Лазерный мир

 Наумов М.М., Усачев Н.К. // Тенденции развития науки и образования. 2024. №111-1. С. 133-136.

В статье рассматриваются вопросы связанные с возможностью использования, целесообразностью и пользы применения технологии лазерной резки на уроках технологии в средней школе Российской Федерации. Также в статье отражено то, как можно использовать данную технологию для развития школьников в проектной деятельности и технологическом образовании.

Лазерная резка – это современная технология, которая открывает широкие возможности для обучения школьников на уроках технологии. Она позволяет создавать сложные и точные изделия, стимулируя интерес к изучению физики, математики и инженерного дела. Лазерная резка – это высокотехнологичный процесс, который находит широкое применение в различных сферах, в том числе в образовании. В школьной среде лазерная резка может стать мощным инструментом для обучения, творчества и практического применения знаний. Технология основана на использовании высокоинтенсивного лазерного луча, который направляется на материал, вызывая его плавление, испарение или возгорание. В зависимости от типа материала и мощности лазера, процесс резки может быть выполнен с высокой точностью и скоростью.

Основные принципы:

Сфокусированный лазерный луч: Лазерный луч сфокусирован в точку, где его энергия концентрируется. Взаимодействие с материалом: Взаимодействие лазерного луча с материалом приводит к его локальному нагреву, плавлению или испарению. Удаление расплавленного материала: Расплавленный материал удаляется с помощью газа, который подается в зону резки.

Польза применения лазерной резки в школе:

Изучение физики: Лазерная резка иллюстрирует принципы оптики, теплопередачи и электромагнитных волн.

Инженерное дело: Лазерная резка позволяет ученикам разрабатывать и создавать собственные проекты, моделировать и конструировать изделия.

Технология: Учащиеся знакомятся с современными технологиями, применяемыми в промышленности и науке.

Развитие креативности: Лазерная резка предоставляет возможность создавать уникальные изделия из различных материалов, от деревянных моделей до ювелирных украшений.

Свободное проектирование: Ученики могут воплощать свои идеи в жизнь, создавая уникальные формы и дизайны.

Развитие технических навыков: Работа с лазерным станком требует точности, планирования и знания принципов работы устройства.

Углубление теоретических знаний: Лазерная резка тесно связана с законами физики, математики и программирования, что позволяет наглядно демонстрировать их применение на практике.

Повышение интереса к науке и технике: Возможность создавать собственные уникальные изделия с помощью лазерной резки стимулирует интерес школьников к STEM- дисциплинам.

Безопасность: Современные лазерные станки оснащены системами безопасности, которые минимизируют риск получения травм.

Примеры использования лазерной резки на уроках технологии:

Создание макетов: Школьники могут создавать макеты зданий, машин, механизмов, используя лазерную резку для получения точных деталей.

Разработка 3D-моделей: Лазерная резка позволяет создавать прототипы деталей, разработанные в 3D-моделировании, что позволяет понять и исследовать принципы работы устройств и механизмов.

Изготовление декоративных элементов: Лазерная резка позволяет создавать оригинальные украшения, сувениры, элементы декора, что развивает навыки дизайна и эстетическое восприятие.

Проектная деятельность: Лазерная резка может стать основой для различных школьных проектов, где ученики самостоятельно разрабатывают и создают изделия.

Масштабирование и реализм:

• Архитектурные модели: Школьники могут создавать уменьшенные копии исторических зданий, знаменитых архитектурных сооружений или собственных проектов.
• Топографические карты: Изготовление рельефных моделей местности, с использованием лазерной резки для создания контурных линий и рельефных деталей.
• Модели транспорта: С помощью лазерной резки можно создавать детализированные модели самолетов, автомобилей, поездов, которые можно даже сделать функциональными, добавляя механические элементы.

Функциональные проекты:

• Механические устройства: Лазерная резка идеально подходит для создания деталей  для простых механических устройств, таких как рычаги, зубчатые колеса, подъемные краны и др.
• Музыкальные инструменты: Изготовление простых музыкальных инструментов, таких как флейты, кастаньеты, простейшие гитары с деревянным корпусом, вырезанным лазером.

Декоративные и художественные работы:

• Открытки и поздравительные карточки: Создание оригинальных открыток с сложным ажурным узором, вырезанным лазером.
• Шкатулки и футляры: Изготовление декоративных шкатулок и футляров с различными узорами, вырезанными лазером.
• Украшения: Создание оригинальных украшений из дерева, пластика или металла,  вырезанных лазером, что позволяет ученикам развить свои художественные навыки.

Интеграция с другими предметами:

• Биология: Создание моделей человеческих органов, растений, скелетов животных с помощью лазерной резки. История:
• Изготовление моделей исторических предметов, оружия, инструментов и архитектурных сооружений.
• География: Создание рельефных карт с помощью лазерной резки для изучения географических особенностей регионов.
• Подготовка к профессиональной деятельности: Введение в CAD/CAM: Работа с лазерным станком позволяет школьникам ознакомиться с принципами CAD/CAM систем и развивать навыки работы с компьютерным проектированием и производством.
• Инженерные профессии: Лазерная резка открывает двери к будущим профессиям в области инженерии, проектирования и производства.

Создание учебных пособий:

Модели для учебных задач: Изготовление моделей для проведения лабораторных работ по физике, химии, биологии, географии. Наглядные пособия: Создание демонстрационных материалов для уроков технологии, истории, географии и других предметов.

Безопасность и ГОСТы. ГОСТ Р 54803-2011 «Лазеры. Требования безопасности. Часть 1. Общие требования»: регламентирует общие требования к лазерным установкам, их классификации и безопасности. ГОСТ Р 52045-2003 «Безопасность труда в промышленности. Лазерная обработка материалов. Общие требования безопасности»: регламентирует требования к организации работ с лазерными установками, защите работающих от лазерного излучения.

Полное содержание статьи на https://www.elibrary.ru/contents.asp?id=69215391

Видео по теме: Лазеры в образовании. Опыт развития компетенций по лазерным технологиям в образовательном центре Лицей Сириус