Реализация модуля «3D-моделирование, прототипирование и макетирование» на уроках технологии в средней школе

Актуальность темы обусловлена следующими факторами:

во-первых, обучение в школах должно ориентироваться на требования современной действительности; на сегодняшний день, каждый человек должен уметь грамотно представлять информацию и иметь представление о том, как построить и представить информационную модель;

во-вторых, 3D-моделирования способствует развитию мотивационных,  когнитивных, творческих и коммуникативных навыков обучающихся.

в-третьих, реализация модуля предоставит возможность школьникам участвовать в интересных научных проектах, охватывающих области технологии и проектирования.

В рамках исследования было выявлено противоречие между возможностями и требованиями современного мира к уровню технологической подготовки выпускников школ и содержанием школьного учебного предмета «Технология». Технологическое образование в школе характеризуется значительной теоретизацией и рассогласованностью спроса на рынке труда и результата образования. Особого внимания заслуживает состояние учебно-материальной базы технологии в школах.

Отсюда сформулирована проблема исследования. Обучение в школе, зачастую, продолжает реализовываться в устоявшемся режиме, отсутствует соответствие  изменениям в технологическом укладе современного общества.

Цель исследования:  изучить опыт реализации модуля «3D-моделирование, прототипирование и макетирование» на уроках технологии с последующей модернизацией содержания учебного предмета «Технология».

3D-моделирование – это процесс создания  объекта в моделируемом трехмерном пространстве, его визуализация и анимация. В школах технологии   3D-моделирования применяют:  при проведении 3D-уроков, физического    или    химического  эксперимента, при создании    обучающимися    на уроках  3D-моделей  или 3D-изображений.

Прототипи́рование – технология, позволяющая в короткий срок создать прототип (физическую модель объекта по виртуальной модели). Реализуется следующим образом: в специальной программе модель разбивается на тонкие слои в поперечном сечении и за счет послойного наращивания происходит построение детали до получения заданной модели.

В образовательном процессе, прототипирование представляет возможным для обучающихся наблюдать и разрабатывать самому весь цикл по созданию прототипа: от проектирования до изготовления. Этот процесс очень интересен школьникам, увлекает их и помогает развивать творческие способности.

Макетирование – процесс создания объемного изображения, позволяющего определить параметры, размеры и пропорции поверхностей. В образовательном процессе макетирование предполагает приобретение обучающимися практических навыков объемного представления проектного замысла в трехмерном пространстве.

В результате исследования были сделан вывод о том, что реализация модуля «3D-моделирование, прототипирование и макетирование» способствует формированию самостоятельности, умения использовать проектные технологии, их профориентации   на   инженерные   и   технические   специальности.  Овладение основами прототипирования позволяет сделать первые шаги в области конструирования, а это открывает дополнительные возможности для проектного обучения. Таким образом, внедрения технологий 3D-моделирование в школьное обучение, в перспективе, способствует решению проблем дефицита специалистов в области инженерии и IT-технологий.

Кроме того, освоение возможностей 3D-моделирования имеет преимущества не только для учеников, но и для учителя, который может создавать трёхмерные наглядные средства обучения, которые будут интересны, понятны и сделают процесс обучения более эффективным. Ученики имеют возможность работать с виртуальной моделью: рассматривать ее с любой точки обзора и преобразовывать ее. При этом изучаемый объект (модель) будет отличаться высокой реалистичностью трехмерного изображения. 

Однако существуют и сложности, в реализации данного модуля в большинстве современных школ:

Во-первых, не укомплектованность образовательных учреждений компьютерным оборудованием, на котором было бы установлено соответствующее программное обеспечение.

Во-вторых, необходимость профессиональной переподготовки большинства школьных учителей с целью формирования у них умений работы в соответствующих программах по 3D-моделированию.

В-третьих, не разработана единая примерная программа реализации модуля «3D-моделирование, прототипирование и макетирование», отражающая его содержание, количество часов, тематическое планирование, возраст обучающихся и планируемые результаты выпускников.

В-четвертых, создание 3D-моделей отличается высокой трудоемкостью.

Несмотря на все сложности, очевидна перспективность реализации модуля как основы овладения навыками будущей профессии, а также как средство обучения с широким уровнем освоения межпредметных связей,  позволяющим повысить уровень овладения знаниями по точным дисциплинам, таким как геометрия, физика, информатика и т.д.