Codul proiectului: POCU/73/6/6/108182
Titlul proiectului: „ProForm - PROfesionalizarea cadrelor didactice prin FORMare continuă”
Beneficiar / Partener 1/ Partener 2: Asociaţia Societatea Naţională Spiru Haret pentru Educaţie, Ştiinţă şi Cultură
Numele și prenumele expertului: Albeanu Grigore
Poziția în cadrul proiectului: Expert programe formare profesională
Nr. și tipul contractului 229/01.05.2018/ CIM
Categorie expert: Expert termen lung
Dezvoltarea profesională în domeniul Inteligenței Spațiale
Dezvoltarea profesională a resurselor umane din școlile țință pentru proiectul ProFORM în domeniul Inteligenței spațiale este o cerință majoră în contextul abordării STEAM, modelării spațiale și sistemelor 3D printing [1]. Această sesiune online pornește de la referința [1] și invită la reflecție, explorarea unor proiecte de dezvoltare a Inteligenței spațiale existente și identificarea de noi proiecte. Este preferabil ca proiectele să fie orientate STEAM.
1. Gestionarea tehnologiilor de imprimare 3D:
|
Competenţe specifice |
Conţinuturi |
|
1.1. Identificarea tipurilor standardizate de procedee de imprimare 3D |
Imprimare 3D. Tipuri standardizate de procedee de imprimare 3D |
|
1.2. Identificarea componentelor hard şi soft ale unei imprimante 3D |
Elemente constructive şi caracteristici tehnice ale imprimantelor 3D |
|
1.3. Selectarea materialelor şi a mijloacelor adecvate pentru imprimarea unui obiect |
Softuri pentru imprimate 3D.Materiale specifice; avantaje,limitări, riscuri şi reglementări asociate imprimării 3D |
2. Elaborarea unor proiecte inovative utilizând tehnologii de modelare şi imprimare 3D
|
Competenţe specifice |
Conţinuturi |
|
2.1. Proiectarea modelelor 3D, luând în considerare criterii de evaluare estetice şi funcţionale, precum şi specificul procesului de tipărire |
Tehnologii de modelare 3D. Fluxul de lucru în fabricarea unui obiect 3D. Proiectarea geometriilor 2D. Modele 3D ale unor obiecte. Exemple practice. |
|
2.2. Identificarea oportunităţilor antreprenoriale asociate modelării şi imprimării 3D |
Optimizări;importarea şi exportarea modelelor 3D |
|
2.3. Analizarea comparativă a eficienţei din punct de vedere al utilităţii unei imprimante 3D în viaţa cotidiană |
Imprimare 3D. Fabricarea obiectelor 3D. Reguli de utilizare a imprimantelor 3D şi exemple de bune practici. |
|
2.4. Planificarea, în echipă, a unor proiecte inovative de obiecte 3D, în domenii familiare |
Metode de îmbunătăţire a calităţii rezultatelor (de exemplu, post-procesarea obiectelor, reguli de bună practică în proiectarea obiectelor pentru fabricaţie aditivă etc.). Defecte tipice de imprimare. Depanarea problemelor mecanice ale imprimantei. Aspecte economice, etice şi legale privind imprimarea 3D. Utilitatea imprimantei 3D. Rentabilitatea imprimantei 3D. Proiecte interdisciplinare pe teme date, cu specificaţii precizate, în care să se utilizeze piese imprimate 3D. |
3. Aspecte metodologice
Domeniul modelării şi imprimării 3D are un caracter interdisciplinar, facilitând transferuri de concepte şi metodologii între diverse discipline, precum:
- Matematică: în proiectarea şi realizarea unei piese 3D sunt necesare cunoştinţe geometrice şi trigonometrice, pentru a putea scala o piesă/un obiect, pentru a putea stabili anumite cote sau pentru alegerea unor unghiuri, fără de care reprezentarea obiectului nu ar fi fidelă. Complexitatea operaţiilor matematice utilizate în aplicaţie este direct proporţională cu complexitatea unui obiect ce urmează a fi proiectat. Viziunea geometrică a unui utilizator se reflectă în capacitatea de a înţelege şi a proiecta un model 3D cât mai aproape de un set de cerinţe, acesta fiind şi un obiectiv al utilizării tehnologiei 3D pentru crearea unei machete. Mai mult decât atât, având în vedere că pentru clasele de liceu, la disciplina matematică, nu mai există în programa şcolară capitole care să abordeze geometria în spaţiu, oferta propusă de această programă ar putea susţine dezvoltarea competenţelor de modelare matematică a unor contexte problematice variate. Astfel, sunt exersate cunoştinţe din diferite domenii şi sunt folosite instrumente geometrice adecvate pentru reprezentarea, prin desen, în plan, a corpurilor geometrice. În contextul dezvoltării tehnologice avansate, elevii au nevoie de contexte de învăţare adecvate, care să le dezvolte capacitatea de a vizualiza şi a proiecta obiecte în spaţiu (de exemplu, a înţelege şi a aplica în mod corespunzător noţiunea de plan, poziţiile reciproce ale dreptelor şi ale planurilor în spaţiu, a studia şi a dimensiona corect corpurile geometrice etc.).
- Fizică: conceptul de imprimare 3D pentru disciplina fizică este reprezentativ cel puţin din două puncte de vedere:
1. posibilitatea reprezentării unor grafice specifice disciplinei în 3D, precum şi posibilitatea de a efectua anumite experimente cu corpuri proiectate şi imprimate 3D;
2. posibilitatea de a înţelege şi a utiliza o tehnologie care se bazează pe electricitate, electronică, mecanică etc. şi evoluţia dinamică a tehnologiei.
- Chimie: în funcţie de modelul aparatului de imprimat şi materialul din care trebuie realizată piesa, este selectată o materie primă de natură polimerică (în imprimarea 3D se pot folosi şi alte tipuri de materiale - pulberi metalice, nisip, hârtie etc. - însă tehnologiile respective sunt disponibile la nivel industrial, nu la nivelul utilizatorului casnic). Dinamica tehnologiei face posibilă derularea unor studii de caz pentru a găsi soluţii cât mai eficiente în selectarea materialului folosit, necesar realizării pieselor, respectiv structura şi compoziţia chimică a acestuia, astfel încât costul de producţie să fie cât mai mic.
- Biologie: pe lângă scopurile de proiectare în utilizarea tehnologiei 3D, în realizarea modelelor şi machetelor anatomice, o utilizare importantă a imprimării 3D constă în reprezentarea organelor biologice, în vederea facilitării înţelegerii funcţionării organelor şi organismelor.
- Desen: deşi în strânsă legătură cu viziunea geometrică, imaginaţia şi creativitatea sunt determinante atunci când se pune problema transformării unui obiect de la o schiţă 2D la un model 3D.
- Robotică: modelarea şi imprimarea unor piese sau componente necesare pentru construirea roboţilor permit trecerea progresivă de la componente de mici dimensiuni la componente mult mai elaborate.
- Educaţie tehnologică: realizarea de şabloane folosite în confecţionarea unor modele unicat.
- Educaţie antreprenorială: modelele imprimate 3D ajută la obţinerea unor resurse financiare necesare sprijinirii firmelor de exerciţiu constituite la nivelul unităţilor şcolare. Astfel de activităţi contribuie la dezvoltarea spiritului antreprenorial, prin realizarea de activităţi similare cu cele dintr-o firmă reală.
- Mecatronică: proiectarea şi tipărirea elementelor care intră în componenţa unui sistem mecatronic.
- Mecanică: modelarea şi printarea unor piese componente ale cutiei de viteze, şasiului, elementelor de caroserie, motorului etc. Acestea pot fi printate şi studiate separat sau asamblate în blocuri.
Predarea-învăţarea acestei discipline va fi orientată pe rezolvarea unor sarcini de lucru practice, cât mai variate. Se recomandă ca activităţile de învăţare să aibă un caracter interactiv, centrat pe elev. Aplicaţiile prezentate efectiv elevilor, într-un mod atractiv, vor fi focalizate pe probleme/situaţii concrete care pot fi întâlnite în domeniul sistemelor informatice şi imprimantelor 3D.
În abordarea aplicaţiilor interdisciplinare se recomandă corelarea activităţilor didactice cu nivelul achiziţiilor dobândite de elevi la celelalte discipline. Ordinea de parcurgere a conţinuturilor din programă rămâne la alegerea cadrelor didactice, cu condiţia ca acestea să respecte succesiunea logică disciplinară.
Bibliografie
1. ORDIN Nr. 3739/2019 din 22 martie 2019 privind aprobarea programei şcolare pentru disciplina opţională Utilizarea tehnologiilor de modelare şi imprimare 3D, liceu
2. ***, http://www.xcolony.eu/events/workshops-seminars/
3. ***, https://exploremag.ro/3d-mind-inscrieri-grupa-noua/
4. ***, https://www.youtube.com/watch?v=8DWJoRwsmQk
5. ***, http://x-colony.com/PoCo/