статья "трехмерное моделирование в школе"

Пространственное моделирование в школе

Часто, на уроках черчения и геометрии, ученики сталкиваются с проблемой представления объемных предметов. Это связано с тем, что у них не развито пространственное мышление.

Пространственное мышление - вид умственной деятельности, обеспечивающий создание пространственных образов и оперирование ими в процессе решения практических и теоретических задач.

В настоящее время доказана возможность более быстрого целенаправленного формирования у ребенка тех или иных особенностей его мышления, однако всегда возникает вопрос о необходимости и целесообразности использования этих возможностей. Наглядно-образное мышление, эмпирические обобщения играют Запорожец совершенно справедливо писал: «Ум человека, у которого в детские годы не сформировалось должным образом непосредственное восприятие окружающего и наглядно-образное мышление, может получить впоследствии одностороннее развитие, приобрестиважную роль и в жизни взрослого человека, они не являются лишь временным этапом, который нужно пройти как можно быстрее, чтобы «заменить его» вербально-логическим, теоретическим мышлением. А.В. чрезмерно отвлеченный, оторванный от конкретной действительности характер». А.В. Запорожец подчеркивал также, что при перестройках педагогического процесса, при совершенствовании программ обучения и воспитания «необходимо предусмотреть не только то, чего ребенок данного возраста способен достигнуть при интенсивной тренировке, но и каких физических и нервно-психических затрат будет ему это стоить». И.С. Якиманской систематически изучалось развитие образного (пространственного) мышления школьников. Создание образов и оперирование ими − это уровни развития пространственного мышления. Деятельность представливания, по И.С. Якиманской, характеризуется особыми условиями создания образа (отвлечением от наглядной основы разного вида), содержанием деятельности представливания (типами преобразования образов), уровнем сложности (числом и характером преобразований), качественным своеобразием способов преобразования образов. Уровень развития самой деятельности представливания проявляется в степени ее развернутости, произвольности, осознанности, в типе оперирования пространственными образами. Были выделены три типа оперирования пространственными образами: 1) изменение положения воображаемого объекта на плоскости, в пространстве по отношению к другим объектам или их элементам, 2) изменение его структуры, 3) комбинация этих преобразований. Меняется широта оперирования образами, под которой понимается степень свободы манипулирования образом, с учетом той графической основы, на которой образ первоначально создавался. И.С. Якиманская выявила следующие критические точки развития пространственного мышления: переход от трехмерного пространства к двухмерному и обратно, переход от наглядных изображений к условно-символическим и обратно, переход от фиксированной в себе точки отсчета (координат) к системе со свободно перемещаемой точкой отсчета.

Пространственное мышление, как и любую другую способность человека, нужно и можно развивать. С помощью трехмерного моделирования в среде графических пакетов задача визуального представления геометрических объектов значительно упрощается.

Помочь ученикам развить пространственное мышление можно введя курс трехмерного моделирования на уроках информатики.

Трёхмерная графика — раздел компьютерной графики, совокупность приемов и инструментов (как программных, так и аппаратных), предназначенных для изображения объёмных объектов. Больше всего применяется для создания изображений на плоскости экрана или листа печатной продукции в архитектурной визуализации, кинематографе, телевидении, компьютерных играх, печатной продукции, а также в науке и промышленности.

Несмотря на значительное количество исследований по методике преподавания графических дисциплин, технология обучения на основе 3D-моделирования требует особого внимания и отдельного научного исследования. Развитие и применение современных графических пакетов при изучении графического цикла дисциплин обусловлены спецификой предмета, требующей развитого пространственного мышления, умений воспринимать и производить графическую информацию. Методологической основой классического курса начертательной геометрии является метод проекций. Трехмерный объект замещается двухмерными плоскостными изображениями - проекциями. Далее происходит двухмерное преобразование проекций для решения геометрических задач, и затем синтез пространственной модели в форме ее плоского изображения. При данном подходе представление пространственных образов и оперирование этими образами в процессе решения задач вызывает у учеников затруднения, обусловленные психологическими особенностями визуализации информации, восприятия пространства, особенностями запоминания образов.

При разработке структуры занятий, подготовке учебно-методического комплекса отправной идеей являлось использование трехмерного моделирования не только для демонстрационного показа, но и как активного инструмента для решения графических задач. Данный подход к организации занятий по графическим дисциплинам позволяет учитывать как развитие профессиональных компетенций будущего специалиста, так и перспективные потребности рынка труда.

В процессе обучения ученики осознают, что объёмная модель определяет геометрию всей спроектированной поверхности фигуры. Объёмное геометрическое моделирование основывается на создании поверхностей, образующих тело, так называемое поверхностное моделирование, либо на создании геометрических тел - твёрдотельное моделирование [2]. Последние версии компьютерных систем геометрического моделирования отвечают общим характеристикам: все они являются прикладными программами, работающими под управлением операционной программы Windows; большинство систем располагает возможностями объёмного параметрического моделирования, исполнением конструкторских документов в соответствии с требованиями ЕСКД, имеют развитые библиотеки стандартизированных изделий и встроенные языки программирования. В учебном процессе Волгоградского государственного технического университета используется AutoCAD. В настоящее время это - одна из мощных CAD-систем для разработки конструкторской документации практически в любой сфере промышленного производства, позволяющая создавать трёхмерные модели любого уровня сложности и чертежи на основе проекций трёхмерных моделей.

Литература:

1.            Португалова О.Н. Психологические аспекты в изучении построения экспертных версий.— В кн.: Научные труды НИИ судебной экспертизы, 1977, № 26.

2.            Баженская А.Б. Начертательная геометрия. Курс лекций: учеб. пособие / А.Б. Баженская, И.П. Буров, Г.В. Ханов. – Волгоград: ВолгГТУ, 2003. – 132 с.

Краткое описание документа:

В данной статье рассказывается о пространственном мышлении, его значении в становлении и развитии личности. Есть множество способов развить его, но самым эффективным и интересным, что немаловажно, является изучение трехмерного моделирования учениками старших классов, в школе. В настоящее время имеется огромное множество программ для моделирования. Выбор среды моделирования так же является очень важным, так как для различных целей используются различные программы.