Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,899

МОБИЛЬНАЯ ШКОЛА 3D-МОДЕЛИРОВАНИЯ КАК СРЕДСТВО ПРОФОРИЕНТАЦИИ УЧАЩИХСЯ СЕЛЬСКИХ ШКОЛ

Гребнева Д.М. 1 Кокшарова Е.А. 1 Мащенко М.В. 1
1 Нижнетагильский государственный социально-педагогический институт (филиал) ФГАОУ ВО «Российский государственный профессионально-педагогический университет»
В настоящее время в России актуальна проблема дефицита высококвалифицированных инженерных кадров, что отмечается в ряде нормативных документов. В статье рассматривается возможность решения обозначенной проблемы за счет профориентации учащихся сельских школ в области 3D-моделирования посредством их участия в мобильной школе. В рамках мобильной школы 3D-моделирования в качестве профориентационных мастер-классов авторами статьи предлагается вводный мастер-класс о перспективных профессиях в области 3D-моделирования и три мастер-класса, на которых обучающиеся создают 3D-модели разными способами как вручную, так и с использованием специального оборудования. В статье приводится содержание профориентационных мастер-классов и краткие методические рекомендации педагогам к их проведению. Обобщая опыт реализации школы 3D-моделирования на примере Нижнетагильского государственного социально-педагогического института, авторы описывают пример эффективного использования образовательной инфраструктуры региона посредством создания удаленной лаборатории 3D-моделирования на базе педагогического вуза. Описывается модель действия удаленной лаборатории в рамках реализации мобильной школы 3D-моделирования. Представленные в статье материалы могут быть использованы в педагогической деятельности преподавателей педагогических вузов направления «Педагогическое образование», а также педагогов дополнительного образования.
мобильная школа
профориентация
мастер-класс
удаленная лаборатория
3D-моделирование
содержание обучения 3D-моделированию
1. Послание Президента Федеральному Собранию от 15.01.2020. [Электронный ресурс]. URL: https://www.garant.ru/hotlaw/federal/1314404/ (дата обращения: 03.09.2020).
2. Киселева Н.А. Мобильная школа – реализация очного и электронного образования 2020. [Электронный ресурс]. URL: https://ioe.hse.ru/news/350028268.html (дата обращения: 03.09.2020).
3. Рожкова О.Ю., Евстифеева О.В. Мобильная компьютерная школа «Спутник» в условиях удаленной сельской провинции // Муниципальное образование: инновации и экперимент. 2008. № 4. С. 52–56.
4. Большаков В.П. Компас-3D для студентов и школьников. СПб.: БХВ-Петербург, 2010. 304 с.
5. Гайсина С.В. Робототехника, 3D-моделирование и прототипирование. Реализация современных направлений в дополнительном образовании: методические рекомендации для педагогов. СПб.: КАРО, 2018. 208 с.
6. Турищев И.В., Киселев Н.В. Проектирование удаленной лаборатории с целью проведения лабораторных опытов для школ // Современные технологии управления. 2020. № 2. [Электронный ресурс]. URL: https://sovman.ru/article/9214/ (дата обращения: 03.09.2020).

В послании президента РФ Федеральному собранию отмечается необходимость увеличения бюджетных мест региональных технических вузов для решения проблемы дефицита высококвалифицированных инженерных кадров. Таким образом, актуальна подготовка широкого круга школьников к получению инженерных профессий силами общеобразовательных школ [1].

Выбор молодежью инженерных профессий зависит в том числе от их базовой подготовки в школах, целенаправленного развития их инженерного мышления. Как показывает практика, школьники сельских школ имеют меньше шансов поступить на инженерные специальности. Это связано с низкой мотивацией обучающихся (отсутствие перспективы престижной высокооплачиваемой работы, самостоятельно проще изучать предметы гуманитарного цикла); нехваткой учителей-предметников научно-технического цикла; недостаточным качеством учебного оборудования, которое необходимо обучающимся для знакомства с новыми современными технологиями; удаленностью от вузов и промышленных предприятий, которые проводят профориентационные мероприятия. Обозначенная проблема имеет массовый характер, поскольку только в пригороде Нижнего Тагила работают 13 школ с общей численностью 2860 учеников. Таким образом, актуальной становится проблема профориентации обучающихся в сельских школах и их мотивации к выбору инженерных профессий. Решению обозначенной проблемы может способствовать изучение комплексных дисциплин, предполагающих тесное взаимодействие обучающихся с новыми методами и технологиями, а также применение полученного образовательного продукта в практической деятельности – программирование, робототехника, черчение, 3D-моделирование и др.

Целью исследования является определение условий для подготовки к освоению инженерных профессий сельскими школьниками средством мобильной школы 3D-моделирования.

Материалы и методы исследования

Теоретической базой исследования стали работы в области мобильного обучения [2; 3], обучения 3D-моделированию [4; 5], а также опыт Нижнетагильского государственного социально-педагогического института (филиала) ФГАОУ ВО «Российский государственный профессионально-педагогический университет» в организации мобильной школы 3D-моделирования для обучающихся в сельских школах.

Результаты исследования и их обсуждение

В данной статье под понятием «мобильная школа» понимается гибкая, адаптирующаяся организация, в которой сочетаются очное и дистанционное обучение в зависимости от потребностей обучающихся. Мобильная школа 3D-моделирования реализуется кафедрой информационных технологий филиала Российского государственного профессионально-педагогического университета в городе Нижний Тагил (2018–2020 гг.). Для организации и проведения всех видов занятий мобильной школы 3D-моделирования используется лаборатория робототехники и цифровых образовательных ресурсов, оснащенная современными компьютерами, системой видеосвязи, 3D-принтером, лазерным гравером с числовым программным управлением. В основном проект направлен на сельских школьников, которые подключаются к работе площадки дистанционно, а также участвуют в выездных мероприятиях школы, проводимых на территории Горноуральского городского округа и соревнованиях, проводимых на территории вуза.

В качестве профориентационных мероприятий, основная цель которых заинтересовать обучающихся и мотивировать их изучать 3D-моделирование на более глубоком уровне, предлагаются четыре выездных мастер-класса. Это вводный мастер-класс, где ученики знакомятся со сферой 3D-моделирования и актуальными профессиями в этой области; и три мастер-класса по обучению школьников методам и средствам 3D-моделирования, где ученики создают объемную модель объекта на практике разными способами. В качестве основной платформы, предназначенной для реализации проектов курса 3D-моделирования, выбрана бесплатная современная программа «Компас-3D», предназначенная для разработки 3D-проектов. Для полноценной работы необходим персональный компьютер (ноутбук) с установленным программным обеспечением. Краткое описание выездных мастер-классов приведено в табл. 1.

Таблица 1

Краткое содержание профориентационных мастер-классов по 3D-моделированию

Мастер-класс

Краткое содержание

Формы проведения

Образовательный продукт

Вводный мастер-класс

Знакомство обучающихся со сферой 3D-моделирования, средой моделирования «Компас-3D» и информирование школьников о новых актуальных инженерных профессиях

Очная, дистанционная с трансляцией мастер-класса, дистанционная с прохождением профориентационного веб-квеста

Составление обучающимися интеллект-карты перспективных профессий, связанных с 3D-моделированием; буклет с описанием профессии

Создание развертки 3D-объекта

Изучение обучающимися построения развертки поверхности для создания 3D-моделей, продолжение освоения среды 3D-моделирования Компас-3D, знакомство с работой лазерного гравера

Очная, очная с использованием возможностей удаленной лаборатории

Макет для лазерной резки в формате *.cdr, вырезанная на лазерном гравере 3D-модель

Создание 3D-объекта с помощью сплайнов

Изучение обучающимися метода создания объемной модели при помощи сплайнов, продолжение освоения среды 3D- моделирования TinkerCAD, продолжение знакомства с работой 3D-принтера

Очная, очная с использованием возможностей удаленной лаборатории, технология «аватар»

3D-модель объекта в формате *.stl, напечатанная 3D-модель

Работа с 3D-сканером

Изучение обучающимися принципов работы с 3D-сканером, сканирование объемного объекта на практике, редактирование полученной 3D-модели объекта

Очная

3D-модель объекта в формате *.stl

В содержание вводного мастер-класса включается обзор таких профессий, связанных с 3D-моделированием, как инженер-конструктор, архитектор, 3D-аниматор и 3D-моделлер. Ведущий показывает обучающимся презентацию с кратким описанием особенностей профессий, видеоинтервью со специалистами, проводит обзор сред 3D-моделирования для разных сфер деятельности. Итоговым образовательным продуктом обучающихся может быть интеллект-карта перспективных профессий, связанных с 3D-моделированием (рис. 1).

greb1.tif

Рис. 1. Фрагмент интеллект-карты «Профессии в сфере 3D-моделирования»

В дистанционной форме вводный мастер-класс может быть проведен в форме веб-квеста (табл. 2), где обучающимся необходимо самостоятельно найти информацию о тех или иных профессиях, связанных с 3D-моделированием.

Таблица 2

Содержание веб-квеста

Шаг

Содержание

Краткие сведения

Название веб-квеста «Профессии в сфере 3D-моделирования».

Описание: веб-квест посвящен профессиям в области 3D-моделирования. Вам предстоит познакомиться с четырьмя популярными профессиями: архитектор, инженер-конструктор, 3D-моделлер и 3D-визуализатор. Вы узнаете требования, предъявляемые к работникам этих профессий, особенности профессий и оцените, подходит ли та или иная профессия именно вам.

Возрастная категория: 9–11 классы.

Предмет: выбор профессии.

Ключевые слова: 3D-моделирование, выбор профессии, архитектор, инженер-конструктор, 3D-моделлер, 3D-визуализатор

Введение

Представьте, что вам дана роль рекрутера: вам нужно подобрать сотрудников для компании «Объемный мир» на вакантные места архитектора, инженера-конструктора, 3D-моделлера и 3D-визуализатора. Главное, что просит вас компания, – это составить «портреты» идеальных кандидатов на должности

Задания

Пользуясь ресурсами сети Интернет, ответьте на следующие вопросы о специалистах каждой профессии.

Чем занимается специалист?

Каковы важные качества специалиста?

Каковы необходимые навыки и знания?

Какими компьютерными программами должен владеть специалист?

Оформите полученные результаты в виде буклета с описанием вакансии

Описание процедуры работы

С помощью онлайн-сервиса создания интеллект-карт MindMap (https://www.mindmup.com/) постройте карты, которые описывают специалистов: архитектора, инженера-конструктора, 3D-моделлера и 3D-визуализатора.

Поделитесь своими картами с одноклассниками и попросите их дополнить ваши карты.

Подумайте, есть ли общее у характеризуемых вами специалистов? Изобразите общие и различные черты специалистов с помощью диаграммы Венна.

Выберите наиболее понравившегося вам специалиста и оформите полученные сведения о нем в виде буклета или листовки с описанием вакансии с помощью онлайн-редактора буклетов «Макетрон» http://maketron.ru.

Готовый буклет отправьте на электронный ящик преподавателю

Вложения, ссылки на источники

https://www.profguide.io/professions – справочник профессий;

https://www.mindmup.com – онлайн-сервис создания интеллект-карт;

http://maketron.ru – онлайн-сервис создания буклетов

Оценивание

Работа будет оцениваться по итоговому заданию – буклету (листовке).

Критерии оценки:

– полнота информации о профессии;

– наглядность представления информации;

– наличие подходящих иллюстраций;

– читабельность;

– цветовое оформление

Заключение

В современном информационном обществе появляется все больше профессий, связанных с высокими технологиями, в том числе 3D-моделирование. В этом веб-квесте вы познакомились с такими специальностями, как архитектор, инженер-конструктор, 3D-моделлер и 3D-визуализатор, а также создали буклет по одному из наиболее понравившихся вам специалистов. Подумайте, почему вы выбрали именно этого специалиста? Хотели бы вы в будущем работать по такой специальности? Напишите свои впечатления об участии в веб-квесте на странице «Обратная связь»

Прохождение профориентационных веб-квестов обучающимися может способствовать их самоопределению, расширять кругозор, знакомить с разными средствами IT-технологий.

При прохождении мастер-класса «Создание развертки 3D-объекта» обучающиеся учатся строить соотношение между координатами на поверхности трехмерного объекта (X, Y, Z) и координатами на текстуре (U, V). Для начала следует подобрать несложные объекты, например домик, скворечник, кузов машины и т.п. Для лучшего понимания ведущий мастер-класса показывает процесс создания развертки двумя способами: с помощью бумаги и чертежного набора и средствами компьютерной программы «Компас-3D». Созданные обучающимися модели сохраняются в векторном формате и могут быть вырезаны с помощью лазерного гравера. При отсутствии необходимого оборудования в школе используются возможности удаленной лаборатории.

На мастер-классе «Создание 3D-объекта с помощью сплайнов» ведущий показывает обучающимся несколько методов получения объемного изображения (вращение вокруг оси, выдавливание, выдавливание со скосом) из трехмерных кривых. Для того чтобы заинтересовать обучающихся, ведущий мастер-класса может попросить их назвать объекты с осевой симметрией, которые есть в классной комнате, спросить, какие объекты легко можно получить методом выдавливания. Затем в компьютерной программе «Компас-3D» обучающиеся создают объемный объект с помощью сплайнов, например вазу, тарелку, плафон люстры, лодку. Полученная модель сохраняется в формате *.stl для последующей печати на 3D-принтере.

На заключительном мастер-классе обучающиеся знакомятся с процессом преобразования реальных объектов в компьютерную 3D-модель с помощью 3D-сканера. С помощью этого средства можно сделать информационную копию практически любого предмета. Но отсканированная копия – это ещё не 3D-модель, её нужно доработать с помощью специальных программных средств, после чего возможен её экспорт в «Компас-3D». Обучающимся полезно сравнить процесс ручного создания 3D-модели с частично автоматизированным (посредством 3D-сканера). Полученные школьниками объемные модели различных предметов могут использоваться в дальнейшем для создания конкурсной работы на выставку технического творчества.

Как было отмечено выше, мастер-классы по 3D-моделированию могут проводиться в разных формах: очно, дистанционно, очно с использованием удаленной лаборатории. Обобщенная модель действия удаленной лаборатории представлена на рис. 2.

greb2.tif

Рис. 2. Модель действия удаленной лаборатории

Удаленная лаборатория дает возможность транслировать процесс 3D-печати и резки в режиме реального времени [6]. При этом печатаются реальные модели, созданные учениками под руководством ведущего мастер-класса, и ученики могут задавать вопросы или действовать по технологии «аватар», то есть просить специалиста удаленной лаборатории выполнить те или иные действия.

После проведения серии мастер-классов проводится тематическая выставка 3D-моделей, которые самостоятельно создают обучающиеся, при необходимости обращаясь к дистанционным консультациям организаторов. Подготовка обучающимися работ на выставку способствует развитию их навыков самостоятельной работы, умению воплощать идею в проект.

Обучающиеся, которые в ходе прохождения мастер-классов и участия в выставке технического творчества заинтересовались 3D-моделированием, могут продолжить его изучение на более глубоком уровне на базе вуза очно или дистанционно. В углубленном курсе 3D-моде- лирования подробно изучается процесс создания, подготовки, печати и обработки 3D-модели и идет подготовка к конкурсу в формате Junior Skills по компетенции «Прототипирование».

В результате функционирования мобильной школы 3D-моделирования для учащихся сельских школ была отмечена положительная динамика следующих критериев.

1. Повышение конкурентоспособности обучающихся в сельских школах.

2. Повышение мотивации обучающихся к выбору инженерных профессий.

3. Повышение качества информированности обучающихся о современных перспективных инженерных профессиях.

Заключение

Профориентационные мастер-классы, тематические выставки технического творчества, проведенные в рамках мобильной школы 3D-моделирования, позволяют повышать мотивацию обучающихся в сельских школах к выбору инженерных профессий. Также реализация проекта способствует обеспечению равных условий для учащихся сельских школ для получения знаний, навыков инженерных видов деятельности и поступления на инженерные специальности вузов.


Библиографическая ссылка

Мобильная школа 3D-моделирования как средство профориентации УЧАщихся сельских школ МОБИЛЬНАЯ ШКОЛА 3D-МОДЕЛИРОВАНИЯ КАК СРЕДСТВО ПРОФОРИЕНТАЦИИ УЧАЩИХСЯ СЕЛЬСКИХ ШКОЛ // Современные наукоемкие технологии. – 2020. – № 9. – С. 121-125;
URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=38226 (дата обращения: 21.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074