Интеграция 3D-моделирования в школьное обучение

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Интеграция 3D-моделирования в школьное обучение

Карпенко М.А.

Аннотация

В статье рассматривается роль трехмерного моделирования в образовательных программах, обсуждаются преимущества использования 3D-моделей в обучении и вызовы, стоящие перед школами и учениками.

Ключевые слова: трехмерное моделирование, образование, 3D-технологии, школьный курс, обучение, будущие специалисты.

Abstract

The article examines the role of 3D modeling in educational programs, discusses the benefits of using 3D models in teaching and the challenges facing schools and students.

Keywords: three-dimensional modeling, education, 3D technologies, school course, teaching, future specialists.

В наши дни трудно представить сферу производства, где не используется трехмерная объемная графика. Практически для каждого продукта изначально разрабатывается его чертеж. Еще 10-20 лет назад проектировщики использовали обыкновенный холст бумаги и карандаш, но развитие современных технологий привело нас к появлению программ, использующих специальные инструменты для создания и редактирования 3D объектов. В производственных целях на основе таких объектов инженер может точно представить модель детали или продукта до его реального изготовления. Это позволяет ускорить процесс разработки, сократить издержки на создание прототипов и улучшить качество конечного продукта.

Технологии трехмерного моделирования активно применяются в различных отраслях промышленности, начиная от автомобильного и авиационного производства (рис. 1), где требуется точное моделирование каждой детали, до медицинских и архитектурных сфер, где трехмерные модели используются для графического представления и анализа сложных структур и объектов.

Рис. 1. Трехмерная модель двигателя в Компас 3D [1]

С развитием компьютерных технологий и программного обеспечения процесс создания и редактирования 3В-объектов становится все более доступным и удобным. Это открывает новые возможности для будущих дизайнеров и инженеров, которые уже начинают интересоваться данной тематикой еще на стадии школьного обучения.

Однако, если ознакомиться со школьной программой по информатике, а также учебниками, утвержденными приказом Министерства просвещения Российской Федерации №858 от 21 сентября 2022 года [2], то можно заметить, что полноценный отдельный курс по 3D-моделированию в рамках основного общего образования отсутствует. Соответствующий раздел затрагивается лишь поверхностно, не вдаваясь в подробности.

В таблице 1 приведено сравнение содержания учебников для 7 -11 классов, иллюстрирующее области, где встречаются темы, связанные с 3D-моделированием.

Таблица 1

Разделы 3D-моделирования в школьном курсе Информатики

Внимательно ознакомившись с таблицей, можно убедиться, что раздел 3D-моделирования подается ученикам только в общих чертах и не рассматривается как самостоятельный раздел. Кроме того, таким темам как «3D-Моделирование» и «Компьютерная графика» вовсе отведено небольшое количество часов, что не позволяет школьникам углубиться и развить свои навыки в данной области.

Но в целом, применение 3D-объектов, как инструмент к пониманию различных учебных материалов, может быть выгодным и эффективным дополнением к обучению. Например, в биологии можно использовать 3D-модели для визуализации внутренней структуры клеток, органов или молекул ДНК, что поможет ученикам лучше понять и запомнить анатомические и биологические процессы. В математике же 3D-моделирование можно использовать для визуализации геометрических фигур и решения задач по стереометрии.

Следует признать, что уже сейчас спектр школьных предметов, включающих в себя элементы 3D-графики довольно широк. В чем же смысл и какова цель ее использования в рамках образования? В первую очередь, это возможность раскрыть и визуализировать учебный материал, делая его более простым и понятным для учащихся, особенно в случае абстрактных или сложных тем. Во-вторых, работа с трехмерными моделями способствует развитию пространственного мышления у учеников, что полезно не только в научных и технических дисциплинах, но и в повседневной жизни. Немаловажным является и то, что использование современных 3D-технологий повышает мотивацию и заинтересованность школьников за счет создания более увлекательного и интерактивного обучающего процесса.

Для организации учебного процесса по 3D-моделированию в общеобразовательных учреждениях необходимо наличие следующих элементов: образовательный технология трехмерный моделирование

• Программное обеспечение (Blender, Компас-3D, SketchUP, Cinema4D и т.д.)

• Аппаратное обеспечение (Компьютер)

Среди программ, служащих для создания и редактирования 3D-моделей можно выделить особо распространенные и полюбившиеся новым пользователям или специалистам, уже давно работающих в своей области [3]. В таблице 2 представлена сравнительная характеристика программ, которые могли бы использоваться в школьной программе, по их цене, функциям и среде применения.

Таблица 2

Опираясь на представленную таблицу, нетрудно заметить, что использование программ, не требующих платной подписки, может быть намного выгоднее для государства. Например, SkulptGL - отличный вариант, чтобы познакомиться с основами 3D-моделирования. Благодаря простому интерфейсу и немалому функционалу можно добиться впечатляющих результатов. Программа является онлайн-браузером и не требует отдельной установки, что облегчит работу сотрудникам школы. SkulptGL может отлично подойти для школьников 7-8 классов и послужить своеобразным стартом в обучении.

Blender - ПО с открытым исходным кодом и бесплатным доступом, чем привлекает новых пользователей. Программа идеально подходит для освоения трехмерного дизайна - от самых азов до всех его возможностей. Функции Blender позволяет с нуля сформировать 3D-модель при помощи доступных примитивов, полигонов и различных модификаторов. Затем заняться скульптингом, текстурированием, композитингом, рисованием с помощью Grease Pencil, анимацией и рендерингом. Нетребовательность к компьютерному железу может оказаться влияющим фактором выбора программного продукта у большинства школ, не имеющих возможности позволить себе мощное аппаратное обеспечение. Blender не уступает ни одному из своих конкурентов, а в качестве быстроты реагирования на команды и удобного, оптимизированного интерфейса даже превосходит их. Согласно опросу, проведенному среди респондентов 63.45% (335 из 528 проголосовавших) считают, что Blender - программное обеспечение, которое необходимо преподавать в школах для изучения 3D-моделирования].

Актуальность использования средств 3D-моделирования в различных школьных дисциплинах растет с каждым годом, в связи с чем возникает ряд сложно решаемых проблем [5]. Например:

1. Финансовые затраты: Приобретение необходимого

оборудования и программ может быть дорогостоящим. Не все школы и учреждения дополнительного образования могут позволить себе такие затраты без дополнительного финансирования.

2. Недостаток квалифицированных кадров: На сегодняшний день, учителей и педагогов, обладающих достаточным количеством знаний и опыта в данной области, не так много.

3. Актуализация учебных программ: Быстрое развитие технологий в области 3D моделирования требует постоянного обновления учебных программ и материалов. Необходимо постоянно адаптировать учебные планы к новым тенденциям и технологиям. Таким образом, можно сказать, что 3D-моделирование, несмотря на сложности, связанные с материальными затратами, несомненно, является тем направлением, обучение которому государству необходимо развивать в общеобразовательных организациях. Поскольку подготовка специалистов в этой области укрепит научно-технический потенциал страны и повысит конкурентоспособность на мировом рынке. Трехмерное моделирование - новый язык цифровой среды и отличная отправная точка для поиска работы в области компьютерной графики, без которой не обходится ни один современный проект, что, в свою очередь, способствует постоянному поиску новых специалистов. Школьные годы - идеальное время для подростка, чтобы попробовать себя и узнать стоит ли в ближайшем будущем делать упор в столь инновационной сфере.

Список источников

1. Новостной портал Полоцка / Новополоцка [Электронный ресурс] // Трехмерное проектирование с помощью Компас 3D системы [сайт]. [2016].

2. Приказ Минпросвещения России от 21.09.2022 N858 "Об утверждении федерального перечня учебников, допущенных к использованию при реализации имеющих государственную аккредитацию образовательных программ начального общего, основного общего, среднего общего образования организациями, осуществляющими образовательную деятельность и установления предельного срока использования исключенных учебников" (Зарегистрировано в Минюсте России 01.11.2022 N70799).

3. Лайфхакер [Электронный ресурс] // 21 лучшая программа для 3D- моделирования [сайт]. [2021].

4. Хабр [Электронный ресурс] // 3D в школе: кто, чему и как должен учить? [сайт]. [2016].

5. Московский Государственный Университет МГПУ [Электронный ресурс] // Реализация технологии 3Э-печати в общеобразовательных школах в дополнительном образовании. Развитие и проблемы [сайт]. [2023].

Размещено на Allbest.Ru