3Д - технологии в образовании

Высокие технологии с каждым годом проникают все глубже и глубже в нашу повседневную жизнь общества. Мультимедийные, интерактивные, мобильные и 3D-технологии создали так называемый Digital-мир с новыми возможностями коммуникаций и современной цифровой средой, которая стала «родной» и привычной для нынешних учеников.

Более 95% российских школьников обладают различными современными высокотехнологическими «гаджетами»: компьютерами, планшетами, смартфонами с круглосуточным доступом к интернету.

Могла ли остаться в стороне российская система образования?

Ответ очевиден. Учебный процесс в настоящее время не обходится без использования интерактивного и мультимедийного оборудования. Вместе с тем, высокая скорость развития технологий и соответственно их короткий цикл жизни ставят перед образованием новые вызовы в борьбе за привлечение и удержания внимания учеников к процессу обучения. Современным направлением в образовательных технологиях, отвечающим всем требованиям и обладающим огромным потенциалом является 3D-технология.

Данная технология позволяют разнообразить привычные уроки и внеурочные занятия, сделать образовательный процесс эффективным, интересным и визаульно-объемным. Применение 3D-контента в классе дает возможность наглядно объяснять учащимся школьную программу, что способствует полному «погружению» в тему изучаемого предмета и позволяет мобильно переходить от целой структуры к отдельным ее элементам и наоборот.

Пользователи 3D имеют высокие возможности для детального изучения различных внешних и внутренних характеристик таких моделей, как нервная или пищеварительная система. Учащиеся могут самостоятельно разъединять мышцы по слоям и проникать внутрь клетки, убирать внешние оболочки для детального изучения внутренностей объекта, а также ставить собственные метки на отдельные части для более глубокого изучения объекта. Интерактивность является важным методом обучения, так как биологические объекты и химические или физические процессы очень трудно визуализировать.

Сегодняшний день заставляет по-новому взглянуть на мир, представляемый нам с помощью разного рода технических и научных достижений. Применение в практике таких современных технологических новинок в образовательной деятельности, даст возможность эффективнее предоставлять тот или иной материал, который невозможно продемонстрировать в реальности.

Среди педагогов, есть учителя – новаторы, которые внедряют новые технологии и пытаются нести их в более широкие массы, но в результате всегда натыкаются на стену непонимания и неодобрения.

Сегодня на педагогов обрушивается большой поток современных технологических новинок, научных инноваций, начиная с нанотехнологий, заканчивая банальными информационно-коммуникационными технологиями, которые оказывают влияние, как на все области преподавания.

Хотелось бы обратить внимание на процессы визуализации в образовании, а точнее на процесс представления графической информации. Сегодня трехмерное моделирование (или 3D-моделирование) уже не является новинкой, но еще 5–7 лет назад бурно шли споры среди педагогов-теоретиков и практиков: нужна ли эта технология, и как её применять. Время решило всё само и показало нужность и эффективность данного направления визуализации. Теперь педагогам-методистам приходится разрабатывать и придумывать различные методики и технологии для применения 3D-моделей и объектов в образовательном процессе, и никто не задаёт вопрос: «Зачем это нужно?» [1; 5; 6].

Но прогресс не стоит на месте и предлагает новые технологии на вооружение педагогам-новаторам. Выходит на новый виток технология быстрого прототипирования (RP - rapid prototype), которая начала развиваться всего лишь 5 лет назад, но из-за дороговизны оборудования оставалась уделом только крупных коммерческих предприятий [4]. Сегодня данные технологии создания прототипа изделия значительно подешевели и «шагнули» за рамки предприятий в повседневное использование и, что закономерно, в образовательное учреждение.

С внедрением и применением устройств быстрого прототипирования стало возможным смоделировать полный цикл создания любого изделия, проиллюстрировать жизненный цикл от этапа проектирования до этапа изготовления. Увидеть будущую модель, а в некоторых случаях и реальную не только на экране монитора, но и в твердой копии – что является бесценным подспорьем для преподавателя как в области развития наглядности учебного процесса, так и в области мотивации и в процессе овеществления продуктов труда.

Рассматривать применение технологии быстрого прототипирования в образовании можно с разных точек зрения: педагогической, методической и технологической. Технология прототипирования заключается в использовании 3D-принтера, для создания прототипа любого объекта.

В поддержку применения данной технологии в образовательном процессе выступают Федеральные государственные стандарты нового поколения [2]. Если рассматривать требования к подготовке будущих выпускников, то можно увидеть во ФГОСах те компетенции, которые отвечают за формирование вышеупомянутых знаний.

Использование 3D-принтеров «тянет» за собой целую вереницу необходимых знаний в моделировании, физике, математике, программировании. 3D-печать – это мощный образовательный инструмент, который может привить ребёнку привычку не использовать только готовое, а творить самому.

Вот две основные выгоды, которые имеет образование от внедрения данной технологии в образовательный процесс:

· учитель сам создаёт трёхмерные наглядные пособия, без которых сложно понять материал;

· учащиеся могут самостоятельно разрабатывать 3-Д модели и воплощать их в жизнь с помощью своих конструкторских и дизайнерских идей.

Когда 3D-принтер в российской школе станет таким же привычным инструментом, как компьютер или интерактивная доска? На этот вопрос нельзя дать конкретного ответа, но в некоторых образовательных учреждениях Тюменской области уже появились кружки «Школа одаренных», где на занятиях используется 3D-принтер.

Астраханские школьники тоже используют 3D-печать в Региональном школьном технопарке от Астраханского инженерно-строительного института. Эта организация работает со школами Астраханской области, и увлечённые технологиями дети имеют шанс приобщиться к высоким технологиям, работая над групповыми проектами по робототехнике и дизайну.

Пионеры в деле приобщения детей и взрослых к 3D-печати – хакспейсы (hackerspace), создают специальные творческие пространства для тех, кто увлечён высокими технологиями: электроникой, IT, роботами и т.д. Такие пространства есть уже в крупных городах Российской Федерации, таких как Москва, Санкт-Петербург, Казань, Екатеринбург. Например, в Екатеринбурге прошёл городской техномарафон по сборке 3D-принтеров, организованный хакспейсом «MakeItLab». Такой марафон прекрасно доказывает и детям и родителям, а также учителям, что технология, которая многим кажется сказкой, на самом деле может быть освоена каждым.

Естественно и город Абакан не обошелся без появления 3D – принтера в школе. В этом году в рамках итогового индивидуального проекта, учащийся 9 класса Белостоков Павел, под моим руководством, собрал 3D-принтер. На следующий год мы планируем использовать 3D- печать на уроках, внеурочных занятиях и внеклассных мероприятиях. Реализовывать и воссоздавать процессы, которые невозможно увидеть.