ИСПОЛЬЗОВАНИЕ 3D МОДЕЛИРОВАНИЯ НА УРОКАХ ОКРУЖАЮЩЕГО МИРА В НАЧАЛЬНОЙ ШКОЛЕ

Автор В.А. Малахова

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ 3D МОДЕЛИРОВАНИЯ НА УРОКАХ ОКРУЖАЮЩЕГО МИРА В НАЧАЛЬНОЙ ШКОЛЕ

Аннотация. В статье рассмотрены 3D-технологии, а также их возможности использования в начальной школе. Даны авторские  определения понятий «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.

Annotation. 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 современном, быстро меняющемся мире школьники должны обладать не только знаниями, умениями и навыками, но ещё уметь организовывать свою деятельность, искать, обрабатывать и применять информацию, используя интерактивные средства 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. Среди них 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.

По определению Н. В. Ланг и М. М. Шляховой 3D-моделирование — это процесс создания объемных виртуальных моделей любых объектов, позволяющий максимально точно представить форму, размер, текстуру объекта, оценить внешний вид объекта [2, с. 20]. 3D моделирование определим как ситуацию, когда человек берет реальный или вымышленный объект и создает его в компьютере. Задача 3D-моделирования — разработать визуальный объемный образ желаемого объекта. С помощью трехмерной графики можно и создать точную копию конкретного предмета, и разработать новое, даже нереальное представление до сего момента не существовавшего объекта.

Как свидетельствует анализ научной и методической литературы (Журкин И.Г., Ланг Н.В., Меженин А.В., Хлебникова Т.А., Шляхова М.М.) существует два вида моделирования:

·        Полигональный.

Меженин А.В. в своих работах говорит о том, что 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.

Меженин А.В. утверждает, что параметрический вид подходит для промышленного моделирования, однако элементы данного вида моделирования можно использовать в образовательной деятельности. 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.

В настоящее время 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 [4, с. 207].

3D принтер – это устройство, которое позволяет из различных материалов создавать настоящие объекты [4, 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. Продолжая анализ работы Можарова М.С., Можаровой А.Э., можно сказать, что они определяют ручку как инструмент для рисования пластиком, позволяющий создавать трехмерные объекты в воздухе [4, 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 [2, 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 окружающем 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.

Проведенный выше анализ свидетельствуют о большой значимости 3-D технологий и ее компонентов. Рассмотрим более детально применение этих компонентов на уроках в начальной школе и внеурочной время.

Таблица 1 применение 3-D технологии в урочное время

№	Учебный предмет	3-D технология	Тема урока (область применения)
1	Математика	3-D ручка	Область применения: геометрический материал (для визуализации геометрических объектов и решения задач)
2	Русский язык	3-D ручка	Области применение: закрепление изученного материала; выполнение различного рода интерактивных заданий
3	Чтение	3-D принтер	Область применение: театрализация и драматизация; создание модель-сравнения.
4	Окружающий мир	3-D принтер	Тема урока: строение человека; космос; флора и фауна (для наглядности представления материала)

Таблица 2 применение 3-D технологии во внеурочное время

При выполнении домашнего задания	На досуге
Применение 3-D ручки для построения той или иной геометрической модели	Применение 3-D печати для репетиции кукольного театра
Применение 3-D принтера для проектирования заданного сюжета	Применение 3-D печати во время театрализованной деятельности; театрализованных игр
Применение 3-D принтера во время подготовки работы по теме «Красная книга»	Применение 3-D ручки во время викторины

         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 младших школьников.

Литература

1.     Журкин И.Г., Хлебникова Т.А. Цифровое моделирование измерительных трехмерных видеосцен: монография. – Новосибирск: СГГА, 2012. – 246.

2.     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.

3.     Меженин А.В. Технологии разработки 3D-моделей. Учебное пособие. – СПб: Университет ИТМО, 2018. – 100 с.

4.     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.