Пояснительная записка

Дополнительная общеобразовательная общеразвивающая программа «Инженерный дизайн CAD» имеет техническую направленность, и способствует формированию инженерного и технического мышления, а также профессиональной ориентации учащихся. Уровень сложности – базовый.

Программа разработана на основе:

1. Федерального закона от 29 декабря 2012 года № 273 - ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» (редакция от 03.08.2018г.);
2.  приказа Министерства просвещения Российской Федерации «Об утверждении порядка организации и осуществления образовательной деятельности по дополнительным общеобразовательным программам» от 09 ноября 2018 года № 196;
3. Постановление Главного государственного санитарного врача Российской Федерации от 28.09.2020 № 28 "Об утверждении санитарных правил СП 2.4. 3648-20 "Санитарно-эпидемиологические требования к организациям воспитания и обучения, отдыха и оздоровления детей и молодежи";

с учетом:                              

1. распоряжения правительства Российской Федерации от 04.09 2014 г. № 1726-р «Об утверждении Концепции развития дополнительного образования детей»;
2. письма Министерства образования и науки РФ от 18.11. 2015 г. № 09-3242 «О направлении информации»;
3. письма Министерства образования и науки РФ от 29.03. 2016 г. № ВК641/09 «О направлении методических рекомендаций»;
4. письма комитета по образованию Администрации Великого Новгорода от 26.10.2015   №    4665 «О направлении методических рекомендаций»;
5. Устава ДД(Ю)Т им. Лёни Голикова;
6. приказа директора от 31.08. 2018 № 298 об утверждении «Положения о требованиях к дополнительным общеобразовательным программам, порядке их разработки и экспертизы в муниципальном автономном учреждении дополнительного образования «Дворец детского (юношеского) творчества имени Лёни Голикова».

 

Актуальность

 

Актуальность программы определяется задачами образовательной политики Российской Федерации и общественной потребностью в творчески активных и технически грамотных молодых людях, в возрождении интереса молодежи к современной технике, в воспитании культуры жизненного и профессионального самоопределения.

Реализация данной программы:

- способствует формированию у подростков основ инженерной грамотности, информационно-коммуникационной компетентности, дополняет освоение предметных областей информатики, математики (геометрии и стереометрии) и технологии, расширяя и углубляя знания по этим дисциплинам, что обеспечивает запрос общеобразовательных организаций;

- создает базу освоения 3D-моделирования подростками, склонными к техническому творчеству, и, тем самым, удовлетворяет их социальный запрос на приобретение знаний и умений, адекватных современному уровню развития технологий, вооружает их соответствующими навыками для адаптации в современном обществе и реализации своих возможностей;

- обеспечивает работу по профориентации подростков в области инженерно-технических профессий и специальностей.

 

Педагогическая целесообразность

 

Данная программа создана специально для освоения подростками принципов работы с современными системами твердотельного параметрического 3D-проектирования, на примере пакета AutodeskInventor.

Данная образовательная программа не только дает навыки и умения работы с пакетом программ класса САПР, но и способствует формированию информационно-коммуникативных и социальных компетентностей, помогает раскрыть творческий потенциал учащихся, определить их резервные возможности, осознать себя в окружающем мире, использовать полученные знания в дальнейшем профессиональном самоопределении.

Освоение материала происходит через поэтапное овладение навыками и умениями в работе с САПР, начиная с простейших и завершая сложными техническими и творческими по содержанию работами. В процессе выполнения различных заданий у учащихся вырабатываются точность воспроизведения, пространственное воображение, удержание в памяти элементов действий, самоконтроль при выполнении заданий.

Научившись работать с одной программой, обучающийся, при необходимости, сможет освоить другой программный продукт аналогичного класса.

 

Цель программы

 

Приобщение учащихся к современным информационным технологиям в процессе освоение основных навыков работы в системе автоматизированного проектирования (САПР) AutodeskInventor.

 

Планируемые результаты

 

Личностные	- формирование установки на бережное отношение к материальным и духовным ценностям; - формирование культуры общения; - формирование информационной культуры, как составляющей общей культуры современного человека; - развитие навыков творческого подхода к поставленной задаче; - наличие мотивации к работе на результат; - развитие интереса к техническому творчеству – желание в дальнейшем совершенствовать навыки и умения в области конструирования и проектирования, а также находить им практическое применение; - формирование сознательного отношения к выбору других образовательных программ следующего уровня с ориентацией на художественное или инженерное 3D-моделирование; - формирование ответственного отношения к выбору будущей профессии
Метапредметные	- развитие внимания, воображения, пространственно-логического мышления; - формирование навыков планирования в процессе решения конкретных задач; - умение анализировать результаты собственной деятельности и затрачиваемых ресурсов; - формирование интеллектуальных умений, связанных с выбором стратегии решения, анализом ситуации, сопоставлением данных; - умение эффективно работать в группе: участвовать в обсуждении проблемных вопросов, в обмене информацией в ходе свободного общения на занятиях; - умение работать индивидуально и в команде над проектом; - самостоятельный поиск и изучение необходимой информации; - умение рационально применять полученные знания, сформированные навыки и умения в сфере конструкторских технологий в своей повседневной и учебной деятельности
Предметные	- знание общих принципов оформления чертежей и построения моделей; - умение читать рабочую конструкторскую документацию; - умение моделировать в процессе совместного обсуждения алгоритм проектирования объекта, использовать его в ходе работы; - умение создавать эскизы с указанием размерностей и других условных обозначений; - знание приемов и последовательности выполнения технологических операций; - умение создавать 3D-модели деталей и сборочные модели объектов и несложных технических устройств в программе AutodeskInventor по образцу или готовым чертежам; - умение применять навыки использования САПР AutodeskInventor в объеме, достаточном для уверенного 3D-моделирования объектов и несложных технических устройств (а также декоративных изделий, сувениров, бытовых предметов и т.д.); - знание теории и методики подготовки презентации и защиты работы (проекта); - владение технической терминологией.

 

Способы оценки результативности

 

Входной контроль.

Цель: оценка общего уровня подготовки учащихся перед началом освоения программы.

Форма входного контроля: анкетирование.

Текущий контроль.

Цель: контроль усвоения полученных знаний, умений и навыков путем мониторинга качества, правильности выполнения практических работ на протяжении всего курса.

Формы текущего контроля: беседа, педагогическое наблюдение в ходе выполнения практических заданий, этапов проекта; самооценка обучающимися своих знаний и умений.

Промежуточный контроль.

Цель: оценка усвоения полученных знаний, умений и навыков.

Формы текущего контроля: опрос, практическая работа, творческая работа.

Итоговый контроль.

Цель: оценка уровня и степени освоения образовательной программы.

Форма итогового контроля: зачет по итогам выполнения индивидуального или группового (в зависимости от объема и сложности выбранного объекта) творческого проекта и его презентации.

Задачи программы:

- сформировать представление о трехмерном моделировании, назначении, промышленном и бытовом применении, перспективах развития;

- обучить основным принципам создания трехмерных моделей;

- освоить основные инструменты и операции работы в программной среде Autodesk-Inventor для 3D-моделирования;

- научиться создавать трехмерные модели объектов, деталей и сборочные конструкции;

- обучить читать и выполнять чертежи деталей (объектов);

- способствовать развитию у учащихся личностного самоопределения и самореализации по отношению к стремительно развивающимся информационным мультимедийным технологиям и ресурсам.

 

Возраст обучающихся 10-12 лет.

Сроки реализации программы. Программа рассчитана на 1 год обучения – 68учебных часа.

 

Формы и режим занятий: Занятия проводятся 1 раз в неделю по 2 учебных часа по 40 мин. Между занятиями предусмотрены 10-минутные перерывы.

Учебный план

Тема	Кол-во часов
	Всего	Теор.	Практ.
Тема 1. Введение в курс	2	2	-
Тема 2. Основы моделирования в AutodeskInventor	4	1	3
Тема 3. Чертежи	4	1	3
Тема 4. Моделирование на уровне детали	30	8	22
Тема 5. Создание сборочных моделей и основы конструирования	14	4	10
Тема 6. Закрепление навыков в проектной деятельности	6	-	6
Тема 7. Выполнение итоговой работы	8	-	8
Форма аттестации	Зачет по итогам выполнения и презентации творческого проекта
ИТОГО:	68	16	52

 

Календарный учебный график

Год обучения	Дата начала обучения	Дата окончания обучения	Всего учебных недель	Всего учебных дней	Количество учебных часов	Режим занятий
1  год	01.09.	31.05.	34	34	68	1 раз/2 ч

 

Учебно-тематический план

№ п/п	Название раздела, темы	Количество часов			Формы аттестации, контроля
		всего	теория	практика
1.	Тема 1. Введение в курс	2	2	-	Беседа, анкетирование
1.1	Вводное занятие. Цели и задачи программы. Понятие о 3Д-моделировании и инженерной графике. Знакомство с AutodeskInventor.	2	2	-	-
2.	Тема 2. Основы моделирования в AutodeskInventor	4	1	3	ПР, пед. наблюдение,
2.1	Особенности пользовательского интерфейса AutodeskInventor	2	1	1	-
2.2	Моделирование простого изделия. Создание документа «деталь».	2	-	2	Практическая работа
3.	Тема 3. Чертежи	4	1	3	ПР, пед. наблюдение,
3.1	Понятие чертежа. Основные виды изображения деталей. Правила построения.	2	1	1	-
3.2	Освоение навыков оформления чертежей. Выполнение проекции детали с простановкой размеров.	2	-	2	Практическая работа
4.	Тема 4. Моделирование на уровне детали	30	8	22	ПР, пед. наблюдение, опрос
4.1	Последовательность построения 2D-эскиза. Правила изображения основных фигур на плоскости.	2	1	1	-
4.2	Получение 3D-модели из двумерного изображения. Операция преобразования «выдавливание».	2	1	1	-
4.3	Получение 3D-модели из двумерного изображения. Операция преобразования «вращение».	2	1	1	-
4.4	Операции повторения на эскизе и в 3D: массивы.	4	1	3	-
4.5	Операции повторения на эскизе и в 3D: зеркальное отражение.	4	1	3	-
4.6	Поверхности и операции с ними.	4	1	3	-
4.7	Продвинутые приемы моделирования.	6	1	5	-
4.8	Моделирование в разных плоскостях.	6	1	5	Практическая работа
5.	Тема 5. Создание сборочных моделей и основы конструирования	14	4	10	Беседа, пед. наблюдение, ПР
5.1	Создание документа «сборка». Размещение и редактирование компонентов в сборке. Команды соединения (стыковки) деталей.	8	2	6	Практическая работа
5.2	Операции с соединенными моделями деталей.	4	1	3	-
5.3	Средства для добавления в сборку стандартных деталей и узлов.	2	1	1	-
6.	Тема 6. Закрепление навыков в проектной деятельности	6	-	6	Практическая работа
6.1	Создание сборочной модели по заданным параметрам.	6	-	6	Практическая работа
7.	Тема 7. Выполнение итоговой работы	8	-	8	ТР, презентация итоговой ТР
7.1	Выполнение итогового творческого проекта.	6	-	6	Творческая работа
7.2	Презентация выполненных итоговых проектов.	2	-	2	Презентация итоговой работы, зачет
	Итого:	68	16	52

 

Содержание

 

Тема 1. Введение в курс(2 ч)

Теория: Вводное занятие. Цели и задачи программы. Инструктаж по технике безопасности. Правила поведения в компьютерном классе, правила техники безопасности при работе с компьютерной техникой и 3D-принтерами.

Понятие о 3Д-моделировании и инженерной графике.

Знакомство с AutodeskInventor: возможности программы и сферы применения.

Компетенция «Инженерный дизайн CAD» в движении «Молодые профессионалы (WorldSkillsRussia)».

Практика: выявление общего уровня подготовки учащихся – анкетирование.

 

Тема 2. Основы моделирования в AutodeskInventor(4ч)

Теория: Особенности пользовательского интерфейса AutodeskInventor: панели для 2Д и 3Д построений, режимы работы, клавиши навигации, создание документа «деталь», выбор шаблона детали, плоскости построения эскизов, сохранение.

Практика: Знакомство с пользовательским интерфейсом, его элементами и базовыми инструментами AutodeskInventor. Моделирование простого изделия.

 

Тема 3.Чертежи(4 ч)

Теория: Понятие чертежа. Основные виды изображения деталей: главный вид (вид спереди), вид сверху, вид слева. Дополнительные виды и их необходимость. Расположение видов на чертеже, правила построения видов и их проекции.

Типы линий. Понятие размера. Размерные линии. Масштаб.

Основные правила оформления чертежей деталей и сборочных единиц согласно ГОСТ.

Практика: Выполнение проекции детали с простановкой размеров.

Освоение навыков оформления чертежей.

 

Тема 4. Моделирование на уровне детали(30 ч)

Теория: Последовательность построения 2D-эскиза. Правила изображения основных фигур на плоскости при создании 2D-эскиза: основные инструменты, установка размеров, наложение зависимостей, вспомогательная геометрия.

Получение 3-D-модели из двумерного изображения. Операции преобразования из 2D-плоскости в 3D-пространство: выдавливание, вращение. Способы нахождения и создания рабочих плоскостей.

Измерения деталей и установка размеров.

Операции повторения на эскизе и в 3D: зеркальное отражение, массивы. Виды массивов и способы их применения.

Поверхности и операции с ними: элементы скругление, фаски, отверстия, оболочка, сложные элементы.

Продвинутые приемы моделирования в AutodeskInventor: криволинейные поверхности, толщина поверхности, сдвиг по линии, объединение и вычитание тел, мультитела.

Совместное использование разных операций.

Моделирование в разных плоскостях.

Практика: Выполнение заданий по моделированию различных объектов. Каждое задание нацелено как на подкрепление навыков, выработанных на предыдущих занятиях, так и на освоение новых приемов 3D-моделирования. Задания оформлены в виде пошаговых инструкций, в которых предусмотрены элементы вариативности.

Выполнение последовательности заданий по моделированию постепенно усложняющихся объектов.

Моделирование деталей малых размеров и простой конструкции.

Моделирование деталей средних размеров и обладающих конструкцией и конфигурацией средней сложности.

Моделирование геометрически сложных корпусных деталей с применением полного функционала САПР AutodeskInventor.

 

Тема 5. Создание сборочных моделей и основы конструирования (14 ч)

Теория: Создание документа «сборка». Размещение и редактирование компонентов в сборке. Команды соединения (стыковки) между собой 2-х и более деталей.

Размещение деталей, установка сборочных зависимостей между ними.

Взаимодействие деталей, типы сочленений, моделирование простых кинематических схем.

Операции с соединенными моделями деталей.

Средства AutodeskInventor для добавления в сборку стандартных деталей и узлов (винтовые соединения, подшипники, шестерни).

Практика: Сборка модели. Приемы установления сборочных зависимостей и соединений.

Изучение техники создания простых сборочных моделей.

Создание простых сборочных моделей по заданным параметрам.

Конструирование сборочной модели.

 

Тема 6. Закрепление навыков в проектной деятельности (6 ч)

Практика:Создание сборочной модели по заданным параметрам.

 

Тема 7. Выполнение итоговой работы (8 ч)

Практика: Свободное творческое проектирование. Обучающиеся выполняют свой (или выбирают предложенный преподавателем) индивидуальный или групповой (в зависимости от объема и сложности) творческий проект. Презентации итоговых проектов.

 

 

Методическое обеспечение

Критерии оценки результатов.

 

1. Умение читать и понимать чертежи.

2. Выполнение несложных чертежей.

3. Разработка 3Д моделей (качество выполнения, оригинальность модели, методика выполнения, способы создания моделей).

4. Качество созданных моделей.

5. Умение выполнять поиск необходимой информации для решения конкретных задач.

6. Правильность выполнения операций по разработке усложненных деталей.

7. Инженерный подход к решению любых поставленных задач.

 

Формы и методы организации педагогической деятельности.

 

Занятия проводятся в комбинированной форме и имеют в своей структуре проверку закрепления информации и практических навыков на предыдущем занятии, объяснение и наглядную демонстрацию нового материала, практическую деятельность для самостоятельной или групповой работы обучающихся и контроль правильности выполнения заданий, систематизацию полученной информации по разделам и основным темам. Коммуникативное взаимодействие преподавателя и обучающихся проводится в виде изложения изучаемого материала в начале занятия в виде демонстрации приемов работы в среде 3D-моделирование, далее закрепление демонстрационного материала проводится на практике в ходе выполнения задания в среде AutodeskInventor. Закрепление и систематизация полученных практических навыков, самостоятельная практическая часть проводится в виде работ с созданием 3D-моделей.

Преобладающаяформа занятий – практико-теоретическая. Все задания курса выполняются с помощьюперсонального компьютера в приложении AutodeskInventorProfessional в процессе объяснения и наглядной демонстрации материала.Форма занятий направлена на активизацию познавательной деятельности, на развитиетворческой активности учащихся.

Методы обучения:

- объяснительно-иллюстративные – демонстрация приемов работы с соответствующим программным обеспечением;

- практические (репродуктивные) – моделирование изделий с использованием пошаговых инструкций;

- частично-поисковые – конструирование изделий на основе технического задания, с помощью преподавателя;

- метод проектов – индивидуальные или групповые;

- индивидуальные – задания в зависимости от достигнутого уровня развития воспитанника;

Выбор метода обучения зависит от содержания занятия, уровня подготовки и опыта обучающихся. На занятиях преобладают репродуктивный и репродуктивно-творческий методы.

Наряду с объяснительно-иллюстративными и репродуктивными методами обучения применяются исследовательские и частично-поисковые. При использовании проблемно-поисковых методов обучения используются такие приемы:

- создание проблемной ситуации (заключается в постановке конкретной технической задачи или выполнении творческого задания);

- организация коллективного обсуждения возможных подходов к разрешению проблемной ситуации и анализ результата.

 

Материально-техническое обеспечение

 

Оборудованный кабинет 3Д-моделирования (компьютеры с установленным программным обеспечением и выходом в интернет).

Хорошим подспорьем для организации работы в лаборатории служат комплекты готовых документов и модели деталей.

Для практических работ обучения потребуются:

1. Установленное программное обеспечение (AutodeskInventorProfessional).

2. Практические задания.

3. Демонстрационные видео-ролики.

4. Комплекты чертежей и комплекты конструкторской документации.

5. Проектор с экраном для демонстрации материала преподавателем.

 

 

Список литературы

 

Методические материалы по профессии «Техник-конструктор» с учетом стандарта Ворлдскиллс Россия по компетенции «Инженерный дизайн CAD».- М., 2018;

Большаков В.П., Основы 3D-моделирования. Изучаем работу в Auto-CAD. КОМПАС-3D, SolidWorks, Inventor: Учебный курс/ В.П.Большаков. - СПб: Питер,2013;

Зиновьев Д., студия Vertex«Основы проектирования в AutodeskInventor». - 2016.

Гузненков, В.Н., Журбенко, П.А., Винцулина Е.В.,AutodeskInventor 2016. Трехмерное моделирование деталей и выполнение электронных чертежей: учеб. пособие. – Москва: ДМК Пресс, 2017.