3D моделирование как часть современного образования
3D моделирование как часть современного образования
Авторы: Острожный Александр Сергеевич
ГБОУ "Школа имени В.А. Молодцова № 285", г. Москва
и Хоменков Михаил Сергеевич
ГБОУ "Школа № 1583 имени К.А. Керимова", г. Москва
Аннотация: В данной статье рассматривается вопрос внедрения 3D моделирования как части образовательного процесса. Рассматривается важность, способы обучения и плюсы трехмерного моделирования в образовании.
Ключевые слова: 3D моделирование, САПР, образование, обучение 3D, современное образование.
В условиях современного быстро меняющегося мира необходимость в хорошо подготовленных, устойчивых психологически и способных к принятию новых вызовов и решению быстро меняющихся задач кадров становится все более и более очевидной. Более того, во многих профессиях существует острый дефицит таких работников. Особенно это касается инженерного направления, где дефицит квалифицированных специалистов составляет несколько десятков тысяч человек (по данным Ассоциации инженерного образования). Как же исправить эту проблему? Мы считаем, что фундаментом для решения проблемы кадрового дефицита может стать современная школа и современный учитель, который владеет современными технологиями обучения детей. Одной из таких технологий и является 3D моделирование.
Еще великий русский педагог Константин Дмитриевич Ушинский отмечал, что «детская природа требует наглядности», а современные технологии 3D моделирования не только предоставляют огромные возможности для наглядного обучения, но и позволяют ребенку почувствовать результат своего труда не просто в качестве правильного решения поставленной задачи, а в виде реального продукта будь то собственноручно созданная сложная 3D модель или макет какого-либо предмета. К тому же современные ученики существенно отличаются от предшествующих поколений как с точки зрения их образа жизни и интересов, так и с точки зрения подхода в процессе обучения.
Актуальность исследования. В наше время технологии трехмерного моделирования используются во многих сферах человеческой деятельности. Этим и обусловлена повышающаяся значимость технологий трехмерной графики для школьного образования.
Кроме того, использование 3D моделирования на уроках (например, уроках технологии) не только позволит повысить навыки пользования компьютером у учащихся, развить их кругозор и пространственное мышление, но и обладает большим кол-во метапредметных связей, упор на которые делается во ФГОС последнего поколения. Так 3D модели реальных объектов могут служить в качестве иллюстрации для докладов, презентаций или проектов учащихся, использоваться для демонстрации различных процессов и явлений на уроках географии, биологии, химии и т.д.
Еще одним несомненным плюсом трехмерного моделирование является тот простор для творчества, который оно предоставляет. У учащихся нет ограничений таки как, например, набор деталей в конструкторе, и они могу создавать абсолютно любые объекты, как угодно изменять их форму и создавать на их основе новые более сложные 3D объекты.
Помимо вышеперечисленного, обучение 3D моделированию способствует повышению мотивации к учебе, так как такие занятия необычны, современны и очень интересны для учащихся, а также развивают аналитические навыки детей, так как далеко не все и всегда будет получаться с первого раза и перед ребенком встанет задача поиска нестандартных путей решения поставленной задачи.
Также 3D модели – это неотъемлемый элемент при проектировании интерьеров, архитектурных моделей, различных транспортных средств и механизмов, что делает особенно актуальным изучение 3D моделирование в пред профильных классах и классах проектов «Инженерный класс в Московской школе» и «IT класс в Московской школе».
Основная цель исследования – научить учащихся основным методам 3D моделирования на примере учебной версии отечественной САПР (системы автономного проектирования) Компас 3D.
Исходя из цели исследования нами были определены следующие задачи:
1. Изучить имеющуюся периодическую и научную литература по теме исследования
2. Познакомить учащихся школы с программой Компас 3D, ее основными возможностями и инструментами.
3. Отработать с учащимися процесс создания несложных и усложненных 3D моделей
4. Развить их дизайнерские, креативные способности и навыки пространственного мышления.
5. По итогам обучения провести опросы в формате анкетирования с целью выявления изменений, полученных в ходе исследовательской работы.
6. Подготовить выводы и рекомендации исходя из полученных данных
Объектом исследования стало внедрение 3D моделирования в учебный процесс в рамках уроков технологии. Предметом исследования был процесс изучения технологий 3D моделирования на примере программы Компас 3D учебная версия.
Гипотезой исследования было принято следующее утверждение: «Обучение основам 3D моделирования в рамках уроков технологии в средней школе позволит учащимся развить навыки работы с компьютером и творческое мышления, а также будет способствовать их дальнейшей профориентации».
В силу малого распространения на уровне обучения 3D моделированию на уровне школы данное исследование обладает необходимой новизной не только с теоретической, но и практической точки зрения, т.к. может использоваться в качестве методических рекомендации при организации подобного обучения в рамках школы. Результаты исследования могут быть использованы не только на уроках технологии, но и в рамках таких дисциплин как математика, геометрия, черчение, информатика и ряде других.
С какими проблемами при внедрении 3D моделирования в образовательный процесс могут столкнутся учителя? Во-первых, это материально техническая база. САПР (системы автономного проектирования) достаточно требовательные к ресурсам компьютера программы, поэтому в первую очередь необходимо убедится в наличии достаточно современного компьютерного оборудования в школе.
Второй аспект, это выбор программного обеспечения (далее ПО) для работы с учащимися. Сейчас на рынке представлен достаточно богатый выбор различного ПО для 3D моделирования, но далеко не все представленные программы подходят по ту или иную возрастную категорию. Так к примеру, активно используемая в рамках дополнительного образования программа TinkerCad благодаря своему простому и наглядному интерфейсу, а также упрощенному процессу создания 3D моделей отлично подходит для начала обучения 3D моделированию и работе с младшими школьниками.
Программа Компас 3D изначальна была создана уже как профессиональный инструмент и активно используется в работе реальных конструкторских бюро и специалистов инженерной направленности поэтому знакомство с ней лучше начинать уже на уровне средней школы и использовать для этого специальную учебную версию запросить бесплатную лицензию, на которую образовательная организация может у разработчика ПО. Также обучение возможно и с помощью САПР Blender, которая поставляет в рамках базового пакета программа школьной операционной системы «М ОС», но в виду ее больше сложности как с точки зрения базовых операций, так и интерфейса работу с ней начинать стоит уже с более взрослыми учащимся, которые познакомились и обработали базовые принципы работы с системы автономного проектирования на более простых для освоения программах.
Третье, о чем хотелось бы поговорить, это формат построения занятий. Если на начальных этапах работы вполне применима стандартная фронтальная техника работы, в рамках которой учащиеся знакомятся с интерфейсом программы, познают базовые принципы 3D моделирования и учатся создавать простейшие 3D объекты, то по мере усложнения задания и расширения изученных навыком и инструментов для работы рекомендуется смещения акцента в стороны индивидуальной, творческой и проектной деятельности. Возможна также организация работы в небольших группах, в рамках которых учащиеся совместно работают над решением поставленной задачи, распределят роли в командной работе и совместными усилиями готовят конечный продукт.
Апробация, разработанная методики в рамках уроков технологии в 5-7 классах и последующее анкетирование учащихся показало правильность выдвинутой гипотезы. Большинство опрощенных учащихся показали высокий уровень заинтересованности в продолжение обучения 3D моделированию, улучшил не только навыки творческого, пространственного и аналитического мышления, но и повысили свои результаты по смежным предметам таким как информатика, геометрия, математика. Многие из опрощенных ребята высказались за включение раздела 3D моделирования в школьный курс предмета «Информатика». Также часть ребят задумались о самостоятельном совершенствовании полученных в ходе занятии навыков и с целью получения в будущем профессии специалиста по трехмерной графики, проектировщика, инженера конструктора и смежных специальностей.
В заключение мы можем отметить, что обучение 3D моделирования в рамках общеобразовательной школы:
1. Позволяет на ранних этапах познакомить учащихся с инженерными профессиями.
2. Помогает определиться с профессиональной ориентацией и социализироваться в обществе через практическую профессиональную деятельность.
3. Дает детям возможность учувствовать в интересных связанных с жизнью проектах, которые охватывают многие области современных технологи и современной науки.
4. Способствует повышению качества инженерного образования в образовательных организациях.
5. Помогает развивать инновационные методы преподавания многих классических школьных дисциплин таких как информатика, технология, геометрия, география и т.д.
