Учитель формулирует задание урока: «К концу урока вы должны уметь объяснить принцип аддитивных технологий, описать этапы 3D-печати и выбрать материал для практической задачи». | Записывают тему и цель урока, принимают критерии: правильное определение, верный порядок этапов и аргументированный выбор. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Цель определена: научиться объяснять принцип послойного изготовления, описывать этапы 3D-печати и обосновывать выбор материала».
Этап 4. Открытие нового знания (11 мин)
Цель этапа: сформировать представление о трёхмерном сканировании, аддитивных технологиях и обратном проектировании.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
4 мин | Учитель объясняет, что аддитивные технологии — это изготовление изделия послойным добавлением материала по цифровой модели. Показывает пример работы 3D-принтера и выделяет основные признаки технологии. | Фиксируют определение, называют примеры изделий и объясняют, что материал добавляется слой за слоем. |
4 мин | Учитель разбирает этапы работы: цифровая модель, подготовка файла, настройка принтера, послойное нанесение материала, удаление изделия и проверка качества. | Восстанавливают последовательность этапов и находят возможные причины дефектов: неверные настройки, недостаточная прочность слоёв, неправильный материал. |
3 мин | Учитель сравнивает материалы для 3D-печати и предлагает определить, от чего зависит их выбор: назначение изделия, прочность, температура и точность. | Сопоставляют материал, свойства и назначение изделия, формулируют правила безопасной работы. |
Запись в тетрадях
- Аддитивные технологии — изготовление изделия послойным добавлением материала по цифровой модели.
- Основные этапы: цифровая модель → подготовка файла → настройка 3D-принтера → послойное изготовление → удаление изделия и проверка качества.
- Материал выбирают с учётом назначения изделия, требуемой прочности, точности и условий эксплуатации.
- При работе необходимо соблюдать инструкции, не прикасаться к нагретым элементам и рационально расходовать материал.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Теперь у нас есть определение аддитивных технологий, общий алгоритм 3D-печати и критерии выбора материала. Проверим понимание на практических ситуациях».
Этап 5. Первичное закрепление в парах (7 мин)
Цель этапа: закрепить различия между технологиями через анализ практических ситуаций и парное обсуждение.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель раздаёт каждой паре карточку и просит определить назначение изделия, требуемые свойства и подходящий материал для 3D-печати. | Читают условие, выделяют требования и распределяют роли. |
3 мин | Учитель предлагает ситуации: изготовление лёгкой решётчатой детали, прочного корпуса для небольшого устройства и декоративной модели. Просит выбрать материал и объяснить решение. | Выбирают материал и режим работы, приводят два аргумента, связанные со свойствами изделия. |
2 мин | Учитель организует обмен ответами и предлагает проверить решения по критериям: соответствие материала, последовательность этапов и безопасность. | Представляют решение, сравнивают ответы и исправляют неточные формулировки. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Вы уже умеете связывать цель и технологию. Теперь каждый проверит, может ли самостоятельно применить алгоритм без подсказки пары."
Этап 6. Самостоятельная работа с самопроверкой (8 мин)
Цель этапа: диагностировать индивидуальное понимание понятий и подготовить учащихся к практико-ориентированному формату ОГЭ.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
5 мин | Учитель раздаёт индивидуальную карточку с пятью заданиями: «1. Назовите главный признак аддитивной технологии. 2. Дополните определение. 3. Восстановите порядок этапов 3D-печати. 4. Выберите подходящий материал для изделия. 5. Объясните, почему качество зависит от настроек принтера». | Индивидуально выполняют задания, записывают определения, последовательность и краткие обоснования. |
3 мин | Учитель выводит на доску эталон и предлагает проверить не только ответы, но и аргументы. Проводит самооценку по шкале: 5 правильных — зелёный, 3–4 — жёлтый, 0–2 — красный. | Сверяют ответы, исправляют ошибки и отмечают свой результат. |
Эталон решения
1) Аддитивные технологии создают изделие послойным добавлением материала по цифровой модели. 2) Правильная последовательность: цифровая модель → подготовка файла → настройка 3D-принтера → послойное изготовление → удаление изделия и проверка качества. 3) Материал выбирают с учётом назначения изделия, требуемой прочности, точности и условий эксплуатации. 4) Качество зависит от настроек принтера, потому что они влияют на толщину слоёв, прочность соединения и точность изделия. 5) При работе необходимо соблюдать инструкции, не прикасаться к нагретым элементам и рационально расходовать материал.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Самопроверка показала, какие признаки аддитивных технологий уже стали понятными, а где ещё нужна точность. В конце урока мы закрепим алгоритм 3D-печати и правила выбора материала».
Этап 7. Рефлексия и домашнее задание (7 мин)
Цель этапа: обобщить изученное, оценить продвижение и определить дальнейшую работу.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель проводит приём «Одноминутка»: «Запишите три завершения фраз: “Аддитивные технологии — это…”, “Изделие создаётся…”, “Материал выбирают с учётом…”». | Индивидуально дописывают фразы, затем сверяют их с соседом и уточняют термины. |
2 мин | Учитель предлагает объяснить, как изготовить изделие по цифровой модели и какие этапы нельзя пропускать. | Формулируют ответ: «Нужно подготовить цифровую модель и файл, настроить 3D-принтер, изготовить изделие послойно и проверить его качество». |
2 мин | Учитель раздаёт билет на выход: «Назовите главный признак аддитивной технологии и объясните, от чего зависит выбор материала». | Заполняют билет на выход и сдают листы при выходе. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Сегодня вы научились объяснять принцип аддитивных технологий, описывать путь от цифровой модели до готового изделия и выбирать материал по условиям задачи».
Критерии оценивания практической работы
- «5» — верно определены технологии во всех трёх ситуациях, полностью восстановлен алгоритм обратного проектирования, приведены не менее двух содержательных аргументов и использованы термины «трёхмерное сканирование» и «аддитивные технологии».
- «4» — правильно решены не менее двух ситуаций и в целом верно описан алгоритм, но допущена одна неточность в аргументации или последовательности этапов.
- «3» — правильно определена хотя бы одна технология и частично воспроизведён алгоритм, однако объяснение неполное или содержит две существенные неточности.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Что нового вы узнали о трёхмерном сканировании? | Выявление осознания назначения технологии и её отличия от изготовления изделия. |
Какой признак помогает узнать аддитивную технологию в производственной ситуации? | Проверка понимания послойного добавления материала. |
Какой этап обратного проектирования оказался самым сложным? | Выявление точек затруднения в технологической последовательности. |
Сможете ли вы объяснить выбор технологии в формате задания ОГЭ? | Субъективная оценка готовности применять знания в практико-ориентированной задаче. |
Завершающее слово учителя
«Сегодня мы увидели, как цифровая модель превращается в новое изделие. Аддитивная технология создаёт изделие послойным добавлением материала. Результат зависит от правильной подготовки файла, настроек 3D-принтера, выбранного материала и проверки качества изделия».
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Составить словарь из трёх терминов: трёхмерное сканирование, аддитивные технологии, обратное проектирование; для каждого привести по одному примеру применения. | Закрепляет определения и умение связывать термин с практической ситуацией; при проверке оценить точность формулировок и примеров. |
Средний (повышающий) | Разобрать 4 практико-ориентированные ситуации: выбрать технологию, записать последовательность действий и привести по два аргумента. Одна ситуация должна быть связана с медициной или реставрацией. | Тренирует анализ условия и подготовку к заданиям ОГЭ; при проверке обратить внимание на соответствие технологии цели и объекту. |
Продвинутый (дополнительный) | Разработать описание проекта восстановления небольшой бытовой детали: указать исходный объект, способ получения цифровой модели, этапы обратного проектирования, предполагаемый материал и способ изготовления. | Развивает проектное мышление и умение создавать технологический алгоритм; при проверке оценить полноту этапов, реалистичность материала и аргументацию. |
Контрольные вопросы перед выходом из класса: «Что получает 3D-сканер на выходе?», «Чем аддитивная технология отличается от удаления материала?», «С какого объекта начинается обратное проектирование?», «Какая технология поможет изготовить новую деталь по цифровой модели?»
