Кондратович Виктория Валентиновна
МБОУ Кубинская СОШ №1 имени Героя РФ И.В. Ткаченко
ГАОУ ВО МГПУ ИППО
В современном мире, где технологии развиваются со скоростью света, важно не только уметь пользоваться ими, но и уметь мыслить инженерными решениями. Это касается всех возрастных категорий людей – от студентов до профессионалов. Особую актуальность эта проблематика приобретает в образовании детей.
В настоящее время младшие школьники имеют возможность знакомиться с новыми технологиями уже на начальной ступени обучения благодаря использованию 3D моделирования. В данной статье будет рассмотрено каким образом 3D моделирование может помочь развитию инженерного мышления у детей и какие задачи можно поставить перед ними для достижения этой цели.
In the modern world, where technologies are developing at the speed of light, it is important not only to be able to use them, but also to be able to think with engineering solutions. This applies to all age categories of people – from students to professionals. This issue is of particular relevance in the education of children.
Currently, younger schoolchildren have the opportunity to get acquainted with new technologies already at the initial stage of education through the use of 3D modeling. This article will discuss how 3D modeling can help the development of engineering thinking in children and what tasks can be set for them to achieve this goal.
Современный мир требует от нас не только знаний, но и умения мыслить «инженерно». Инженерное мышление – это системное техническое мышление с элементами творческой деятельности, включающее в себя разные смежные типы мышлений [2]. Однако как развивать эту способность у детей? В последние годы все больше внимания уделяется 3D моделированию как одной из эффективных методик.
3D моделирование — это процесс создания трехмерных объектов с помощью компьютерной программы или приложения [3]. Это может быть игрушка для ребенка или новый продукт для бизнеса. Сегодня 3D моделирование используется в самых различных областях: от архитектуры до медицины [4,5].
Один из ключевых элементов успеха 3D моделирования заключается в том, что оно предоставляет возможности для инженерного мышления. Для начала процесса нужно определить цель – то есть то, что должна выполнить конечная продукция (игрушку или новый продукт). Затем необходимо провести анализ всех факторов и переменных окружающего мира (формы, размеры), которые будут использоваться при создании продукта. После этого необходимо создать гипотезу (то есть попробовать представить, как будет выглядеть конечный результат) и провести эксперименты для тестирования ее.
Именно такой подход помогает развивать инженерное мышление у детей-младших школьников. 3D моделирование даёт возможность ребятам проявлять фантазию, экспериментировать с формами и размерами объекта в условиях компьютерной программы. Это способствует развитию креативности и логического мышления.
Конечно же, чтобы приступить к процессу 3D моделирования, нужны соответствующие навыки работы с компьютером. Однако многие обучающиеся уже имеют определенные знания в этой области благодаря использованию интерактивных игрушек или других электронных устройств.
Введение в 3D моделирование может быть осуществлено через специальные приложения на базисном уровне: например Tinkercad [8] — бесплатная программа от Autodesk для создания трехмерных объектов без необходимости загрузки на свой компьютер или Sketchup – это приложение Google для созданий трехмерных изображений архитектурных объектов и дизайна интерьеров.
Таким образом можно сказать, что 3D моделирование является эффективным инструментом для развития инженерного мышления у младших школьников. Этот подход позволяет взглянуть на решение проблемы с другой стороны, а также раскрыть потенциал креативности у детей. Стоит отметить, что это не только полезно для будущих инженеров или программистов — навыки общения и технического проектирования пригодятся в любой области жизни.
Применение 3D моделирования в обучении младших школьников
Инженерное мышление – это процесс решения проблем, который включает в себя анализ, планирование и создание новых продуктов или услуг. Инженеры используют свои знания о математике, науке и технике для разработки устройств, которые облегчают жизнь людей. Эти навыки очень важны для будущих инноваторов и предпринимателей [6].
В последние годы 3D-моделирование стало одной из самых популярных техник при обучении младших школьников инженерной деятельности. Оно не только помогает увлечь детей этой наукой, но также способствует развитию инженерного мышления.
3D моделирование — это процесс создания трехмерных объектов с использованием компьютерных программ. С его помощью можно сделать фотореалистичную модель любого объекта: от чашки до автомобиля. В классическом подходе к 3D-моделированию расчетный процесс выполняется без использования компьютера (физическая модель).
Применение 3D моделирования может быть очень полезным при обучении младших школьников конструкторской деятельности. С помощью этой техники дети могут создавать свои собственные модели, основываясь на их знаниях о математике и физике.
Одна из самых распространенных программ для 3D-моделирования — Tinkercad. Она разработана специально для обучения младших школьников, поэтому её интерфейс очень прост в использовании. Эта программа позволяет создавать трехмерные объекты с помощью готовых элементов или рисуя каждый элемент отдельно.
Для начала работы необходимо выбрать форму объекта (куб, шар, цилиндр) и изменить его размеры до нужного значения. Затем можно добавить другие элементы к модели: окружность или квадратный блок. Таким образом можно создать любую конструкцию – от игрушки до архитектурной модели.
Создание таких структур может быть очень полезным при развитии инженерного мышления у детей. При работе со сложными проектами они будут вынуждены принимать решения по поводу того, как лучше объединять все компоненты в одном целом; что делает продукт более функциональным; какие материалы будут лучше использовать и т.д.
3D-моделирование также может быть полезно для развития у детей пространственного мышления, что является важным навыком при работе с графикой, архитектурой и многими другими профессиями. Кроме того, оно помогает развивать креативность и фантазию.
3D моделирование – это отличный способ заинтересовать детей инженерной наукой. Они получают возможность создавать свои собственные объекты и решить сложные задачи по поводу конструирования каждого элемента изделия. Эта техника позволяет не только заниматься интересным делом, но также способствует развитию инженерного мышления у младших школьников.
Преодоление трудностей в процессе создания 3D моделей
Развитие инженерного мышления младших школьников через моделирование – это одна из самых популярных тем в области образования и науки. Инженерное мышление является ключевым элементом для развития у детей таких навыков, как креативность, аналитическое мышление и решение проблем.
Однако процесс создания 3D-моделей может быть сложным для младших школьников, которые еще не имеют достаточно опыта работы с компьютерами и специальными программами [1]. В этом подразделе будет рассмотрено, какими методами можно преодолеть трудности в процессе создания 3D моделей.
Первая трудность заключается в отсутствии знаний о программном обеспечении для создания 3D-моделей. Это может вызывать затруднения при использовании нового ПО или новой версии уже известной программы. В таких случаях помощь может предоставить интерактивный тренинг по работе с соответствующим ПО или онлайновый курс по основам 3D-моделирования.
Второй препятствием является сложность самого процесса моделирования: нужно учиться создавать 3D-модели с нуля. В этом случае помощь может предоставить библиотека готовых объектов и деталей, которые можно использовать для создания новой модели.
Третья трудность заключается в необходимости научиться работать со сложными инструментами и функциями программы. Для преодоления этого препятствия можно обратиться к онлайновому руководству пользователя или спросить у опытных пользователей ПО о существующих методах работы с тем или иным инструментом.
Четвертым вызовом является отсутствие возможности провести экспериментальные испытания своих моделей в реальной жизни. Это может быть особенно затруднительно, если школьникам нужно проверять правильность своих расчетов при проектировании механизма или конструкции. Один из способов решения этой проблемы – это использование компьютерного моделирования, которое позволяет провести испытания без фактического строительства объекта.
Пятый вызов заключается в необходимости подготавливать файл для печати на 3D-принтере: это требует знаний о форматах файлов и параметрах печати. В этом случае можно использовать онлайновый сервис, который поможет подготовить файл для печати на 3D-принтере.
В итоге, развитие инженерного мышления младших школьников через моделирование является очень важным аспектом образования. Однако процесс создания 3D-моделей может быть сложным для детей из-за необходимости работы с новыми программами и техническими устройствами. Для преодоления этих трудностей можно использовать интерактивные тренинги по работе с ПО, библиотеку готовых объектов и функций, руководства пользователя или спросить опытных пользователей о методах работы со сложными инструментами. Также следует помнить о возможности проведения экспериментальных испытаний своих моделей в компьютерном моделировании без физического строительства объекта.
Развитие инженерных навыков и креативности у детей через 3D моделирование
Современный мир требует от нас не только умения читать, писать и считать, но и развитого инженерного мышления. Это способность решать сложные задачи и создавать новые вещи. Инженерное мышление является одной из ключевых компетенций для успешной карьеры в будущем.
Одним из эффективных методов развития инженерного мышления у детей является 3D моделирование. С помощью этой техники можно создавать целую серию проектов: от простых игрушек до функциональных автоматизированных систем.
В основе 3D моделирования лежат знания математических принципов геометрии, алгоритмического программирования и физических законов природы. В процессе работы с таким ПО дети получают определённые знания о строительстве объектов, которые им могут быть полезными как научно-техническое образование.
Кроме того, работа с 3D моделями может значительно повысить креативность учеников. Работая со свободным ПО Blender или SketchUp появляется возможность экспериментировать с формами и цветом, создавая уникальный продукт. Это помогает развивать воображение и творческий потенциал ребёнка.
Для младших школьников 3D моделирование может стать отличным инструментом для изучения математики и науки. Работа с геометрическими фигурами в трехмерном пространстве позволяет лучше понимать принципы алгебры, геометрию, а также законы движения тел.
Кроме того, работа с 3D моделями может быть использована как методика обучения наукам о природных явлениях. Например, даже самые сложные процессы можно объяснять через интерактивные 3D-модели: от эффектов катастрофической нефти до переработки ядерного материала.
Важно заметить, что работа с ПО по моделированию учит детей командной работе – способности более чем актуальной в любых условиях жизни. Средства работы над проектами предусматривают возможность коллаборации между пользователями программы или компаниями.
Также следует подчеркнуть значимость сочетания 3D моделирования и ручной работы, что позволяет дополнительно развить моторику и технические навыки. Многие школы уже включают работу с 3D-моделями в курс обучения.
3D моделирования – это эффективный способ развития инженерного мышления у младших школьников. Данный метод не только поможет лучше понять математические принципы геометрии и наук о природных явлениях, но также может значительно повысить креативность детей. Работа с ПО по моделированию также подготовляет детей к командной работе – одному из ключевых элементов успеха в любой профессии.
Интеграция 3D моделирования в учебный процесс и его потенциал для будущей карьеры в инженерии
Современный мир требует от нас все большей и более глубокой специализации в различных областях. Одним из таких направлений является инженерия, которая занимается проектированием и созданием новых технических решений для упрощения жизни человека. Именно поэтому особое значение приобретает развитие инженерного мышления уже с самого детства.
Сегодня широко используются методы 3D моделирования для создания прототипов будущих изделий, что делает работу инженера более эффективной и позволяет экономить время на этапе проектной работы. Данный подход может быть использован не только в высших учебных заведениях, но и на начальном этапе обучения – в младших классах школы.
Использование 3D моделирования в качестве средства обучения имеет потенциал изменить подход к преподаванию математики, физики или информатики. В результате студентам будет легче представлять сложные конструкции или системы за счет возможности видеть объект в объемном формате.
Один из методов организации такого типа образовательного процесса – интеграция 3D моделирования в учебный процесс. Данная методика позволяет детям развивать свои навыки мышления, а также стимулирует их интерес к научным предметам.
Основной принцип данного подхода заключается в том, чтобы обучить ребенка созданию трехмерных объектов с использованием специального программного обеспечения. Существует множество бесплатных приложений для 3D моделирования, которые можно легко загрузить из интернета или получить от школы.
Для начала работы необходимо выбрать объект для моделирования (это может быть любой предмет из окружающего мира) и постепенно создавать его через добавление новых элементов. При этом ребенку нужно будет продумывать каждый шаг заранее, что помогает ему развиваться как конструктор и улучшает координацию движений.
Как только объект готов, он может быть распечатан на 3D-принтере или сохранен в электронном формате для будущих проектов. Важно отметить, что данный метод обладает большим потенциалом не только в контексте учеников начальной школы: все больше высших учебных заведений включают 3D моделирование в свои программы обучения как один из ключевых элементов.
Более того, использование данной методики может иметь значительный потенциал для будущей карьеры в инженерии. Сегодня многие предприятия и компании используют 3D моделирование на всех этапах создания новых продуктов – от проектирования до финального выпуска на рынок. Работникам, которые уже знают основные принципы работы с соответствующим ПО, будет намного легче адаптироваться к такому типу деятельности.
Таким образом, интеграция 3D моделирования в учебный процесс позволяет развивать инженерное мышление младших школьников и стимулирует интерес к научным предметам. Благодаря такому подходу дети получат возможность ощутить себя частично конструкторами и приобрести необходимые навыки для будущих задач в области инженерии.
Список литературы
- Исмаилов Г.М., доцент Матевосян Т.В., Слободенюк А.И., Ноткина В.О., Невиницына В.С., Осипкина Ю.А., Скорнякова Л.В. ВНЕДРЕНИЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ РОБОТОТЕХНИКИ И 3D МОДЕЛИРОВАНИЯ В ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ШКОЛЕ https://cyberleninka.ru/article/n/vnedrenie-obrazovatelnoy-robototehniki-i-3d-modelirovaniya-v-obscheobrazovatelnoy-shkole
- Лебедева Т.Н. Инженерное мышление: определение и состав его компонентов //Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук URL: https://cyberleninka.ru/article/n/inzhenernoe-myshlenie-opredelenie-i-sostav-ego-komponentov
- Пономарева А. И. Моделирование как метод научного познания: содержание и типология / А. И. Пономарева, А. В. Суворова // Экономика и бизнес: теория и практика. – 2020. – № 12-2(70). – С. 233-237.
- Anne Marie Helmenstine, Ph.D. «Engineering Branches List. List of Engineering Disciplines » https://www.thoughtco.com/engineering-branches-604020
- Peter Berry «Отрасли инженерии и что они изучают » https://ruwarbletoncouncil.org/ramas-ingenieria-1777
- Study international «The importance of engineering in the modern world» https://studyinternational.com/news/importance-engineering-modern-world/
http://izvestia-ippo.ru/kondratovich-v-v-razvitie-inzhenernogo/