Edukativní geometrické kartičky

1. Název projektu

Edukativní geometrické kartičky

2. Autoři

Základní škola a Mateřská škola Rymice, Okres Kroměříž, Mgr. Lenka Veselá a žáci 4. a 5. ročníku

3. Stručný popis projektu

Náš projekt je zaměřen na žáky 4. a 5. třídy základní školy, kteří se začínají poznávat geometrii rovinných obrazců i základních prostorových těles, a výpočty jejich parametrů dle obecných vzorců. Proto vznikl projekt pomocných kartiček pro studium základní geometrie, zformovaný pomocí 3D tiskárny do fyzických plaket, které budou žáci při výuce moci používat.

V závislosti na věku žáků a osnově jejich učiva byly do projektu vybrány základní rovinné obrazce (čtverec, obdélník, kruh, rovnostranný trojúhelník a pravoúhlý trojúhelník) a dvě základní prostorová tělesa (krychle, kvádr).

4. Cíle projektu

Cílem projektu je vytvoření pomůcek pro využití v geometrii, ve formě pomocných kartiček. Zábavnou a dnes zatím neobvyklou formou žákům přiblížit základní geometrické tvary použitím těchto pomocných kartiček přímo během výuky. Se zvyšující se obtížností učiva lze případně projekt dále rozšiřovat o méně obecné obrazce/tělesa, a tím žáky motivovat k dalšímu studiu geometrie.

5. Cílová skupina

Cílovou skupinou tohoto projektu jsou primárně žáci 4. a 5. třídy základní školy. Při rozšíření a obohacení projektu o komplexnější modely, lze tento projekt využít i na druhém stupni základních škol, případně pro studenty středních škol.

6. Potřebné znalosti

Základním předpokladem pro úspěšnou realizaci projektu je znalost práce na PC, alespoň základní znalost modelovacího software, alespoň základní znalost aplikace PrusaSlicer pro vygenerování dat pro 3D tiskárnu a alespoň základní znalost funkce 3D tiskárny a její obsluhy (lze doplnit při výuce informatiky, případně v zájmovém kroužku).

Modelovací software – základní formy modelování, export modelu do příslušného formátu pro další zpracování v aplikaci PrusaSlicer

PrusaSlicer – probrání a doplnění znalostí práce s aplikací – znalost importu/exportu dat, nastavení korektního tiskového profilu v závislosti na použitém tiskovém materiálu, nastavení kvality tisku, nastavení úrovně změny barvy, samotné slicování, vyčtení časové a materiálové náročnosti daného tisku a uložení tiskových dat na flash disk, ze kterého bude 3D tiskárna tiskové instrukce čerpat.

7. Čas potřebný ke zpracování projektu

Pro vytvoření projektu byla kantorem vymyšlena základní idea a podoba pomocných kartiček. Podle nákresu toho, jak by hotová kartička mohla vypadat, byly žáky vytvářeny přesné modely pomocí modelovacího software. 

Činnost tvorby modelů probíhala simultánně ve skupinách. Každá skupina žáků měla své zadání – každá skupina modelovala jiný obrazec.

Výsledkem práce žáku je 12 samostatných modelů, které byly následně slicovány pomocí aplikace PrusaSlicer jednotlivě tak, aby se, v případě poškození kartičky, daly jednotlivě dodatečně vytisknout znovu.

Proces tvorby modelů podléhal časové dotaci 3 hodiny. Tato časová dotace byla dostačující, jelikož základním „školením“ pro používání modelovacího software žáci prošli při výuce informatiky, která předcházela spuštění projektu. 

Následoval proces importu modelů do aplikace PrusaSlicer, nastavení tiskových podmínek, generování souborů pro tisk v požadovaném formátu a jejich export – pro tuto činnost byl dostačující čas 2 hodiny.

Časová náročnost jednotlivých výtisků:

ctverec_popis                             1h14m

ctverec_vzorce                           1h28m

obdelnik_popis                          1h57m

obdelnik_vzorce                        2h15m

kruh_popis.stl                            1h12m

kruh_vzorce                                1h25m

rovnostranny_troj_popis        0h48m

rovnostranny_troj_vzorce      0h53m

pravouhly_troj_popis              1h07m

pravouhly_troj_vzorce            1h16m

krychle_vzorce                           2h02m

kvadr_vzorce                               3h00m

Celkový čistý čas tisku             18h37m

8. Potřebné vybavení

K realizace projektu není třeba žádného speciálního vybavení. Je třeba mít nainstalovaný modelovací software (případně lze použít online verzi ve webovém prohlížeči) a aplikaci PrusaSlicer na PC s operačním systémem Windows, flash disk pro přenos souborů do 3D tiskárny (součást dodané 3D tiskárny), 3D tiskárnu a tiskový materiál – jako tiskový materiál byly zvoleny dva PLA filamenty v kontrastních barvách, pro dosažení zřetelného zobrazení tištěných dat (podklad – Stříbrné PLA, vrstvy dat – Bílé PLA).

9. Potřebné soubory a dokumenty (seznam příloh)

a) STL soubory pro zpracování aplikací PrusaSlicer:

ctverec_popis.stl

ctverec_vzorce.stl

kruh_popis.stl

kruh_vzorce.stl

krychle_vzorce.stl

kvadr_vzorce.stl

obdelnik_popis.stl

obdelnik_vzorce.stl

pravouhly_troj_popis.stl

pravouhly_troj_vzorce.stl

rovnostranny_troj_popis.stl

rovnostranny_troj_vzorce.stl

b) GCODE soubory pro vlastní 3D tisk:

ctverec_popis_0.2mm_PLA_MINI_1h14m.gcode

ctverec_vzorce_0.2mm_PLA_MINI_1h28m.gcode

kruh_popis_0.2mm_PLA_MINI_1h12m.gcode

kruh_vzorce_0.2mm_PLA_MINI_1h25m.gcode

krychle_vzorce_0.2mm_PLA_MINI_2h2m.gcode

kvadr_vzorce_0.2mm_PLA_MINI_3h0m.gcode

obdelnik_popis_0.2mm_PLA_MINI_1h57m.gcode

obdelnik_vzorce_0.2mm_PLA_MINI_2h15m.gcode

pravouhly_troj_popis_0.2mm_PLA_MINI_1h7m.gcode

pravouhly_troj_vzorce_0.2mm_PLA_MINI_1h16m.gcode

rovnostranny_troj_popis_0.2mm_PLA_MINI_48m.gcode

rovnostranny_troj_vzorce_0.2mm_PLA_MINI_53m.gcode

c) Soubor zobrazující vytvořené modely sjednocené do jednoho projektu:

projekt_ZŠ_Rymice.jpg

d) Návod k modelování (stručný postup samotného modelování):

Stručný postup modelování a slicování.pdf

10. Postup

Průběh realizace projektu je rozdělen na 3 části:

a) První část procesu je seznámení žáků s cílem projektu a se vzorovým modelem, který budou vytvářet. Do této části je vkládán též celý proces tvorby modelu v modelovacím software.

b) Druhá část procesu je použití aplikace PrusaSlicer – prvně seznámení s aplikací, následně nastavení slicování a vygenerování korektních tiskových souborů.

c) Poslední část procesu zahrnuje samotný 3D tisk, kterému by mělo předcházet alespoň krátké seznámení s problematikou 3D tisku a s vlastním nastavením samotné 3D tiskárny, případně její údržbou.