Mozaika - stavebnice geometrických tvarů s různými vlastnostmi

Projekt byl realizován s žáky 4. ročníku základní školy se zaměřením na praktickou a kreativní výuku. Jde o třídu s rozšířenou výukou anglickoho jazyka.

• Základní znalosti geometrických tvarů.
• Schopnost měřit rozměry pomocí pravítka a posuvného měřítka.
• Základní ovládání programu Tinkercad (vytváření objektů, úpravy velikosti, zarovnání, slučování objektů).
• Základní pochopení fungování 3D tiskárny.

Cílem projektu je navrhnout a vyrobit chybějící díly stavebnice mozaiky s geometrickými tvary pomocí 3D modelování v programu Tinkercad, přípravy k tisku prostřednictvím PrusaSlicer 2.7.1 a 3D tisku na tiskárně Průša MK3 i3. Žáci nejprve změří existující díly stavebnice, analyzují jejich vlastnosti (velikost a rozměry, barva, výška) a vytvoří odpovídající modely. Vytvoří také modely chybějících dílů stavebnice. Tyto modely budou následně vytištěny a využity jako doplnění původní stavebnice při výuce matematiky.

Cíle projektu

• Cíle učení:
  • Rozvoj dovedností v oblasti měření a geometrického modelování.
  • Procvičení prostorové představivosti a kreativity.
  • Zlepšení schopnosti spolupráce v týmu.
  • Seznámení s procesem 3D tisku.
• Hmatatelný výsledek:
  • Úplná sada stavebnice pro výuku geometrie, která obsahuje díly ve tvaru čtverce, obdélníku, rovnostranného trojúhelníku, šestiúhelníku, lichoběžníku, kosočtverce a kosodélníku. Tyto díly mají různé vlastnosti (tvar, barvu, velikost: malý/velký a výšku: nízký/vysoký). Stavebnici lze využít jako funkční mozaiku či pro třídění tvarů podle různých vlastností.
• Cíle učení:
  • Rozvoj dovedností v oblasti měření a geometrického modelování.
  • Procvičení prostorové představivosti a kreativity.
  • Zlepšení schopnosti spolupráce v týmu.
  • Seznámení s procesem 3D tisku.
• Hmatatelný výsledek:
  • Úplná sada stavebnice pro výuku geometrie, která obsahuje díly ve tvaru čtverce, obdélníku, rovnostranného trojúhelníku, šestiúhelníku, lichoběžníku, kosočtverce a kosodélníku. Tyto díly mají různé vlastnosti (tvar, barvu, velikost: malý/velký a výšku: nízký/vysoký). Stavebnici lze využít jako funkční mozaiku či pro třídění tvarů podle různých vlastností.

• Hardware:
  • 3D tiskárna Průša (např. i3 MK3S+).
  • Počítače s přístupem k internetu (chromebooky)
  • Měřicí nástroje (pravítko, posuvné měřítko - šuplera).
• Software:
  • Tinkercad (online aplikace).
  • PrusaSlicer nebo jiný software pro přípravu tisku.

• Příprava (2 hodiny): Příprava stavebnice, nástrojů a seznámení části žáků s Tinkercadem.
• Fáze měření (1 hodina): Žáci měří rozměry stávajících dílků.
• Modelování (2–3 hodiny): Vytváření modelů chybějících dílů v Tinkercadu.
• 3D tisk (3 hodiny): Příprava souborů k tisku, tisk jednotlivých dílků.
• Dokončení a evaluace (1 hodina): Kontrola kvality dílů, sestavení do stavebnice a zhodnocení projektu.

1. Úvod (15 min):
   • Učitel představí projekt žákům a vysvětluje cíle.
   • Diskuze o tom, co je geometrický tvar, a příklady použití mozaiky v praktickém životě.
2. Seznámení s vybavením (60 min):
   • Učitel ukáže použití pravítka, šupléry a programu Tinkercad.
   • Žáci si v Tinkercadu vytvoří jednoduchý zkušební objekt (např. krychli).
3. Měření (60 min):
   • Rozdělení do skupin. Každá skupina obdrží všechny existující tvary ze stavebnice (např. čtverec, obdélník atd.).
   • Žáci měří rozměry (délka, šířka, výška) a zapisují je do připravené tabulky.
4. Modelování (120 min):
   • Žáci přenesou naměřené hodnoty do Tinkercadu a vymodelují odpovídající tvar.
   • Kontrola učitelem po dokončení každého modelu.
   • Uložení hotových modelů jako STL souborů.
5. Tisk (180 min):
   • Učitel a vybraní žáci připraví STL soubory v slicovacím programu.
   • Výběr barev tisku.
   • Zahájení tisku, postupná kontrola kvality vytištěných dílů.
   • V případě časové rozvahy tisku se jedná o tisk práce jednoho žáka.
6. Dokončení (60 min):
   • Sestavení chybějících dílů do stavebnice.
   • Prezentace jednotlivých tvarů a zpětná vazba od žáků (co bylo jednoduché, co náročné, co by změnili, jestli výtisky odpovídají rozměrům, hledání a oprava chyb atp.).
   • Závěrečná reflexe projektu.