Kouzlo listnatých stromů v 3D tisku

Projekt je určen pro žáky 2. stupně základních škol, zejména pro 6., 7. a 8. třídu (zejména pak záleží na úrovni digitálních kompetencí žáků v rámci ovládání počítače, ve schopnosti pracovat s webovou aplikací Tinkercad na pokročilejší úrovni), nebo pro studenty odpovídajících ročníků víceletých gymnázií.

Projekt kombinuje učivo a výstupy hned trojice vzdělávacích oblastí dle RVP ZV - Informatika, Člověk a příroda, Umění a kultura. Je ideálním nástrojem pro vytváření mezipředmětových vztahů, konkrétně se propojení odehrává mezi předměty informatika, přírodopis a výtvarná výchova (vždy máme na mysli období 2. stupně ZŠ).

Z oblasti informatiky je zapojeno učivo z modulu Digitální technologie (viz RVP ZV str. 44), a to konkrétně část s názvem hardware a software, kde u žáků rozvíjíme jejich povědomí o fungování nových technologií kolem žáka a mimo vymezené učivo také budujeme jeho dovednosti v ovládání počítače.

V rámci učiva přírodopisu je integrováno učivo Biologie rostlin (viz RVP ZV str. 73), kde zahrnujeme anatomii a morfologii rostlin (stavba a význam jednotlivých částí těla vyšších rostlin) a dále také systém rostlin (poznávání a zařazování daných zástupců běžných druhů krytosemenných rostlin).

V předmětu výtvarná výchova se jedná o učivo z podskupiny rozvíjení smyslové citlivosti (viz RVP ZV str. 88), kde zapojujeme prvky dvou skupin učiva: prvky vizuálně obrazného vyjádření (linie, tvary, objemy, světlostní a barevné kvality, textury; vztahy a uspořádání prvků v ploše, objemu, prostoru, …) a vedle toho také uspořádání objektů do celku v ploše, objemu, prostoru a časovém průběhu.

Aby byli žáci schopni projekt úspěšně dokončit, předpokládají se u nich již osvojené základní znalosti a dovednosti, jako jsou základní digitální dovednosti, základy 3D modelování, základy 3D tisku a obsluha tiskárny, základy výtvarné přípravy a práce s materiály, schopnost spolupráce a týmové práce.

Základní digitální dovednosti - Žáci by měli umět:

• samostatně pracovat s počítačem a procházet internet;
• ovládat základní operace s fotografiemi (např. pořízení a přenos fotografie do PC);
• používat webové aplikace, jako je Tinkercad, alespoň na základní úrovni.

Základy 3D modelování v Tinkercad - Žáci by měli zvládat následující kroky:

• otevřít a vytvořit nový projekt v Tinkercadu;
• importovat obrázek ve formátu SVG a pracovat s ním na návrhové ploše;
• měnit rozměry objektu (zmenšování, zvětšování, úprava výšky modelu);
• vytvářet kopie objektů a měnit jejich výplň nebo barvu.

3D tisk a obsluha tiskárny (pro středně pokročilé pod dohledem učitele) - Žáci by měli:

• být obeznámeni se základy obsluhy 3D tiskárny, včetně přípravy a správného umístění filamentů;
• zvládnout exportovat modely z Tinkercadu do STL formátu, připravit je ve slicer software (např. PrusaSlicer nebo Cura) a nastavit základní parametry tisku (např. rozměr, výška vrstvy),
• pro samotný tisk být pod dohledem vyučujícího!

Základy výtvarné přípravy a práce s materiály – Žáci by měli být schopni:

• samostatně překreslit obrys a základní žilky listu na papír pomocí tužky nebo černého fixu;
• zachytit hlavní rysy listu a soustředit se na detaily, které budou sloužit jako podklad pro model.

Spolupráce a týmová práce – Žáci by měli mít osvojeny základní dovednosti:

• v práci v týmu – schopnost společně rozdělit úkoly, vzájemně komunikovat a řešit problémy;
• v oblasti prezentací – jako je vytváření plakátu, dohledávání podstatných informací a dovednost odprezentovat finální produkt.

Projekt Kouzlo listnatých stromů v 3D tisku má za cíl rozvíjet digitální a výtvarné dovednosti žáků a prohloubit jejich znalosti z oblasti přírodopisu, zejména botaniky a morfologie rostlin. Projekt je zaměřen na tvorbu skupinových výstupů, jež se věnují vzhledu a stavbě listů běžně se vyskytujících stromů, a to za použití sběru listů v terénu, kde následně dojde k překreslení a tvorbě 3D modelů listů. Žáci se učí pracovat s aplikací Tinkercad, která umožňuje tvorbu 3D modelů, a procvičí si dovednosti při zpracování grafických podkladů. Kromě toho projekt podporuje týmovou spolupráci, komunikaci a schopnost řešit problémy v rámci skupiny.

• nasbírané listí z lesa a luk (buk, dub zimní a letní, bříza, jírovec, topol apod.),
• papíry na překreslení listů, kartonové papíry na výstupní plakáty,
• tužky nebo černé fixy na kreslení,
• fotoaparát nejlépe v tabletu nebo mobilu, může být i žákovská technika,
• počítače pro žáky s přístupem k internetu,
• žákovský přístup k webové aplikaci Tinkercad,
• online konvertor obrázků JPG na SVG formát,
• 3D tiskárna s filamentem a veškerým potřebným vybavením,
• cloudové úložiště nebo jiný způsob sdílení modelů s učitelem (postačí i flash disk),
• materiály pro výrobu plakátů o listnatých stromech.

• sběr a překreslení listů (1 až 2 vyučovací hodiny),
• digitalizace nákresů, fotografování, převod souborů do SVG formátu (1 vyučovací hodina),
• 3D modelování v Tinkercadu (2 vyučovací hodiny),
• příprava ve sliceru a nahrání modelů na předpřipravený cloud (1 vyučovací hodina),
• 3D tisk (1 až 2 vyučovací hodiny na jeden model, v závislosti na modelu tiskárny, lze i bez přítomnosti žáků),
• postprodukční úpravy, odstranění podpěr, začištění (1 vyučovací hodina),
• vytváření informačních plakátů (1 až 2 vyučovací hodiny).

Celková dotace projektu činí 8 až 12 vyučovacích hodin v závislosti na dalších okolnostech.

1. Úvod a seznámení s projektem (15 minut) - brainstorming na téma podzim, utváření digitální nástěnky, představení projektu učitelem.
2. Sběr a příprava listů (30 minut) - vycházka do okolí školy s cílem nasbírat listy (nebo sběr listů jako domácí úkol), ukázka jemného lisování mezi papíry učitelem, práce žáků.
3. Překreslení listů (30-45 minut) - ukázka překreslení listů učitelem, práce žáků, porovnání nákresů s originálem, kontrola hlavních tvarů a žilkování.
4. Digitalizace listů (25-45 minut) - rozdělení do dvojic, fotografování listů, převod obrázků do SVG formátu, uložení svého výsledku na sdílené cloudové úložiště / flash disk, kontrola výsledků učitelem.
5. 3D modelování v Tinkercadu (45-90 minut) - ukázka a zopakování základních kroků v Tinkercadu (vytvoření a pojmenování nového projektu, import SVG souboru, zmenšení nebo zvětšení modelu, nastavení tloušťky modelu apod.). Práce žáků dle ukázky učitele. V druhé části dodání výplně listům pro reálnější vzhled, export modelů ve formátu STL, uložení na cloudové úložiště / USB disk.
6. Příprava a tisk modelů (z části probíhá mimo výuku, cca 45 minut-10 hodin) - otevření STL souboru v PrusaSliceru, klíčová nastavení pro tisk (nastavení materiálu, výšky vrstvy na 0,2 mm, nastavení výplně na 15-20 %, případné nastavení podpěr), export do GCODE na SD kartu nebo USB disk, nastavení tisku na tiskárně a zahájení procesu tisku. Nastolení možných problémů a tipů, jak se jim vyhnout.
7. Dokončení modelů a příprava plakátů (45-90 minut) - příprava výtvarných pomůcek, tištěných nebo elektronických zdrojů informací o listnatých stromech (pokud je žáci nebudou vyhledávat sami na internetu), rozdělení do skupin podle druhů stromů, zopakování podstatných informací, co by měl plakát obsahovat, příprava plakátů, včetně zajímavostí o daných stromech.
8. Závěrečná prezentace a zpětná vazba (45 minut) - vysvětlení průběhu prezentace, rozdělení časového limitu skupinám na prezentaci jejich plakátu a modelů, zhodnocení.