3D Pagpi-print sa pamamagitan ng Kamay

Mga Materyal na Bumuo (Para sa bawat koponan)

Mga Kinakailangan na Materyales

• Foam board o makapal na corrugated na karton
• Rulers
• Mga tagapaglinis ng tubo o madaling yumuko na kawad
• Mga lapis
• Pangkola
• Ang iba't ibang mga maliliit na bagay na may medyo payak na mga mapagpipilian para sa mga mag-aaral.
  • Balls
  • Vases
  • Bowls
  • Bote
  • Tasa

Mga Materyal ng Guro

Maikling video mula sa PBS LearningMedia para sa isang visual na pagpapakilala sa 3D na pag-print https://ny.pbslearningmedia.org/resource/b9194612-d6e7-4307-b08c-9c2857956713/will-3d-printing-change-the-world/

Disenyo Hamon

Bahagi ka ng isang pangkat ng mga inhinyero na nagtutulungan upang lumikha ng isang "3D-print" na modelo ng isang bagay na gumagamit ng pang-araw-araw na materyales. 

Ang 3D software ng pag-print ay nai-mapa ang hugis ng isang bagay, pagkatapos ay "hiwa" ito sa mga layer. Mga 3D printer noon mag-print ng mga bagay sa pamamagitan ng pagdaragdag ng layer sa layer ng materyal na magkasama upang likhain ang bagay. Ang prosesong ito ay tinatawag na "additive manufacturing." 

Ang kapal ng iyong mga layer ay magiging pareho sa kapal ng iyong materyal na gusali (foam board o karton). Upang masukat ang iyong mga layer, ibabalot mo ang mga cleaner ng tubo sa iyong object sa bawat layer / marker ng taas (kung ang iyong foamboard ay "makapal", susukatin mo ang iyong object ng isang cleaner ng tubo sa ¼ "taas, ½" taas, ¾ " mataas, at iba pa). Ang tagapaglinis ng tubo ay magbibigay sa iyo ng laki at hugis ngpatong Ang pagsubaybay sa hugis ng cleaner ng tubo sa iyong materyal na gusali, gupitin mo ang bawat layer ng iyong modelo. Pagdaragdag ng isang layer sa tuktok ng iba at ilakip ang mga ito sa pandikit, lilikha ka ng iyong tatlong-dimensional na modelo.

Pamantayan ng 

• Ang object para sa pagmomodelo ay dapat mapili ng isang koponan
• Gumamit ng mga cleaner ng tubo at tubo upang sukatin ang bagay sa bawat marker ng taas 

hadlang

• Gumamit lamang ng mga ibinigay na materyal

1. Hatiin ang klase sa mga koponan ng 2
2. Ipamahagi ang worksheet ng 3D sa pamamagitan ng Kamay, pati na rin ang ilang mga sheet ng papel para sa mga disenyo ng sketch. 
3. Talakayin ang mga paksa sa Seksyon ng Mga Konsepto sa Background. Maaaring gusto mong ipakita ang maikling video na ito mula sa PBS LearningMedia para sa isang visual na pagpapakilala sa 3D na pag-print https://ny.pbslearningmedia.org/resource/b9194612-d6e7-4307-b08c-9c2857956713/will-3d-printing-change-the-world/
4. Suriin ang Proseso ng Disenyo ng Engineering, Hamon sa Disenyo, Pamantayan, Paghihigpit at Materyales. 
5. Turuan ang mga mag-aaral na magsimulang mag-brainstorming at mag-sketch ng kanilang mga disenyo.
6. Ibigay ang bawat koponan sa kanilang mga materyales.
7. Ipaliwanag na ang mga mag-aaral ay lilikha ng isang tatlong-dimensional na modelo ng isa sa mga bagay na iyong ginawang magagamit. Talakayin kung paano bumubuo ang mga 3D printer ng mga bagay gamit ang mga layer, kaya't minsan ito ay tinutukoy bilang "additive manufacturing." Ang mga file ng computer na ginamit sa mga 3D printer ay naglalaman ng impormasyong kinakailangan para sa bawat layer ng bagay na nai-print. Inilalarawan ng CAD software ang three-dimensional na istraktura ng isang bagay. Inilalarawan ng .STL file ang panlabas na istraktura ng isang bagay sa pamamagitan ng paghati sa mga triangles. Paghiwa ng software pagkatapos ay hinati ang three-dimensional na istraktura sa pahalang na mga layer para sa 3D printer. Gamit ang mga pamamaraan na katulad ng isang 3D printer, gagana ang mga mag-aaral sa foam board o i-corrugated na karton na ibinigay sa "3D print" na isang modelo ng bagay na pinili nila. Habang itinatayo nila ang kanilang modelo sa mga layer ng foam board, gagamit sila ng isang uri ng additive manufacturing. Bigyan ang mga mag-aaral ng kapal ng foam board o ginagamit na corrugated karton. Ang kapal na ito ay magiging taas ng bawat layer ng kanilang mga modelo. Hinahati ang bagay sa mga layer gamit ang marker ng taas na ito, ibabalot ng mga mag-aaral ang mga cleaner ng tubo o mga wire sa paligid ng kanilang object upang matukoy ang hugis nito sa bawat marker ng taas. Susundan ng mga mag-aaral ang kawad papunta sa karton o foam board at pagkatapos ay gupitin ang bawat layer. Ang mga mag-aaral ay pagkatapos ay i-stack at idikit ang mga layer magkasama upang lumikha ng kanilang modelo gamit ang isang uri ng additive manufacturing na pamamaraan.
8. Ipahayag ang dami ng oras na mayroon sila upang mag-disenyo at magtayo (inirerekumenda na 1 oras).
9. Gumamit ng isang timer o isang on-line na stopwatch (count down na tampok) upang matiyak na mananatili ka sa oras. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). Bigyan ang mga mag-aaral ng regular na "mga pagsusuri sa oras" upang manatili sila sa gawain. Kung nahihirapan sila, magtanong ng mga katanungan na magdadala sa kanila sa isang solusyon nang mas mabilis. 
10. Ang mga mag-aaral ay nakakatugon at nagkakaroon ng isang plano para sa kanilang 3D na modelo. Sumasang-ayon sila sa mga materyal na kakailanganin nila, isulat / iguhit ang kanilang plano, at ipapakita sa klase ang kanilang plano. Ang mga koponan ay maaaring makipagkalakalan ng walang limitasyong mga materyales sa iba pang mga koponan upang mabuo ang kanilang perpektong listahan ng mga bahagi.
11. Ang mga pangkat ay nagtatayo ng kanilang mga disenyo. 
12. Bilang isang klase, ibahagi ang mga disenyo at talakayin ang mga katanungan sa pagmuni-muni ng mag-aaral.
13. Para sa higit pang nilalaman sa paksa, tingnan ang seksyong "Digging Deeper".

Pagninilay ng Mag-aaral (notebook para sa engineering)

1. Paano maikumpara ang modelo na iyong nilikha sa bagay na iyong pinagbatayan nito?
2. Ano ang mga pagbabago sa proseso o mga materyales sa palagay mo ay hahantong sa isang mas detalyado at tumpak na muling paggawa ng orihinal na bagay?
3. Sa anong mga paraan magkatulad ang proseso na ginamit mo upang likhain ang iyong 3D na modelo sa aktwal proseso na ginamit ng isang 3D printer ??
4. Paano sa palagay mo ang kapal ng mga layer na nilikha mo dito kumpara sa mga layer nilikha para sa isang 3D printer?
5. Ano ang mga hamon na iyong nasagasaan sa paglikha ng iyong 3D na modelo? Ano ang iba pang mga tool o ang mga materyales ay maaaring makatulong sa iyo na gawin ang iyong mga sukat at buuin ang iyong mga layer?

Ang aralin ay maaaring gawin sa kasing liit ng 1 panahon ng klase para sa mga matatandang mag-aaral. Gayunpaman, upang matulungan ang mga mag-aaral mula sa pakiramdam na nagmamadali at upang matiyak ang tagumpay ng mag-aaral (lalo na para sa mga mas batang mag-aaral), hatiin ang aralin sa dalawang panahon na nagbibigay sa mga mag-aaral ng mas maraming oras upang mag-utak, subukan ang mga ideya at tapusin ang kanilang disenyo. Isagawa ang pagsubok at debrief sa susunod na panahon ng klase.

• 3D: Ang kalidad ng pagiging tatlong dimensyon.
• Additive manufacturing: Paglikha ng mas magaan, mas kumplikadong mga disenyo.
• Mga Limitasyon: Mga limitasyon sa materyal, oras, laki ng koponan, atbp.
• Mga Pamantayan: Mga kundisyon na dapat matugunan ng disenyo tulad ng kabuuang sukat nito, atbp.
• Mga Inhinyero: Mga Imbentor at tagalutas ng problema ng mundo. Dalawampu't limang pangunahing specialty ang kinikilala sa engineering (tingnan ang infographic).
• Proseso ng Disenyo ng Inhinyero: Ginagamit ng mga inhinyero ng proseso upang malutas ang mga problema. 
• Engineering Habits of Mind (EHM): Anim na natatanging paraan na iniisip ng mga inhinyero.
• Pag-ulit: Ang pagsubok at muling pagdidisenyo ay isang pag-ulit. Ulitin (maraming pag-ulit).
• Mga Layer: Isang sheet, dami, o kapal ng materyal.
• Modelo: Isang three-dimensional na representasyon ng isang tao o bagay o ng isang iminungkahing istraktura, kadalasan sa mas maliit na sukat kaysa sa orihinal.
• Prototype: Isang gumaganang modelo ng solusyon na susuriin.
  

Mga Koneksyon sa Internet

• PBS LearningMedia: Magbabago ba ang 3D Pag-print sa Mundo?

https://thinktv.pbslearningmedia.org/resource/b9194612-d6e7-4307-b08c9c2857956713/will-3d-printing-change-the-world/

Inirerekumendang Reading

• Mga 3D Printer: Isang Gabay ng Nagsisimula ni Oliver bothmann (ISBN: 978-1565238718)
• Magsimula: Magsimula sa 3D Pagpi-print: Isang Patnubay sa Kamay sa Hardware, Software, at Mga Serbisyo sa Likod ng Bagong Paggawa ng Rebolusyon nina Liza Wallach Kloski at Nick Kloski (ISBN: 978-1680450200)

Gawain sa Pagsulat 

Sumulat ng isang sanaysay o talata tungkol sa mga paraan na ang 3D na pag-print ay maaaring makatulong sa lipunan at ang mga potensyal na panganib, pitfalls, o moral na isyu na maaaring itaas nito.

Pagkahanay sa Mga Framework ng Kurikulum

tandaan: Ang mga plano sa aralin sa seryeng ito ay nakahanay sa isa o higit pa sa mga sumusunod na hanay ng mga pamantayan:  

• Mga Pamantayan sa Edukasyon sa Agham ng Estados Unidos (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
• Mga Susunod na Pamantayan sa Agham ng Henerasyon ng Estados Unidos (http://www.nextgenscience.org/) 
• Mga Pamantayan sa International Technology Education Association para sa Teknikal na Pagbasa (http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf)
• Pambansang Konseho ng Pambansang Mga Guro ng Matematika ng Estados Unidos at Pamantayan para sa Matematika sa Paaralan (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909)
• Mga Pamantayan sa Karaniwang Core ng Estado ng Estados Unidos para sa Matematika (http://www.corestandards.org/Math)
• Mga Pamantayan sa Agham ng Guro sa Computer K-12 Mga Pamantayan sa Agham ng Computer (http://csta.acm.org/Curriculum/sub/K12Standards.html)

Mga Pamantayan sa Edukasyon sa Pambansang Agham Baitang 5-8 (edad 10 - 14)

NILALAMAN PAMANTAYAN A: Agham bilang Pagtatanong

Bilang resulta ng mga aktibidad, lahat ng mag-aaral ay dapat na bumuo

• Mga pag-unawa tungkol sa pang-agham na pagtatanong 

NILALAMAN STANDARD E: Agham at Teknolohiya
Bilang isang resulta ng mga aktibidad sa mga marka 5-8, lahat ng mga mag-aaral ay dapat na bumuo

• Mga kakayahan ng disenyo ng teknolohikal 
• Mga pag-unawa tungkol sa agham at teknolohiya 

NILALAMAN PAMANTAYAN F: Agham sa Personal at Pananaw ng Panlipunan

Bilang isang resulta ng mga aktibidad, ang lahat ng mga mag-aaral ay dapat magkaroon ng pag-unawa sa

• Personal na kalusugan 
• Mga panganib at benepisyo 
• Agham at teknolohiya sa lipunan 

NILALAMAN PAMANTAYAN G: Kasaysayan at Kalikasan ng Agham

Bilang isang resulta ng mga aktibidad, ang lahat ng mga mag-aaral ay dapat magkaroon ng pag-unawa sa

• Kasaysayan ng agham 

Mga Pamantayan sa Edukasyon sa Pambansang Agham Baitang 9-12 (edad 14-18)

NILALAMAN PAMANTAYAN A: Agham bilang Pagtatanong

Bilang resulta ng mga aktibidad, lahat ng mag-aaral ay dapat na bumuo

• Mga pag-unawa tungkol sa pang-agham na pagtatanong 

NILALAMAN STANDARD E: Agham at Teknolohiya

Bilang resulta ng mga aktibidad, lahat ng mag-aaral ay dapat na bumuo

• Mga kakayahan ng disenyo ng teknolohikal 
• Mga pag-unawa tungkol sa agham at teknolohiya 

NILALAMAN PAMANTAYAN F: Agham sa Personal at Pananaw ng Panlipunan

Bilang isang resulta ng mga aktibidad, ang lahat ng mga mag-aaral ay dapat magkaroon ng pag-unawa sa

• Agham at teknolohiya sa mga hamon sa lokal, pambansa, at pandaigdigan 

NILALAMAN PAMANTAYAN G: Kasaysayan at Kalikasan ng Agham

Bilang isang resulta ng mga aktibidad, ang lahat ng mga mag-aaral ay dapat magkaroon ng pag-unawa sa

• Makasaysayang pananaw 

Susunod na Mga Pamantayan sa Agham ng Henerasyon Baitang 3-5 (Ages 8-11)

Disenyo sa Engineering 

Ang mga mag-aaral na nagpapakita ng pag-unawa ay maaaring:

• 3-5-ETS1-1. Tukuyin ang isang simpleng problema sa disenyo na sumasalamin sa isang pangangailangan o nais na may kasamang tinukoy na pamantayan para sa tagumpay at mga hadlang sa mga materyales, oras, o gastos.
• 3-5-ETS1-2. Bumuo at ihambing ang maraming mga posibleng solusyon sa isang problema batay sa kung gaano kahusay na maabot ng bawat isa ang mga pamantayan at hadlang ng problema.
• 3-5-ETS1-3. Magplano at magsagawa ng patas na mga pagsubok kung saan kinokontrol ang mga variable at ang mga puntos ng kabiguan ay isinasaalang-alang upang makilala ang mga aspeto ng isang modelo o prototype na maaaring mapabuti.

Susunod na Mga Pamantayan sa Agham ng Henerasyon Baitang 6-8 (Ages 11-14)

Disenyo sa Engineering 

Ang mga mag-aaral na nagpapakita ng pag-unawa ay maaaring:

• MS-ETS1-2 Nasusuri ang nakikipagkumpitensya na mga solusyon sa disenyo gamit ang isang sistematikong proseso upang matukoy kung gaano nila natutugunan ang mga pamantayan at hadlang ng problema.

Susunod na Mga Pamantayan sa Agham ng Henerasyon Baitang 9-12 (Ages 14-18)

Disenyo sa Engineering 

Ang mga mag-aaral na nagpapakita ng pag-unawa ay maaaring:

• HS-ETS1-2. Magdisenyo ng isang solusyon sa isang komplikadong problema sa totoong mundo sa pamamagitan ng paghiwalay nito sa mas maliit, mas madaling mapamamahalaang mga problema na maaaring malutas sa pamamagitan ng engineering.

Mga Pamantayan para sa Teknikal na Pagbasa at Pagsulat - Lahat ng Edad

Ang Kalikasan ng Teknolohiya

• Pamantayan 3: Ang mga mag-aaral ay bubuo ng pag-unawa sa mga ugnayan sa mga teknolohiya at mga koneksyon sa pagitan ng teknolohiya at iba pang larangan ng pag-aaral.

Disenyo

• Pamantayan 8: Ang mga mag-aaral ay bubuo ng isang pag-unawa sa mga katangian ng disenyo.
• Pamantayan 9: Ang mga mag-aaral ay bubuo ng isang pag-unawa sa disenyo ng engineering.
• Pamantayan 10: Ang mga mag-aaral ay bubuo ng pag-unawa sa papel na ginagampanan ng pag-troubleshoot, pagsasaliksik at pag-unlad, pag-imbento at pagbabago, at pag-eksperimento sa paglutas ng problema.

Mga Kakayahan para sa isang Teknikal na Mundo

• Pamantayan 11: Ang mga mag-aaral ay bubuo ng mga kakayahan na mailapat ang proseso ng disenyo.
• Pamantayan 13: Ang mga mag-aaral ay bubuo ng mga kakayahan upang masuri ang epekto ng mga produkto at system.