Оснащение кабинета технологии в школе

Современный кабинет технологии может быть организован как пространство, в котором учащиеся проходят полный проектный цикл: формулируют задачу, создают цифровую модель, программируют устройство, изготавливают прототип, проводят испытания и дорабатывают результат. Поэтому при подборе оборудования важна не максимальная номенклатура, а связь между отдельными рабочими зонами и учебными сценариями.

Конфигурация кабинета может существенно отличаться в разных образовательных организациях. Одной школе требуется зона 3D-моделирования и печати, другой — направление по беспилотным авиационным системам, третьей — сочетание нескольких инженерных модулей. Оснащение необходимо привязывать к образовательной программе, возрасту учащихся, площади помещения и квалификации преподавателей.

It-Concept16 формирует предложения по оборудованию, фактически представленному в каталоге. Расходные материалы, ручной инструмент, средства индивидуальной защиты, специализированная мебель и отдельные инженерные системы включаются только при наличии соответствующих позиций и согласовании состава проекта.

3D-принтеры и 3D-сканеры для кабинета технологии

3D-печать как часть проектной работы

3D-принтеры позволяют перейти от компьютерной модели к физическому прототипу. Учащиеся могут разрабатывать детали, корпуса, учебные модели, элементы механизмов и другие объекты, а затем оценивать, насколько удачно цифровой проект реализуется в материале.

Главная образовательная ценность 3D-печати заключается не в самом процессе изготовления. Перед печатью необходимо создать модель, проверить размеры и геометрию, подготовить файл, выбрать параметры изготовления. После получения детали можно обнаружить ошибку, изменить конструкцию и запустить следующую итерацию.

Именно такая последовательность превращает 3D-принтер из демонстрационного устройства в инструмент инженерного проектирования.

Как выбрать 3D-принтер для школы

Не следует выбирать принтер только по максимальным размерам печати или перечню поддерживаемых материалов. Для учебного кабинета важнее понять, какие изделия будут создавать ученики и насколько оборудование удобно для регулярной эксплуатации.

При подготовке технического задания имеет смысл определить:

• предполагаемый размер учебных моделей;
• материалы, которые планируется использовать;
• количество одновременно выполняемых проектов;
• время, которое можно выделять на печать;
• требования к программному обеспечению;
• способ передачи моделей на оборудование;
• условия размещения принтера;
• организацию хранения расходных материалов;
• порядок обслуживания оборудования.

Если занятия проходят сразу у нескольких групп, одного 3D-принтера может быть недостаточно. При этом количество устройств не обязательно должно совпадать с числом ученических рабочих мест: чаще печать становится отдельным этапом проекта, а основная работа выполняется за компьютерами.

Зачем кабинету технологии 3D-сканер

3D-сканер решает обратную задачу: вместо создания объекта по цифровой модели он позволяет получить цифровое представление существующего физического объекта.

Такой подход можно использовать для изучения формы деталей, создания цифровых копий, подготовки моделей для дальнейшей обработки и знакомства с принципами обратного проектирования. Полученную модель учащиеся могут редактировать в специализированном программном обеспечении, сравнивать с оригиналом или использовать как основу нового изделия.

При выборе сканера нужно учитывать размеры объектов, с которыми предполагается работать, требования к точности и программной обработке результатов. Не всегда наиболее сложная профессиональная система является оптимальной для базового школьного курса.

Рабочее место цифрового проектирования

3D-принтер и сканер требуют компьютерной подготовки данных. Поэтому важной частью кабинета становится рабочее место, на котором учащиеся создают модели, редактируют результаты сканирования и готовят проекты к изготовлению.

Производительность компьютеров следует сопоставлять с используемым программным обеспечением. Для простого моделирования и подготовки учебных моделей требования будут одними, для обработки сложных результатов 3D-сканирования — другими.

Коллективный разбор модели удобно проводить с помощью интерактивной панели: преподаватель может показать структуру проекта, разобрать ошибку или продемонстрировать этап подготовки модели перед изготовлением.

Беспилотные авиационные системы в кабинете технологии

Отдельным направлением кабинета технологии может стать изучение беспилотных авиационных систем. Здесь учащийся работает уже не только с готовым летательным аппаратом: в зависимости от программы обучение может включать устройство квадрокоптера, программирование, настройку, анализ показаний датчиков и выполнение учебных полётных заданий.

Для образовательных задач используются как готовые программируемые аппараты, так и комплекты, предполагающие сборку отдельных компонентов. Эти сценарии требуют разного уровня подготовки, поэтому оборудование следует выбирать под конкретный учебный модуль.

Оборудование для изучения БПЛА

Готовый квадрокоптер или набор для сборки

Готовый программируемый квадрокоптер подходит, если основное внимание уделяется алгоритмам управления, программированию и выполнению полётных заданий. Ученикам не требуется сначала собирать сам аппарат, поэтому можно быстрее перейти к программной части.

Набор для сборки позволяет глубже изучить устройство беспилотной системы. В таком сценарии учащийся знакомится с конструкцией рамы, двигателями, электроникой и связями между отдельными компонентами.

Это разные образовательные задачи, поэтому их нельзя оценивать только по принципу «какой квадрокоптер лучше». Выбор зависит от того, чему именно должен научиться ученик.

Для чего используют программирование БПЛА

В учебном проекте беспилотник может выполнять не только команды ручного управления. Программируемая платформа позволяет ставить алгоритмические задачи: движение по заданной последовательности, выполнение манёвров, взаимодействие нескольких аппаратов или обработку данных доступных датчиков.

Это связывает кабинет технологии с информатикой и робототехникой. Ученик видит результат программы не только на экране: алгоритм управляет физическим устройством, а ошибка в коде приводит к изменению реального поведения аппарата.

Дополнительные решения для таких занятий представлены в разделах квадрокоптеров и БПЛА и робототехники и программирования.

Что даёт работа с группой дронов

Отдельный уровень обучения связан с одновременной работой нескольких аппаратов. Здесь к программированию одного квадрокоптера добавляются задачи координации и взаимодействия группы устройств.

Подобное оборудование имеет смысл включать в проект тогда, когда соответствующие сценарии действительно предусмотрены программой и преподаватель готов использовать их на занятиях. Для базового знакомства с БПЛА закупка сложной групповой системы не является обязательной.

Как организовать кабинет с БПЛА

Закупка квадрокоптеров сама по себе не создаёт учебную лабораторию. Нужно определить, где выполняется программирование, где хранятся аппараты, где заряжаются аккумуляторы и в каком пространстве проводятся учебные запуски.

При проектировании такого направления необходимо учитывать:

• количество ученических групп;
• тип используемых квадрокоптеров;
• необходимость сборки и обслуживания;
• компьютеры для программирования;
• зарядку и хранение оборудования;
• место для проведения учебных полётов;
• защиту оборудования от случайного повреждения;
• наличие расходных и сменных компонентов, если они требуются;
• подготовку преподавателя.

Условия эксплуатации и ограничения для конкретных моделей необходимо проверять по документации производителя и действующим требованиям.

Как объединить 3D-технологии и БПЛА

Наиболее интересный формат кабинета технологии возникает тогда, когда отдельные направления перестают существовать изолированно. Например, учащиеся могут смоделировать элемент конструкции, изготовить прототип на 3D-принтере, проверить его и использовать результат в более крупном инженерном проекте.

Такой принцип можно применять и к робототехнике: цифровое моделирование используется для разработки корпуса или крепления, программирование — для управления системой, а физическое оборудование — для испытания результата.

В этом случае кабинет становится не набором отдельных устройств, а единой проектной средой.

Зонирование кабинета технологии

При одновременном использовании 3D-принтеров, компьютерной техники и учебных беспилотников помещение желательно разделить на функциональные зоны. Это упрощает организацию занятий и помогает избежать ситуации, когда несколько групп мешают друг другу.

В зависимости от проекта можно предусмотреть:

• зону цифрового проектирования — компьютеры и программное обеспечение;
• зону прототипирования — 3D-принтеры и вспомогательное оборудование;
• зону 3D-сканирования — место для размещения объектов и работы со сканером;
• зону робототехники и БПЛА — сборку, настройку и программирование;
• демонстрационную зону — интерактивную панель или другое средство отображения;
• зону хранения — оборудование, материалы, комплектующие и готовые проекты.

Конкретное расположение зависит от площади кабинета и состава оборудования. Универсальную схему без обследования помещения применять не следует.

Электропитание, сеть и хранение

Цифровой кабинет технологии может включать значительное количество одновременно работающих устройств. До закупки необходимо проверить существующее электропитание, расположение розеток и возможность подключения оборудования без большого количества временных удлинителей.

Для компьютеров и программируемых устройств также потребуется стабильная локальная сеть или беспроводное подключение, если это предусмотрено используемыми решениями.

Особое внимание следует уделить хранению небольших комплектующих. Элементы наборов для сборки, зарядные устройства, кабели и другие принадлежности лучше хранить по комплектам в промаркированных секциях. Это сокращает время подготовки занятия и облегчает контроль комплектности.

Безопасность и эксплуатация оборудования

Условия эксплуатации различаются для 3D-принтеров, сканеров и беспилотных устройств, поэтому правила работы формируются с учётом конкретной техники. До начала занятий преподавателю необходимо изучить документацию производителя и определить, какие операции учащиеся выполняют самостоятельно, а какие требуют контроля.

Для 3D-печати следует заранее организовать размещение оборудования и материалов. Для БПЛА — безопасное пространство для учебных запусков и порядок хранения аккумуляторов и аппаратов. Конкретные требования необходимо определять по используемому оборудованию и актуальным правилам эксплуатации.

Оснащение кабинета технологии под техническое задание

It-Concept16 подбирает оборудование для кабинета технологии по техническому заданию, существующей спецификации или описанию образовательной программы. Комплектация может строиться вокруг одного направления или объединять несколько модулей: 3D-технологии, БПЛА, робототехнику, программирование и цифровое проектирование.

При подготовке проекта специалисты могут помочь:

• определить состав оборудования под выбранные учебные модули;
• подобрать 3D-принтеры и 3D-сканеры по доступному ассортименту;
• сформировать набор оборудования для изучения БПЛА;
• рассчитать количество комплектов для ученических групп;
• проверить совместимость оборудования и программного обеспечения;
• учесть компьютерную и демонстрационную часть кабинета;
• подготовить спецификацию и коммерческое предложение.

Перед включением конкретных моделей в закупочную документацию необходимо повторно проверить характеристики, комплектность, программное обеспечение, требования к эксплуатации и доступность оборудования на дату подготовки предложения.

Общие принципы проектирования предметных кабинетов разобраны в статье «Оснащение кабинетов в школе: требования, оборудование и типовые решения».