Современные образовательные тенденции ориентированы на приобретение школьниками навыков грамотного управления и эффективной работы с высокотехнологичным оборудованием. Одним из актуальных вариантов является лазерный станок с числовым программным управлением (далее ЧПУ), который может активно использоваться как на урочных занятиях по предмету «Технология», так и в рамках дополнительного образования связанного с технологиями лазерной резки и программированием работы исполнительных механизмов высокотехнологичного оборудования.
Обучение инженерному делу и проектированию невозможно выполнять только в теории. Быстро и просто объяснить основы дисциплины позволит только наглядность и практические занятия со специальным оборудованием.
Лазерный станок с ЧПУ используется для работы с древесными материалами, пластиками, стеклом, кожей, резиной, тканью и бумагой. Оборудование является многофункциональным, так как выполняет резку, гравировку, тонирование, выполнение перфорации. Обработка осуществляется за счет воздействия лазерного луча на свободную или зафиксированную заготовку.
В учебном процессе внедрение лазерного оборудования с ЧПУ способствует повышению у обучающихся интереса к предмету технология, техническим видам творчества, формирует объективное представление о современном производстве. Моделирование производственной деятельности с использованием лазеров с ЧПУ может служить ориентиром в выборе будущей профессии.
Лазерные танки с ЧПУ стали неотъемлемой частью современных технологических процессов [1]. Мы живем в век, когда компьютер и компьютерные технологии заняли прочное место в нашей жизни. Современное производство идет по пути планомерной модернизации своих ресурсов, как технических, так и кадровых. Лазерные станки с ЧПУ отличаются от ЧПУ станков использующих механическое воздействие при обработке материала, например резка и гравировка тонколистовых материалов возможна без закрепления и на более высоких скоростях. При сравнении оказывается, что работать на них проще и удобнее, при наличии определенных навыков владения компьютером, которые более присущи современной молодежи.
В повседневном школьном обучении могут использоваться различные виды лазерных станков от компактных с рабочим полем 80х80 мм до полупрофессиональных с рабочим полем от 600х400 мм. Работа с таким оборудованием позволяет обучающимся ознакомиться с принципами его работы, потенциалом лазеров в современном мире и тем, какое будущее ждет специалистов в области лазерной оптики [2].
Использование настоящего лазерного оборудования на школьных уроках или на дополнительных занятиях, позволяет приблизить образовательный процесс к действительным производственным условиям, погрузить школьников в нюансы реальных технологических процессов. Габариты лазерного оборудования с числовым программным управлением варьируются в довольно широких пределах. Современная индустрия выпускает множество вариантов исполнения лазерных станков. Лазерное оборудование для использования в школе возможно достаточно удобно и безопасно разместить в условиях учебной мастерской или лаборатории. Однако особо внимание следует уделить вытяжной вентиляции необходимой для удаления продуктов горения в процессе работы лазера. Для компактных лазерных станков достаточно стандартной купольной вытяжки, а для полупрофессионального оборудования необходим комплект эффективной, принудительной вытяжной вентиляции.
В процессе обучения ребята изучают основы программирования в графическом редакторе CorelDRAW и программе управления станком RDWorksV8 [2] (зависит от типа контроллера и комплекта программного обеспечения), виды конструкционных материалов (дерево (фанера), плексиглас (оргстекло), различные металлы), технологии обработки с помощью лазерного излучения этих материалов. Ребята изучают специфику настройки параметров станка и осваивают приемы обслуживания отдельных его узлов.[3]
Настройка лазерного комплекса в процессе выполнения лазерной резки и гравировки, анализ полученных изделий и изучение опыта сверстников способствуют формированию инженерного аналитического мышления и развитию навыков конструирования и программирования.
Для эффективной и безопасной работы с лазерными станками школьникам предстоит:
- изучить технику безопасности работы со станком;
- ознакомиться с устройством квантового генератора и оптики лазерного тракта;
- обучиться навыкам настройки лазерной техники;
- понять физические и программные возможности станка;
- изучить возможности оптимизации работы;
- обучиться работе с многозадачными контроллерами;
- узнать правила проверки геометрической точности проектируемых и готовых деталей.
Проецируя данную информацию, на конкретную практическую деятельность, реализуемую в нашей школе №6 г. Тутаева, хочу поделиться первыми результатами организации процесса обучения по инновационному направлению «Лазерные технологии», в рамках апробации одноименной дополнительной общеобразовательной общеразвивающей программы. Основной проблемой реализации данной программы остается не достаточная мотивация обучающихся. Для успешной работы в освоении этого направления к обучающимся предъявляется (условно) достаточно много требований:
- дисциплина и достаточный уровень самоорганизации, что необходимо для соблюдения техники безопасности;
- навыки владения ручным и электрифицированным инструментом (подготовка материала к работе);
- владение персональным компьютером на уровне пользователя;
- первоначальные представления о механике и электричестве.
Уже из перечисленных позиций видно, что направление имеет не только обширный спектр межпредметных связей и охватывает такие дисциплины как: технология, информатика, физика, математика, но так же и становится своеобразным отсеивающим фильтром для тех ребят, которые приходят попробовать свои силы в этом инновационном направлении. Кто-то не справляется с графическим редактором, у кого-то не хватает выдержки по многу раз исправлять ошибки при настройке оборудования, а иногда сама атмосфера схожести занятия с уроком так же снижает заинтересованность обучающихся.
Для решения этих задач мы применяем различные методики, например работа с разновозрастной группой учащихся начального уровня с 5 по 8 классы, численностью не более 6 человек. Работа с простым малогабаритным лазерным гравером позволяет доступно объяснить детям принцип работы лазера, воздействие лазерного луча на различные типы материалов, устройство оборудования и правила техники безопасности при работе с данным типом оборудования. Единственный минус, который присутствует у данного типа оборудования - не высокая скорость выполнения операций по гравировке изображений (о резке материала рассказываем только в теории). Решение - при постановке практической задачи необходимо четко оговаривать размер будущего изображения и предельно ясно разъяснять, какие настройки следует выставлять для его обработки. Малогабаритные лазерные граверы имеют ограниченный период непрерывной работы, поэтому следует хорошо продумать совмещение практики и теории на занятиях, для того, чтобы дети не стояли в очереди к оборудованию (обработка одного изображения должна занимать не более 5 мин.).
Ребятам старших классов, с 9 по 11, обладающих более устойчивой мотивацией для обучения в данном направлении требуется иной подход. Объясняя им, что различные отрасли промышленности испытывают устойчивую потребность в специалистах имеющих навык работы на высокотехнологичном, высокоточном оборудовании, конечно можно заложить основы их профессионального ориентирования, но, по моему мнению, этого не достаточно. Чтобы попытаться выявить и реализовать потенциал ребят имеющих мышление направленности не только технической, но и художественно-эстетической, было принято решение об организации на базе Центра образования цифрового и гуманитарного профилей «Точка роста» (открывшейся в нашей школе в 2020 году) творческого объединения школьников по направлению «Лазерные технологии». Ребята с большим интересом отозвались на данное предложение, более того - сами стали активными участниками разработки структуры объединения и распределения ролей. В составе объединения включены «специалисты по графике», технические «специалисты по обслуживанию оборудования» совмещающие работу «специалиста по графике», графические дизайнеры, организаторы совмещающие работу «специалиста по графике». По сути, получилась модель самого настоящего производственного объединения. Идея заключалась в том, что деятельность ребят выстраивалась на решении конкретных практических задач, поставленных перед ними школьной администрацией и потребностями, формировавшимися внутри объединения. Например: для организации коррекционной работы школьного учителя-дефектолога и педагога-психолога с детьми с особыми образовательными потребностями, требуются специализированные пособия. Творческому объединению было выдано условное техническое задание на изготовление типовых пособий по образцу. Ребята успешно справились с поставленной задачей, проявив хорошую организацию и слаженную работу.
Еще одним вызовом для объединения стало изготовление подарков для педагогов на 23 февраля и 8 марта. Вот здесь и был реализован весь потенциал творческого коллектива: совместно выбран проект изделий, выполнено согласование с администрацией школы, реализованы все шаги по подготовке материала и графических объектов. Результатом стали замечательные сборные изделия, которые были вручены педагогам на праздничных мероприятиях.
Творческий коллектив ребят в настоящее время разрабатывает собственный логотип, который будет служить их визитной карточкой. Свою же задачу, как педагога-модератора данной работы вижу в поддержании успеха и обеспечении преемственности работы.
Библиографический список
- Проект SCHOOLSKILLS «Лазерные технологии» - [Электронный ресурс] - URL: https://www.schoolskills.ru/ru/school-skills-podrobnee/83-lazernye-tekhnologii [18.03.2022].
- Лазерные станки для школы, учебных классов и образовательных учреждений - [Электронный ресурс] - URL: https://winlaser.ru/put-dzhedaya/shkolnyy-stanok-lazerniy.html [17.03.2022].
- Зачем нужны станки ЧПУ для школы? - [Электронный ресурс] - URL: https://fgoskomplekt.ru/blog/frezerno-gravirovalnye-stanki-s-chpu/ [17.03.2022].