XVI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2024

В современном мире инженерное техническое образование является одним из ключевых факторов развития экономики и научно-технического прогресса. Оно позволяет подготовить специалистов, способных разрабатывать и внедрять новые технологии, решать сложные технические задачи, а также обеспечивать безопасность и эффективность производства.

Актуальность инженерного технического образования в России обусловлена рядом факторов. Во-первых, страна нуждается в специалистах, способных развивать и модернизировать существующие производства, а также создавать новые высокотехнологичные отрасли. Во-вторых, инженерное образование способствует формированию научно-технического потенциала страны, что является необходимым условием для ее конкурентоспособности на мировой арене. В-третьих, подготовка инженерных кадров играет важную роль в обеспечении безопасности страны, в том числе в области обороны и атомной энергетики.

Необходимо улучшать качество подготовки специалистов. Для этого необходимо развивать инженерное мышление, прививать интерес к техническому творчеству, привлекать молодых людей к получению инженерных профессий, начиная со школы. Так, согласно ФГОС СОО, одной из приоритетных целей Российского образования является развитие научного, технического, инженерного мышления школьников, популяризация творчества научно-технической направленности. Для реализации этой цели создаются профильные инженерные классы [10].

В 2023 году в Ивановской области, согласно приказу № 1138 от 05.10.2022 Департамента образования Ивановской области, утвержден перечень общеобразовательных организаций-участников регионального проекта «Инженерные классы в малых городах», на базе которых с 01.09.2023 открылись инженерные классы [7]. В перечень этих школ входит Муниципальное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №9 г. Шуя.

В МОУ СОШ №9 в учебный план 10 инженерного класса включены такие предметы как робототехника и 3D-моделирование. Изучение этих предметов происходит в специально оборудованных кабинетах школьного детского технопарка «Кванториум», открывшегося в 2022 году в МОУ СОШ №9 в рамках национального проекта «Образование».

Применению 3D-технологий в образовании посвящены труды многих авторов.

По мнению Головко И. С. одним из важнейших направлений инженерной школы является создание условий для развития и выявления одаренных детей, проявляющих особый интерес к 3D-моделированию и аддитивным технологиям в целом. И. С. Головко считает, что возможность материализовать смоделированный 3D-объект с помощью 3D-принтера даёт толчок к познавательной деятельности и способствует развитию технического творчества школьников [4].

Нельзя не согласиться с мнением Огановской Е. Ю., которая считает, что робототехника, прототипирование и, в частности, 3D-моделирование позволяют развивать междисциплинарные связи, открывают широкие возможности для проектного обучения учат самостоятельной работе, и в итоге способствуют развитию личности, формированию творческого мышления, профессиональной ориентации обучающихся [6].

Липницкий Л. А. в своих работах отмечает, что 3D-моделирование и 3D печать «поможет развивать их [обучающихся] творческие способности и идеи, удовлетворять интеллектуальное любопытство, научиться внедрять свои проекты в жизнь, комбинировать материалы, которые они никогда раньше не пробовали, и создавать объекты с высокой точностью, детализацией и движущимися частями» [5].

Из работ Филипповой О. А. можно сделать вывод, что применение 3D- технологий в учебном процессе, позволяет разнообразить его, сделать более увлекательным, что в свою очередь ведет к повышению качества обучения [11].

В своих работах Белов С. В. рассматривает 3D-моделирование как способ формирования навыков решения графических задач в трехмерном пространстве. Также он приводит методику обучения 3D-моделированию в рамках программы дополнительного образования [1]. Кроме того, Белов С. В. отмечает, что «изучение данной программы поможет обучающимся в дальнейшем решать сложные задачи, встречающиеся в деятельности конструктора, архитектора, дизайнера, проектировщика трехмерных интерфейсов, а также специалиста по созданию анимационных 3D-миров для рекламной и кинематографической продукции» [2].

Таким образом, изучив работы вышеперечисленных авторов, можно сделать вывод, что3D-моделирование играет ключевую роль в развитии инженерного мышления. Оно помогает обучающимся понять основные принципы работы различных механизмов и систем, а также научиться создавать свои собственные модели. Кроме того, 3D-моделирование способствует развитию пространственного мышления, которое является одним из основных навыков инженера. Обучающиеся учатся представлять объекты в трехмерном пространстве и понимать, как они взаимодействуют друг с другом. Помимо прочего 3D-моделирование развивает креативность, творческие способности и умение работать с современными программными и аппаратными средствами. Умение разрабатывать компьютерные 3D-модели в специализированных программах сейчас является конкурентным преимуществом на рынке труда [3].

Однако, не смотря на большое количество трудов, связанных с 3D-моделированием в образовании, методика преподавания 3D-моделирования как отдельного предмета представлена еще на недостаточном уровне. При обучении 3D-моделированию педагог может столкнуться со следующими проблемами:

• Отсутствие опыта и навыков: 3D-моделирование является относительно новым направлением в образовании, поэтому не все преподаватели могут обладать достаточным уровнем знаний и опыта для обучения данному предмету.

• Недостаток оборудования и программного обеспечения: Для эффективного обучения 3D-моделированию необходимы современные компьютеры, программное обеспечение для трехмерной графики. Не все учебные заведения могут позволить себе такие затраты.

• Сложность программы: 3D-моделирование требует от обучающегося понимания основ геометрии и других дисциплин. Это может быть сложно для учеников, которые не имеют достаточной предварительной подготовки.

• Технические проблемы: Программное обеспечение для 3D-моделирования может быть сложным в использовании, особенно для начинающих пользователей. Технические проблемы, такие как сбои программ, медленная производительность компьютеров, могут затруднить процесс обучения.

• Ограниченность времени: Введение в 3D-моделирование может занимать значительное количество времени, особенно на начальных этапах. Ограниченность времени также обусловлена нормами СанПиН: продолжительность работы за компьютером для 10-11 классов не должна превышать 35 минут.

• Недостаток методических, обучающих материалов и ресурсов.

Таким образом, выявленные проблемы подтверждают актуальность исследований в области 3D-технологий в образовании и разработку методических материалов, предназначенных для педагогов.

Список литературы

1. Белов С.В. Методика обучения 3D-моделированию школьников в условиях технопарка «Кванториум» / С.В. Белов, И.В. Белова // Шуйская сессия студентов, аспирантов, педагогов, молодых ученых : XVI Международная научная конференция : сб. ст. – Москва-Иваново-Шуя : Изд-во Иван. гос. ун-т, 2023. – С. 73-76.

2. Белов, С. В. Кванториум как инновационная образовательная площадка для организации проектной деятельности студентов и обучающихся / С.В. Белов, И.В. Белова // Наука и образование в современном вузе: вектор развития : научная конференция : сб. ст. – Шуя : Изд-во Шуйского филиала ИвГУ, 2023. –С. 16-21.

3. Бочарова Д.Е. Опыт реализации программ дополнительного образования в детском технопарке «Кванториум» / С.В. Белов, Д.Е. Бочарова // Шуйская сессия студентов, аспирантов, педагогов, молодых ученых : XVI Международная научная конференция : сб. ст. – Москва-Иваново-Шуя : Изд-во Иван. гос. ун-т, 2023. – С. 76-78.

4. Головко И.С. Инженерное 3D моделирование и прототипирование в школе / И. С. Головко // Наука и образование: векторы развития. Современные тенденции развития школ-интернатов и коррекционных образовательных учреждений России : научно-практическая конференция : сб. ст. – Чебоксары, 2016. – С. 266-271.

5. Липницкий Л. А. Аддитивные технологии и их перспективы в образовательном процессе / Л. А. Липницкий, Т. В. Пильгун // Системный анализ и прикладная информатика. – 2018. – С. 76-82.

6. Огановская Е. Ю. Робототехника, 3D-моделирование и прототипирование на уроках и во внеурочной деятельности : 5-7, 8(9) классы / Е. Ю. Огановская, С. В. Гайсина, И. В. Князева. – Санкт-Петербург : Изд-во КАРО, 2017. – 256 с.

7. Приказ Департамента образования Ивановской области от 05.10.2022 г. «О региональном проекте «Инженерные классы в малых городах». – Текст : электронный. – 2023. – URL: http://www.ivedu.ru/uploaded/2022/12/1138-o_inzhenernye_klassy.pdf (дата обращения: 18.12.2023).

8. Соломенцева С. Б. 3D-моделирование и визуализация: учебно-методическое пособие. / С. Б. Соломенцева // – Елец: Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина, 2019. – 80 с.

9. Указ Президента РФ от 07.05.2018 г. «О национальных целях и стратегических задачах развития Российской Федерации на период до 2024 года». – Текст : электронный // Администрация Президента России: [сайт]. – 2023. – URL: http://www.kremlin.ru/acts/bank/43027 (дата обращения: 16.12.2023).

10. Федеральный государственный образовательный стандарт среднего общего образования : утверждён приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 17 мая 2012 г. №413 – Текст : электронный // Гарант.Ру : информационно-правовой портал / НПП «ГАРАНТ-СЕРВИС». – 1990-2023. - URL: https://goo.su/3pF6U (дата обращения 12.12.2023).

11. Филиппова О. А. Применение технологии трехмерной печати в учебном процессе по дисциплине «Инженерная графика» / О. А. Филиппова // Наука, Техника и Образование, – 2015. – С. 126–130