96
TADBIRKORLIK VA PEDAGOGIKA. ILMIY-USLUBIY JURNAL. ISSN: 2181-2659. [2/2023].
PEDAGOGIKA FANLARI
Буркова Любовь Леонидовна
Кандидат педагогических наук, доцент, профессор, ФГБОУ ВО
«Адыгейский государственный университет»
Коржова Александра Андреевна
Студент ФГБОУ ВО «Адыгейский государственный университет»
Майкоп, Россия
УДК: 371.55
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ 3D-МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРИ
ФОРМИРОВАНИИ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ У
МЛАДШИХ ШКОЛЬНИКОВ
Ключевые
слова:
3D-
технологии, 3D-
моделирование,
факультативный
курс,
геометрические
представления,
начальная
школа, младшие
школьники
Аннотация.
В данной статье раскрываются методические
возможности использования инновационной технологии 3D-
моделирования в процессе формирования геометрических
представления у младших школьников. Авторы представляют
тематическое планирование изучения курса по 3D-моделированию
в рамках системы дополнительного образования в начальном звене
школы (на примере 4 класса). Обоснован выбор 3D-инструментов
и программных средств. В статье описаны результаты
исследования по оценке эффективности технологии 3D-
моделирования в процессе формирования геометрических
представлений на факультативных занятиях в 4 классе
Установлена взаимосвязь между использованием возможностей
3D-моделирования
и развитием объемно-пространственного
мышления четвероклассников. Полученные данные нашли
отражение в статистических характеристиках и диаграммах.
THE USE OF 3D MODELING TECHNOLOGY IN THE FORMATION OF
GEOMETRIC REPRESENTATIONS IN YOUNGER SCHOOLCHILDREN
Burkova Lyubov Leonidovna
Candidate of Pedagogical Sciences, assistant professor
Alexandra Andreevna Korzhova
Bachelor's degree, Federal State Budgetary Educational Institution of
Higher Education "Adyghe State University"
Maykop, Russia
Keywords:
3D technologies,
3D modeling,
elective course,
Annotation .
This article reveals the methodological possibilities of
using innovative 3D modeling technology in the process of forming
geometric representations in younger schoolchildren. The authors
present the thematic planning of studying a course on 3D modeling in
97
TADBIRKORLIK VA PEDAGOGIKA. ILMIY-USLUBIY JURNAL. ISSN: 2181-2659. [2/2023].
geometric
representations,
elementary
school, junior
schoolchildren
the framework of the system of additional education in the primary
school (using the example of the 4th grade). The choice of 3D tools
and software is justified. The article describes the results of a study to
assess the effectiveness of 3D modeling technology in the process of
forming geometric representations in optional classes in the 4th grade,
the relationship between the use of 3D modeling capabilities and the
development of spatial thinking of fourth graders is established. The
obtained data are reflected in statistical characteristics and diagrams.
KICHIK SINF OʻQUVCHILARINING GEOMETRIK TASAVVURLARINI
SHAKLLANTIRISHDA 3D-MODELLASHTIRISH
TEXNOLOGIYALARIDAN FOYDALANISH
Burkova Lyubov Leonidovna
Pedagogika fanlari nomzodi, dotsent, professor
Korjova Aleksandra Andreevna, talaba
Adigey davlat universiteti, Rossiya, Maykop
Kalit soʻzlar:
3D-texnologiyalari,
3D-modellashtirish,
fakultativ kurs,
geometrik tasavvur,
boshlangʻich
maktab, kichik sinf
oʻquvchilari.
Annotatsiya.
Ushbu maqola boshlangʻich sinf oʻquvchilarida
geometrik tasavvurlarni shakllantirish jarayonida innovatsion 3D
modellashtirish
texnologiyasidan
foydalanishning
uslubiy
imkoniyatlari ochib berilgan. Mualliflar maktabning boshlangʻich
bosqichida qoʻshimcha taʻlim tizimi doirasida 3D modellashtirish
kursini oʻrganish uchun tematik rejalashtirishni taqdim etadilar (4-
sinf misolidan foydalangan holda). Oʻquv jarayonida 3D asboblar va
dasturiy taʻminotni qoʻllash samarali natija beradi. Maqolada 4-sinf
tanlov darslarida geometrik tasavvurlarni shakllantirish jarayonida
3D modellash texnologiyasi samaradorligini baholash boʻyicha
oʻtkazilgan tadqiqot natijalari bayon etilgan. 3D modellashtirish
imkoniyatlaridan foydalanish va uch oʻlchovli fikrlashni
rivojlantirish oʻrtasida bogʻliqlik oʻrnatilgan. toʻrtinchi sinf
oʻquvchilarida. Olingan maʻlumotlar statistik xarakteristikalar va
diagrammalarda aks ettirilgan.
ВВЕДЕНИЕ
Изучение 3D-технологий обусловлено практически повсеместным
использованием трехмерной графики в различных сферах деятельности, знание
которой становится все более значимым для полноценного развития личности. С
активным внедрением современного оборудования в школы у школьников
появилась возможность окунуться в удивительный мир 3D.
Существуют различные подходы к применению 3D-моделирования в
школьном обучении, авторы которых подчеркивают достоинства этой
инновации. Исследованию проблемы применения 3D-моделирования в
образовательном процессе посвящены работы учёных А.М. Лейбова, Р.В.
98
TADBIRKORLIK VA PEDAGOGIKA. ILMIY-USLUBIY JURNAL. ISSN: 2181-2659. [2/2023].
Каменева, Р.Ф. Салахова, О.А. Филиппова, М.А. Гриц и др. Использование 3D-
принтера во внеурочной деятельности учащихся рассмотрено в трудах А.А.
Чудина, И.С. Головко, В.В. Зеленцова, А.М. Рытова, Е.В. Игонина, В.С.
Заседателя, Л.А. Липницкого и др.
На основе анализа научно-методической литературы мы выявили
противоречия
между необходимостью развития объемно-пространственного
мышления младших школьников при формировании геометрических
представлений и недостаточным использованием возможностей 3D-
моделирования для этих целей.
Проблемой нашего исследования является разработка методических основ
развития геометрических представлений младших школьников на основе 3D-
моделирования на факультативных занятиях в 4 классе.
Методологической основой решения проблемы являются принцип единства
теории и практики; положения теории деятельности (Л.С. Выготский, А.Н.
Леонтьев, С.Л. Рубинштейн, В.В. Давыдов); современная концепция развития
пространственного мышления (И.С. Якиманская, И.Я. Каплунович); научные
труды, посвященные развитию объемно-пространственного мышления С.В.
Тихонова, В.Б. Подрезкова, В.Г. Демьянова, П.Я. Павлинова, С.Б. Верченко, Б.Ф.
Ломова.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
В нашей работе использовались следующие методы исследования.
Теоретические методы: анализ психолого-педагогической и методической
литературы. Эмпирические методы: педагогическое наблюдение, тестирование,
педагогический
эксперимент,
анализ
и
диагностика
результатов
экспериментальной работы. Статистические методы: математическая обработка
полученных результатов, диагностика сформированности геометрических
представлений О. А. Рыдзе, К.А. Краснянской, сравнение выборочных средних
М.И. Грабарь, К.А. Краснянской.
Изучение трехмерной графики в школах интересно для школьников. Ведь
3D — это не только моделирование, визуализация, анимация и трехмерная
печать. Это расширение пространственных представлений, разграничение
пространственных признаков на основе деятельности по восприятию объектов.
Эта технология доступна не только профессионалам, но и начинающим
пользователям.
Н.Г. Герасимова утверждает, что уже в младшем школьном возрасте
закладываются основы творческой и образовательной траектории личности [2].
Поэтому развитие творческого потенциала ребёнка возможно уже с раннего
возраста. Для этого используются разные пальчиковые техники. После их
99
TADBIRKORLIK VA PEDAGOGIKA. ILMIY-USLUBIY JURNAL. ISSN: 2181-2659. [2/2023].
освоения можно попробовать рисовать объёмные элементы с помощью 3D-
ручки. Целесообразно с этой целью использовать безопасное оборудование,
которое не содержит нагревательных элементов. Это 3D-ручки, оснащенные
безопасными керамическими наконечниками и силиконовыми насадками.
Преимущества 3D-ручки в развитии творческого мышления детей
очевидны:
•
игровая форма обучения;
•
простота и комфортность работы;
•
использование разных по характеристикам материалов с широкой
палитрой красок;
•
развитие эстетических способностей;
•
позитивное творчество;
•
самореализация при создании различных объектов;
•
мотивация и заинтересованность детей;
•
развитие пространственных представлений.
Работа 3D-ручкой – это творческий процесс, который можно использовать
для развития мелкой моторики. Развитие мелкой моторики у детей напрямую
связано с развитием речи и мышления. Оперирование программами 3D-
технологий позволяет обучающемуся любого уровня активно включиться в
учебно-познавательный процесс и максимально проявить себя: занятия могут
проводиться на высоком уровне сложности, но включать в себя вопросы
доступные и интересные всем.
При обучении 3D-моделированию важно не отпугнуть учащихся от
сложного процесса, а заинтересовать, увлечь магией творчества. Немаловажным
фактором использования элементов технологии 3D-моделирования является
выбор программных средств. В реальном учебном процессе выбор программного
обеспечения произведен в пользу 3D-редакторов. Они, как правило, содержат
все необходимые инструменты моделирования, анимации и визуализации. Для
школьников предусмотрено изучение свободно-распространяемой программы
Sweet Home 3D.
Sweet Home 3D – свободная компьютерная программа с открытым
исходным кодом для моделирования интерьера, архитектурной визуализации
жилых пространств и плана дома. Программа легка в управлении на
интуитивном уровне, легко устанавливается на компьютеры с операционной
версией линейки Windows, и Linux.
Интересен опыт образовательной практики в области 3D-моделирования
Т. В. Козлова и К. Н. Чернопольская [3]. Авторы разработали модульную
100
TADBIRKORLIK VA PEDAGOGIKA. ILMIY-USLUBIY JURNAL. ISSN: 2181-2659. [2/2023].
образовательную программу и адаптировали теоретический и практический
материал к возрастным особенностям учащихся.
Результаты и обсуждение исследования (Results
and its discussion).
Рассмотрим
методические
аспекты
использования
технологии
3D-
моделирования при обучении младших школьников.
Маленькие дети в возрасте до 7-8 лет с помощью 3D-ручки познают
основы геометрии, что способствует развитию пространственного мышления. В
этот период можно рисовать объёмные игрушки, с которыми дети потом играют.
Первые поделки можно дарить в качестве сувениров друзьям, бабушке,
родителям. Учащиеся начальной школы знакомятся с 3D-технологиями с
помощью растрового графического редактора ColorPaint и средств создания
векторных рисунков, входящих в состав текстового редактора Writer пакета
OpenOffice. На примере данных программных продуктов учащиеся 2-4 классов
учатся изображать в плоскости тела, знакомятся с элементами их
пространственного расположения.
Сочетание
рисования
в
простых
графических
редакторах
с
моделированием на бумаге на занятиях с учащимися 4-х классов способствует
развитию пространственного мышления школьников, овладению общей
компьютерной грамотностью, подготавливает учащихся для оперирования
объектами в 3D-редакторе.
Далее отрабатывается несложная технологическая последовательность
действий в 3D-редакторе. Управлению процессом моделированием и
самостоятельности учащегося способствует применение инструкционно-
технологических карт. Благодаря инструкции, учащийся может контролировать
и корректировать свои действия. После ознакомления с графическими телами,
получения навыков их перемещения, выравнивания, вращения, изменения
размеров, копирования и других операций учащиеся начинают выполнять
простые комплексные задания.
Для детей более старшего возраста (9-12лет) открываются новые
возможности. На этом этапе уже используется более сложное и совершенное
оборудование, которое рисует более прочными видами пластика. При помощи
этого устройства осваивается витражная техника. 3D-ручка позволяет открывать
себя в дизайнерской сфере. При помощи более совершенной 3D-ручки дети
могут рисовать мини-скульптуры, создавать украшения и полезные предметы
для себя.
Остановимся на характеристике факультативного курса. Факультативный
курс «3D-моделирование» рассчитан на 16 часов. Программа разработана в
соответствии с требованиями Федерального государственного стандарта общего
101
TADBIRKORLIK VA PEDAGOGIKA. ILMIY-USLUBIY JURNAL. ISSN: 2181-2659. [2/2023].
образования к организации внеурочной деятельности. Занятие 3D-
моделированием не требует особых предварительных знаний, умений и навыков
от учеников перед изучением. Теоретический и практический материал
адаптирован для восприятия и понимания его детьми школьного возраста.
Цель программы «3D-моделирование»: формирование геометрических
представлений, развитие объёмно-пространственного мышления у школьников
на основе овладения навыками работы в онлайн-средах с инструментами 3D-
моделирования.
Планируемые результаты
. Выделим
метапредметные результаты.
Обучающийся должен:
- уметь самостоятельно использовать проектный метод обучения;
- владеть начальными навыками дизайнерского и инженерного мышления;
- проявлять познавательную активность, творческое и операционное
мышление;
-знать сферу дальнейшего применения технологических знаний и умений
в самостоятельной деятельности [1].
Содержание программы.
Теория (2 чаас): история создания 3D технологии; техника безопасности;
организация рабочего места, демонстрация возможностей; конструкторские
бюро прошлого и настоящего.
Практика (14 часов): Интерфейс программы Компас-3D Home. Интерфейс
программы САП». Основные команды редактирования. Задание «Новые виды
техники». Основные понятия предмета геометрии, используемые при
конструировании технических объектов «Построение твёрдого тела».
Разработка технической модели по упрощенному чертежу. Основные детали и
узлы, используемые для работы технических устройств. Моделирование.
Выполнение упрощенных чертежей (эскизов) технической модели по размерам.
3D-моделирование и 3D-печать. Разработка собственного проекта и 3D-печать.
Тематическое планирование факультативных занятий
№ п/п
Тема занятия
Элементы геометрических
представлений
1
«Инженеры будущего»
Плоскость, точка, отрезок,
прямоугольник, окружность.
2
Выдавливание/вырезание
Куб, окружность.
3
Выдавливание вращением.
Треугольник, конус, неправильный
многоугольник, тело вращения
4
Работа с вспомогательной
геометрией. «Звёздочка»
Правильный многоугольник,
вспомогательная прямая, смещённая
плоскость.
102
TADBIRKORLIK VA PEDAGOGIKA. ILMIY-USLUBIY JURNAL. ISSN: 2181-2659. [2/2023].
5
Работа с эскизами, на плоскости
объекта.
Грань, ребро.
6
Объяснение правил 3D -печати.
Угол к поверхности, основание
объекта.
7
Разработка модели для 3D - печати.
Плоскость
8
Презентация проектов.
В рамках исследования мы провели педагогический эксперимент в МБОУ
«Средняя школа № 9» г. Майкопа. Количество респондентов – 54 человека.
Экспериментальную группу составили четвероклассники, посещавшие
факультативный курс «3D-моделирование», в контрольную группу вошли
учащиеся 4 класса, не занимающиеся 3D-моделированием.
Для вычисления статистических расчётов количественных показателей
начального уровня сформированности геометрических представлений
использовали метод сравнения выборочных данных и следующие формулы:
1.
Средняя оценка:
=
N
x
i
2.
Коэффициент качества знаний:
КЗ =
N
n
n
)
4
(
)
5
(
+
•100%
3.
Коэффициент успеваемости:
КУ =
13
)
3
(
)
4
(
)
5
(
n
n
n
+
+
•100%
4.
Коэффициент степени обученности учащихся:
СОУ=
(5) 100%
(4) 64%
(3) 36%
n
n
n
N
•
+
•
+
•
Представим в диаграммах сравнительную характеристику начального и
заключительного этапа педагогического эксперимента (рис. 1, рис. 2)
Рис.1 Итоги педагогического эксперимента экспериментальной группы
103
TADBIRKORLIK VA PEDAGOGIKA. ILMIY-USLUBIY JURNAL. ISSN: 2181-2659. [2/2023].
Рис.2 Итоги педагогического эксперимента контрольной группы
Таким образом, мы наблюдаем положительную динамику по большинству
всех измеренных показателей в обоих группах. Однако учащиеся
экспериментальной
группы
при
выполнении
тестовых
заданий
продемонстрировали более высокий уровень сформированности геометрических
представлений. В контрольной группе коэффициент успеваемости остался на
прежнем уровне. Рост коэффициентов качества знаний и СОУ ярче выражен в
экспериментальной группе, где проводились факультативные занятия по 3D-
моделированию.
ВЫВОДЫ
Проведенное исследование показало, что уже в 4 классе доступны
различные приемы 3D-моделирования и обеспечивают условия успешного
формирования у младших школьников геометрических представлений.
Внеурочные занятия по 3D-моделированию помогают формированию
творческих способностей учащихся, элементы которых проявляются в процессе
решения задач жизненно-практической направленности, в работе над проектными
заданиями. Повышается активность у детей, живой интерес к процессу обучения,
что способствуют усилению практической направленности обучения учащихся,
более глубокому пониманию роли математики в жизни; наблюдению за трудом и
отношением к нему взрослых.
Создание трехмерных («объемных») 3D-моделей объектов реального мира
должно
базироваться на имеющихся у учащихся знаниях, дополнять
обязательную учебную работу по предмету. При соблюдении этих требований
деятельность учащихся способствуют более глубокому усвоению ими
геометрических понятий. Приемы 3D-моделирования способствуют овладению
учениками понятийным аппаратом, помогают достигнуть более высоких
результатов при формировании геометрических представлений.
104
TADBIRKORLIK VA PEDAGOGIKA. ILMIY-USLUBIY JURNAL. ISSN: 2181-2659. [2/2023].
Обучение 3D-моделированию в рамках развития предметных компетенций
учащихся - творческая задача учителя, которая предполагает использование
многих педагогических технологий в образовательном процессе
Необходимо создавать новые условия в сети образовательных учреждений
субъектов Российской Федерации, которые позволят внедрять новые
образовательные технологии. Одним из таких перспективных направлений
является 3D- моделирование.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ЛИТЕРАТУРЫ:
1.
Буркова Л.Л., Аллахвердян Д.А. Концепт. – 2015. – Спецвыпуск № 25. – С.
1-5 –ART 75307. – [Электронный ресурс] / Режим доступа:URL:
2.
Герасимова Н.Г. Развитие творческой активности младших школьников в
процессе реализации игровой педагогической технологии. – Автореферат
дисс. на соискание уч. ст. канд. пед наук. – Иркутск, 2003.- 20 с.
3.
КозловаТ. В., Чернопольская К. Н. Компьютерная графика и
3D- моделирование в начальном общем образовании // Материалы XI студ.
междунар. заоч. науч.-практ. конф. (06 мая 2013 г.). – Новосибирск : СибАК,
2013. – С. 35–42.
4.
Чудин А.А. Развитие пространственного воображения у детей 12-13 лет
посредством 3D-моделирования в системе дополнительного образования.
Магистерская диссертация. – Тольятти, 2019. - [Электронный ресурс] –
Режим доступа: URL:
https://dspace.tltsu.ru/bitstream/
123456789/9258/1/Чудин%20А.А._ДОПм-1704а.pdf
