В статье рассматриваются 3D-технологии, а также их возможности использования в начальной школе. Автор дает определение понятиям «3D-моделирование», «3D-принтер», «3D-ручка»; раскрывается сущность использования данных устройств в образовательных организациях. Приведены примеры использования элементов 3D-моделирования на уроках окружающего мира, в частности, по темам внеурочных занятий, связанных с Космосом.
Ключевые слова: 3D-моделирование, 3D-принтер, 3D-ручка, окружающий мир, младшие школьники.
The article discusses 3D-technologies, as well as their possibilities of use in primary school. The author defines the concepts of «3D-modeling», «3D-printer», «3D-pen»; reveals the essence of the use of these devices in educational organizations. Examples of the use of 3D-modeling elements in the lessons of the surrounding world, in particular, on the topics of extracurricular activities related to Space, are given.
Keywords: 3D-modeling, 3D-printer, 3D-pen, the surrounding world, junior schoolchildren.
В настоящий момент мир быстро меняется, и школьники должны обладать не только знаниями, умениями и навыками, но ещё уметь организовывать свою деятельность, искать, обрабатывать и применять информацию. Использование интерактивных средств обучения на уроках — это применение специальных обучающих программ, которые помогают каждому ученику в доступном для него темпе проходить учебный материал, осваивать его и демонстрировать результат своей работы. 3D-моделирование является средством формирования универсальных учебных действий; оно помогает интенсивно развивать детское познание, а также в интересной форме знакомить учащихся с окружающим их миром.
3D-моделирование — это процесс создания объемных виртуальных моделей любых объектов, позволяющий максимально точно представить форму, размер, текстуру объекта, оценить внешний вид объекта [1, с. 20]. Можно сказать, что под 3D-моделированием понимается ситуация, когда человек берет реальный или вымышленный объект и создает его в компьютере.
Существует два вида моделирования:
– Полигональный.
За основу полигонального вида моделирования берется полигон. Эта плоскость, которая состоит из нескольких вершин, выделенных красным цветом, которые соединены ребрами черного цвета. Совокупность полигонов называется сеткой. Её можно редактировать в любом месте, произвольными способами. Для этого необходимо выбрать вершину, ребро или полигон. Данный вид моделирования подходит для виртуальной реальности и 3D-принтера.
В образовательных организациях учителя начальных классов могут установить на рабочий компьютер соответствующие программы, которые позволят им в подходящий момент на уроке пользоваться возможностями полигонного моделирования. Например: знакомя школьников с Солнечной системой, учитель может вывести на интерактивную доску свой экран компьютера и показать классу, какие бывают планеты, а также какими свойствами они обладают.
В начальных классах можно использовать одно из направлений моделирования — полигонное конструирование из бумаги. Данную работу можно начинать проводить с 1 класса, постепенно увеличивая сложность заданий. Положительными чертами этого направления моделирования является то, что не требуется большого количества вспомогательного материала, а также данная деятельность помогает реализовать образовательные и развивающие задачи.
На уроках или во время внеурочной деятельности учитель может рассказывать теоретический материал о космосе, а далее предложить ученикам выполнить модель того или иного космического явления. Постепенно усложняя задания, педагог может предлагать ученикам чертежи и схемы для дальнейшего конструирования объектов, стремясь создавать детализированные модели. Таким образом, ученики будут расширять свой кругозор, знакомиться с различными объектами и явлениями окружающего мира.
– Параметрический.
Он подходит для промышленного моделирования, однако элементы данного вида моделирования можно использовать в образовательной деятельность. Работа происходит путем создания эскизов и дальнейшего занятия с ними. Создается математическая модель с нужными параметрами, изменяя которые можно создавать различные комбинации модели и тем самым избегать ошибок внося необходимые корректировки. Параметрический вид является старым и простым способом проектирования деталей и механизмов.
Сегодня в образовательных организациях учителя стали активно использовать такие технологии трехмерного изображения, как 3D-принтер и 3D-ручка. Это обусловлено тем, что в процессе работы с 3D-технологиями школьники одновременно занимаются теорией и практикой. Информацию, которую они получают из разных источников, ученики могут визуализировать, представить в реальной модели, чтобы рассмотреть объект с разных сторон.
3D-принтер — это устройство, которое позволяет из различных материалов создавать настоящие объекты [2, с. 207]. Данное оборудование выпускают под различные задачи и виды работы. В школах часто устанавливают 3D-принтеры Hercules. Он предназначен для послойного наполнения пластика за счет чего происходит создание каких-то объемных моделей. Его отличительными чертами является то, что данный принтер тихо работает, но при этом у него высокая производительность.
На уроках по окружающему миру учитель может предлагать младшим школьникам различные задания, которые будут связанны с 3D-печатью. Например, изучая флору и фауну той или иной природной зоны Российской Федерации, педагог может предложить ученикам придумать животного, которое смогло бы жить в заданной местности. Школьники должны будут нарисовать данного зверя, продумать все его черты и признаки, составить ему описание, спланировать речь для представления своей работы. Далее на внеурочном занятии школьники вместе с учителем могут перенести рисунок в программу для 3D-принтера и распечатать данный объект. На следящем уроке по окружающему миру младшие школьники в индивидуальной форме могут представить своих животных, рассказывая, какими признаками обладают их звери для того, чтобы они смогли выжить и комфортно существовать в той или иной природной зоне.
Готовясь к урокам по окружающему миру в начальных классах, учитель может на 3D-принтере печатать различный вспомогательный материал, который впоследствии он сможет давать в руки школьникам. Так, ученики будут не только слушать учителя, читать материал и смотреть различное тематическое видео, но ещё смогут тактильно познакомиться с явлением, рассмотреть его параметры, структуру и др.
В образовательных организациях активно используют ещё один элемент 3D-моделирования — 3D-ручка (инструмент для рисования пластиком, позволяющий создавать трехмерные объекты в воздухе) [2, 208].
Рисование 3D-ручкой — популярная технология, в которой для создания объёмных изображений используется нагретый биоразлагаемый пластик. Застывающие линии из пластика можно располагать в различных плоскостях, таким образом, становится возможным рисовать в пространстве. Существует два вида 3D-ручек: холодные и горячие. Первые печатают быстро затвердевающими смолами — фотополимерами. «Горячие» ручки используют различные полимерные сплавы в форме катушек с пластиковой нитью [1, с. 24].
Педагог перед началом использования 3D-ручки должен провести инструктаж по технике безопасности, чтобы школьники понимали, как надо вести себя с данным инструментом, как его чистить. Оптимальным возрастом начала работы с 3D-ручкой считается 8–9 лет.
Рисование 3D-приучает мыслить не в плоскости, а пространственно. Пробуждает интерес к анализу рисунка.
3D-ручка развивает у ребенка ощущение цвета и гибкости материалов, воображение, мелкую моторику, пространственное мышление, мотивирует заниматься творчеством, а с другой стороны, дети учатся работать с высокими технологиями. Устройство может пригодиться на уроках окружающего мира, математики, изобразительного искусства и труда. При помощи 3D-ручки можно изготавливать сувениры, открытки, модели статуй, модели космической системы и т. д. Данным предметом рисуют по трафарету, на бумаге, а также в пространстве.
Таким образом, использование 3D-технологий, в образовательном процессе способствует развитию фантазии, способствует развитию абстрактного мышления, навыкам проектирования, а также ряду других актуальных способностей, которые необходимы в мире информационных технологий.
Педагог может использовать 3D-ручку при изучении различных тем, связанных с окружающим миром. Например: когда школьники будут знакомиться с зарубежными странами, учитель может предложить, чтобы ученики сделали предметы, которые у них ассоциируются с этими государствами, потом представив их всему классу. Изучая темы, связанные с экологией, учитель может предложить школьникам сделать объекты, которые помогали бы людям беречь окружающую природу. Важно, чтобы младшие школьники не только делали предметы при помощи 3D-ручки, но ещё и продумывали демонстрацию своей работы, писали текст, в котором раскрывали особенности того или иного объекта и т. д.
Деятельность класса учитель может организовывать как в индивидуальной, так и в групповой форме. Возможно предоставить школьникам возможность самостоятельного распределения на пары. Все это будет положительно влиять на формирование универсальных учебных действий. Также работу можно проводить с использованием 3D-моделирование на уроках, во внеурочное время, на кружках или дома; очно или в дистанционном формате.
Современные 3D-технологии обучения предоставляют учителям начальной школы новые возможности в плане знакомства и исследования астрологических явлений. 3D-ручка, принтер, полигональное конструирование из бумаги — могут служить инструментами, которые будут мотивировать учеников к познанию нового материала, станут помощниками в освоении окружающего мира, а частности темы Космоса. На практических уроках младшие школьники могут с помощью 3D-ручки создавать модели небесных явлений. Привлечение различных 3D-технологий разнообразит учебный процесс и позволит школьникам получить всестороннее развитие. Таким образом, актуальность использования 3D-моделирования заключается в том, что оно способствует формированию целостной картины мира у школьников.
Литература:
- Ланг Н. В., Шляхова М. М. Новые направления использования 3D — моделирования / Н. В. Ланг, М. М. Шляхова // Интерэкспо Гео-Сибирь. — 2020. — № 1. — Т. 6. — С. 205–209.
- Можаров М. С., Можарова А. Э. Обучение младших школьников 3D-моделированию / М. С. Мажаров, А. Э. Мажарова // Сибирский педагогический журнал. — 2017. — № 2. — С. 20–25.
