3D-моделирование и прототипирование во внеурочной деятельности учащихся в школе
3D-моделирование и прототипирование во внеурочной деятельности учащихся в школе
Аннотация.
В статье автором рассмотрен вопрос применения 3D-прототипирования в образовательном процессе. Сегодня технология 3D-печати стала доступной для большинства образовательных учреждений. Использование во внеурочной деятельности способствует переориентации учащихся с виртуальной среды на исследование реального мира, разработки собственных материальных предметов, формированию инженерной компетенции, развитию творческих способностей, математического мышления, ранней профориентации. Новые стандарты требуют от государственной образовательной системы разработки принципов освоения основ проектной деятельности, в частности, обретения инженерных навыков. 3D-прототипирование позволяет по-новому применить технологию проектного обучения во внеурочной деятельности. Разработка и внедрение программ внеурочной деятельности в форме проекта ориентируют учащихся на развитие коммуникативных навыков, креативного мышления, интереса к обучению, приобретение навыков пространственного мышления и понимания конверсии 2D в 3D, проявлению самостоятельности в выполнении заданий и самоорганизации. В качестве объекта исследования выступает 3D-моделирование и прототипирование. Представленные результаты получены посредством первичного содержательного контент-анализа тематической научной литературы, обобщения и структурирования собранной информации в единую систему. Основные методы исследования представлены совокупностью общенаучных (описание, сравнение, обобщение) и частно-научных (описательный контент-анализ) методов. Научная новизна заключается в описании этапов введения технологии 3D-печати в образовательный процесс. Автором рассмотрена возможность применения технологий объёмной печати во внеурочной деятельности учащихся основного общего образования. По итогам проведенного исследования определено содержание педагогического обеспечения процесса применения технологии 3D-прототипирования в общеобразовательный процесс во внеурочной деятельности.
Ключевые слова: инженерное образование, 3D-принтер, прототипирование, моделирование, пространственное мышление, проектная деятельность, ФГОС, внеурочная деятельность, общее образование, инженерная компетенция
Постановка проблемы
Всероссийский центр изучения общественного мнения (ВЦИОМ) в 2018 году провёл исследование по определению профессий, которые граждане России считают наиболее престижными. Так наиболее привлекательной является профессия врача - 26% респондентов, тогда как только 8% респондентов предпочли профессию инженера. Стоит отметить, что в 2006 году инженерную деятельность считали привлекательной всего лишь 2%. Сегодня более четверти россиян (28% респондентов) утверждают, что на их выбор профессии повлияли «собственные интересы и увлечения», однако, 23% респондентов (в возрасте 18-24 года) признались, что так «сложились обстоятельства» [2]. По данным исследования, проведенного А. В. Меренковым и др., только у 43% абитуриентов имеется возникшая в школе потребность в получении инженерного образования (при этом, указанная потребность возникла в последние 1-2 года обучения), у 40% абитуриентов выявлено желание получить любое техническое образования. По другим данным, предоставленным авторами, лишь порядка 14% абитуриентов определились со своей будущей инженерной специальностью до 8-9 класса школы [13]. Приведенные сведения наглядно свидетельствуют о том, что инженерное образование, осуществляемое в профильных классах, не решает проблем с профессиональной ориентацией. Здесь затронут значимый вопрос о гранях профориентационной работы, которая предусматривает как раннее выявление способностей обучающихся с рекомендацией получения соответствующих им специальностей, так и раннюю работу по развитию выявленных качеств и свойств личности. В этой связи, следует подчеркнуть важность профориентационной функции инженерной деятельности.
Формулировка цели исследования
Современная российская образовательная система, находясь в процессе модернизации, обусловленном введением нового Федерального государственного образовательного стандарта основного общего образования (ФГОС) второго поколения, ориентирована на развитие у учащихся креативного и критического мышления, мотивации на творчество и инновационную деятельность, способность к проектной деятельности. Сегодня достаточно актуальной представляется необходимость формирования инженерной компетенции у учащихся основного общего образования с целью ранней профориентационной работы. За последние несколько лет технология трёхмерной (3D) печати, обеспечивающая повышение эффективности учебной деятельности, приобрела большую значимость в образовательном секторе [3]. Однако отсутствуют исследования, позволяющие комплексно рассмотреть вопросы, связанные с применением инновационных 3D-технологий во внеурочной деятельности в школе. В связи с этим необходимо выявить, обосновать и экспериментально проверить внешние обстоятельства, влияющие на эффективность интегрирования 3D-технологий в образовательную среду школы. Данное исследование проведено с целью изучения особенностей технологии быстрого прототипирования и возможностей их использования в образовательном процессе.
Анализ последних исследований и публикаций
Технология 3D-прототипирования на сегодняшний день является одной из актуальных. Исследованию проблемы применения 3D-печати в образовательном процессе посвящены работы учёных Лейбова А.М, Каменева Р.В., Салахова Р.Ф., Филиппова О.А., Гриц М.А. и др. Использование 3D принтера во внеурочной деятельности учащихся рассмотрено в трудах Головко И.С., Рытова А.М., Игонина Е.В., Липницкого Л.А., Зеленцова В.В., Заседателя В.С., Сябренко А.П. и др. Так Филиппова О.А. рассматривает 3D-печать в качестве вспомогательного инструмента в процессе обучения профильным дисциплинам. Учащиеся распечатывают недостающие детали к конструируемому изделию, состоящему из различных материалов (метал, дерево и т.д), изготавливают компоненты для электрических схем, цепей и процессоров. В работе учащихся прототипирование автор отводит на второй план [20]. Исследователь Салахов Р.Ф. в своей работе определяет роль 3D-печати при выполнении практической части лабораторных работ. Обучающиеся переносят свои идеи с чертежа в трёхмерную графическую программу для дальнейшей печати. Так студенты инженерных специальностей могут получить прототип реактивного двигателя или автомобиля, студенты дизайнеры смоделировать исторический артефакт [17]. Гриц М.А. отмечает достоинства применения технологии 3D-печати, такие как наглядность обучения, развитие творческих способностей, мотивации учащихся. 3D-принтер можно использовать для печати: уменьшенной копии реальных объектов; больших моделей сложных форм; геометрических фигур. 3D-технологию автор относит к активным методам обучения, направленным на активизацию исследовательской деятельности учащихся [4]. По мнению Липницкого Л.А., 3D-печать в образовательном процессе развивает у учащихся мышление, способствует возрастающему интересу к обучению и профессии инженера. Школьники не просто моделируют объект на компьютере, но и воочию видят результат своего труда у себя в руках, производят различные манипуляции и приходят к выводу, правильно построена модель, необходима ли доработка. Появляется возможность сопроводить свой проект наглядным материалом [12]. Согласимся с мнением Головко И.С. в том что, применение 3D-печати во внеурочной деятельности активизирует творческие способности, повышает познавательный интерес, направлено на раннюю профориентацию учащихся [3]. В работах выше перечисленных авторов представлен ответ на вопрос о целесообразности и пользы применения 3D-печати в обучении, но не даётся конкретная последовательность действий применения 3D-принтера во внеурочной деятельности учащихся основного общего образования.
Более подробно в первоисточнике: https://e-notabene.ru/pp/article_31700.html