Жозе Паулу Силва — основатель CodeChest Programming & Robotics в Понта-Делгада, Португалия, где он обучает детей и подростков образовательной робототехнике, программированию и 3D-моделированию. С помощью Meshy он использует 3D-модели, созданные искусственным интеллектом, чтобы помочь учащимся создавать детали роботов для 3D-печати, делая робототехнику в классе более доступной и практической.
Продвижение образовательной робототехники с помощью 3D-дизайна с использованием ИИ
В Понта-Делгада, Азорские острова, Жозе Паулу Силва создаёт нечто большее, чем просто роботов. Через CodeChest Programming & Robotics он выстроил долгосрочную образовательную траекторию в области STEM, которая ведёт учащихся от первых шагов в цифровой грамотности до продвинутого программирования, образовательной робототехники, ИИ, инженерии и цифрового производства. В его классе сочетаются программирование, электроника и ИИ-созданные 3D-модели, помогая учащимся разрабатывать и изготавливать детали роботов на 3D-принтере, что даёт им практический опыт работы с современными инженерными процессами.
Опытный педагог, преподающий 3D-моделирование с 2012 года, Жозе рассматривает 3D-дизайн как часть более широкого процесса, объединяющего воображение, прототипирование, электронику, программирование и итерации. Готовясь внедрить Meshy в учебную программу следующего года, он планирует обучать 50–80 студентов каждый учебный год, проводя их через всё более сложные проекты по робототехнике. Его цель — чтобы каждый учащийся среднего и продвинутого уровня выполнил от трёх до пяти робототехнических проектов с использованием индивидуальных деталей, напечатанных на 3D-принтере, и чтобы с помощью ИИ-дизайна они тратили меньше времени на моделирование с нуля и больше — на тестирование, доработку и решение инженерных задач.
«Я искренне верю, что инвестиции в образование — один из самых значимых способов, которыми ИИ-компания может внести вклад в будущее.» — Жозе Паулу Силва
Препятствия для функционального 3D-моделирования в образовательной робототехнике
До использования Meshy Жозе сталкивался с одной и той же проблемой во многих проектах по робототехнике. У учащихся часто были креативные идеи для роботов, индивидуальных корпусов, креплений датчиков и механических компонентов, но им было трудно превратить эти концепции в функциональные 3D-модели, которые можно было бы реально напечатать и собрать в классе.
Традиционные САПР, такие как Blender и Tinkercad, по-прежнему необходимы для изучения основ проектирования, но они также создают крутую кривую обучения для новичков. Учащиеся должны понимать масштаб, размеры, допуски, пригодность для печати и то, как детали размещаются вокруг плат Arduino, контроллеров Micro:bit, двигателей и датчиков, прежде чем они смогут создавать пригодные для использования детали роботов, напечатанные на 3D-принтере. Создание даже простого индивидуального компонента может занять у новичков от двух до четырёх часов в традиционном программном обеспечении САПР.
Основываясь на первоначальном тестировании Meshy, Жозе считает, что генерация с помощью ИИ может сократить этот первый этап моделирования до нескольких минут, позволяя учащимся тратить значительно больше времени на уроке на доработку дизайна, интеграцию электроники и тестирование прототипов. Он также ожидает, что учащиеся смогут выполнить в два-три раза больше итераций проектирования в течение одного занятия — что даст им больше возможностей экспериментировать, устранять неполадки и улучшать свои инженерные решения через практическое обучение.
От эскиза к деталям роботов для печати с помощью Meshy
Жозе открыл для себя Meshy в поисках более быстрого способа поддержки всё более сложных проектов по робототехнике и электронике. По мере того как работа учащихся расширялась до Arduino, Micro:bit, 3D-печати и нестандартных механических систем, ему требовался инструмент, который помог бы учащимся создавать функциональные стартовые точки, не требуя каждый раз начинать проект с пустого рабочего пространства для моделирования.
Сегодня учащиеся следуют простому рабочему процессу с использованием ИИ, чтобы превратить идеи в функциональные компоненты робототехники:
- Эскиз идеи — Учащиеся определяют задачу в области робототехники и рисуют эскизы концепций для таких деталей, как крепления датчиков, корпуса для Arduino и Micro:bit, кронштейны двигателей, шестерни, роботизированные руки или структурные рамы.
- Создать 3D-модель с помощью ИИ — Meshy превращает эти концепции в редактируемые 3D-модели, которые служат отправной точкой для проектирования.
- Доработка для функциональности — Студенты корректируют размеры, точки крепления и другие детали, чтобы обеспечить совместимость с реальной электроникой и механическими системами.
- Подготовка к 3D-печати — Модель импортируется в программу-слайсер, где оптимизируются настройки печати перед изготовлением.
- Печать и сборка — Готовые детали печатаются на 3D-принтере, объединяются с электроникой, моторами и датчиками, а затем собираются в работающих роботов.
- Программирование и итерации — Студенты пишут код, тестируют производительность, выявляют улучшения и дорабатывают как аппаратную, так и программную часть в ходе нескольких циклов проектирования.
Для Хосе именно редактируемая отправная точка имеет наибольшее значение. Вместо того чтобы тратить часы на создание каждой формы с нуля, студенты могут сосредоточиться на инженерных решениях, механической функциональности и творческом решении задач, одновременно изучая основы цифрового производства.
Создание маскота CodeChest как долгосрочного учебного проекта
Помимо функциональных компонентов робототехники, Meshy также помогает формировать идентичность всей инициативы CodeChest Programming & Robotics. Используя Meshy 6, Хосе создал первоначальный дизайн робота-маскота CodeChest, который станет повторяющимся проектом для разных возрастных групп. Маскот воплощает философию программы: обучение через созидание, итерации и владение.
Младшие дети будут собирать и украшать свои собственные версии робота, развивая креативность и базовые инженерные навыки через практические занятия. По мере продвижения старшие ученики будут перестраивать маскот в Meshy, перепроектировать его компоненты, добавлять электронику и, в конечном итоге, программировать новые модели поведения, которые сделают его мобильным и потенциально разумным.
Проект служит не просто классным персонажем. Он создает общий учебный опыт, который развивается вместе со студентами по мере их перехода от вычислительного мышления и образовательной робототехники к ИИ, программированию и цифровому производству.
Для Хосе маскот CodeChest олицетворяет будущее STEM-образования: единый проект, который объединяет проектирование с помощью ИИ, 3D-печать, электронику и программирование в один непрерывный процесс обучения. Вместо потребления технологий студенты становятся активными создателями, способными превращать идеи в системы, которые они полностью понимают и контролируют.
дизайн «CodeChest»
Более быстрое 3D-прототипирование для классных проектов по робототехнике
Наибольшее влияние Meshy на рабочий процесс Хосе оказывает скорость на этапе концепции. Сокращая время, необходимое для создания первоначальных моделей, Meshy помогает студентам быстрее перейти к тем этапам, где происходит более глубокое обучение: инженерные решения, интеграция электроники, программирование, физические испытания и поиск неисправностей. Вместо того чтобы тратить много времени на построение исходной CAD-модели, студенты могут раньше приступить к оценке функциональности.
Это также снижает порог входа в 3D-проектирование. Новички, которых в противном случае могли бы испугать геометрия, измерения, допуски или сложность программного обеспечения, получают более доступный способ участвовать в создании робототехники. Сгенерированные Meshy модели могут служить высококачественной основой, которую студенты дорабатывают до пригодных для печати функциональных компонентов, делая путь в 3D-моделирование более доступным и менее пугающим. Не менее важно, что более быстрый старт открывает больше пространства для итераций. Студенты могут исследовать несколько идей перед печатью, сравнивать направления проектирования и тестировать альтернативы с меньшими затратами. В условиях образовательной робототехники это означает больше возможностей учиться через эксперименты, а не застревать на самых ранних этапах моделирования.
Внедрение дизайна с помощью ИИ в учебную программу STEM
Хосе уже готовится более формально интегрировать Meshy в свою предстоящую работу. В его планы входит создание учебных пособий, планов уроков и примеров робототехнических проектов на основе Meshy, тестирование сгенерированных моделей в процессах 3D-печати в классе и использование его в рамках запуска мероприятия CodeChest в сентябре. В его долгосрочной траектории STEM, Meshy представляет собой нечто большее, чем просто более быстрый инструмент моделирования. Это практичный способ внедрить дизайн с помощью ИИ как часть более широкого учебного процесса — такого, который помогает студентам превращать идеи в реальные, пригодные для тестирования робототехнические проекты, одновременно укрепляя креативность, техническое понимание и уверенность.
