3Д моделирование как способ развития формирования пространственного мышления обучающихся

МБОУ «Среднеколымская улусная гимназия имени Героя Социалистического труда И.В. Волкова»

Направление №1. Школьное образование «Инновационная деятельность в образовательном процессе как фактор повышения качества обучения и воспитания учащихся».

Тема: 3д моделирование как способ формирования объемно-пространственного мышления.

Автор: Петрова Саргылана Георгиевна, учитель математики и информатики

Аннотация:Тенденции развития образования в XXI веке указывают на все более возрастающую роль технологий в образовательном процессе. Компьютеризация учебных заведений практически завершена, трудно представить себе современные школы, не оборудованные компьютерными классами, интерактивными досками, проекторами. Однако прогресс не стоит на месте, и то, что вчера казалось нам будущим, сегодня стало настоящим, а будущее бросает нам новые вызовы, на которые система образования должна уметь дать свой ответ. Пространственное мышление необходимо для человека. Достаточный уровень его развития помогает не только в изучении учебных предметов, но и в жизни в целом. Внедрение технологий моделирования в процесс обучения создает предпосылки для повышения образовательного процесса, в связи с этим происходит изменение целей и содержания обучения: появляются новые методы и организационные формы, а также развивается информационная компетентность учащихся.

Ключевые слова:пространственное мышление, 3Д-моделирование, инновационные технологии.

Вступительная часть: в основе хорошо развитого пространственного мышления лежит возможность представлять предметы разных форм и размеров, распределять их в пространстве, мысленно ориентироваться в расположении объектов. Чтобы решать практические задачи и использовать пространственные воображение в креативных целях, необходимо развивать его с детства.

В последние годы у учащихся наблюдается тенденция плохого освоения программ по геометрии, особенно у старшеклассников.Ученики, у которых неплохо поставлен математическийаппарат, наработана необходимая база для освоения алгебры, зачастую совершенно не знают геометрию. В чем же причина? На мой взгляд, Самой большой проблемой при изучении геометрии является то, что ученик не всегда может представить, как всё это происходит. Чтобы помочь школьнику в освоении этого предмета, нужно развивать его пространственное мышление.

Основная часть: Новое время всегда требует новой цели, новой задачи. В настоящее время применение инновационных технологий широко распространено во всех сферах жизни, в том числе и образовании. Все сферы науки, развивающиеся вместе с течением времени, переживают определенные изменения. Одной из таких новых задач является изучение трехмерной, то есть технологии 3D. Основная задача системы — привить культуру объемно-пространственного мышления с помощью предлагаемой оригинальной методики формообразования.

3D-моделирование — это процесс создания трехмерной модели любого объекта. Основной задачей является разработка визуального объемного изображения объекта. Для развития творческого мышления человека, в том числе и 3D-моделирования, огромное значение имеет использование компьютерных технологий, в том числе и 3D-моделирования.

В геометрии есть раздел стереометрия – где изучаются свойства фигуры в пространстве. Стереометрия, по мнению специалистов, является областью школьной математики, вызывающей у учеников наибольшие проблемы.

Сравнивая наглядную модель (представление) или схематическую модель (символ) и словесное понятие, более сильная форма существования мысли – это не понятие, а модель. Модель, как и понятие, отражает стороны или свойства реальных процессов и объектов. Сделав модель фигуры, мы получаем, его визуальный образ, который можем посмотреть во всех видах (вид спереди, снизу, сзади, сверху и тд).

В онтогенезе ребенка пространственное мышление проходит три важных этапа:

Детский этап неосознанной причастности окружающему миру.

Подростковый период «наивного прагматизма» и фрагментаризации пространственного мышления (наступает «аналитическая стадия восприятия знаний»). При этом традиционная практика образования только усиливает фрагментарность мышления, так как каждый из основных учебных предметов имеет свой образный и понятийный язык, а учителя предметники не озабочены метапредметными практиками «перевода».

Юношеский этап (с 9–11 классов) осознанной причастности мирозданию как целому на основе научной картины мира (НКМ). Но очень часто этот этап так и не наступает, и развитие человека, вплоть до зрелости и старости, задерживается на втором шаге^[1]

Этот автор пишет, что школа развивает прежде всего метрические представления и отчасти «гасит» естественно возникающие топологические и проективные представления.

Ю.Р. Валькман и Л.Р. Исмагилова в своей статье «О языке образного мышления» обращают внимание на то, что с 6 до 12 лет представления человека проходят следующие этапы развития:

Создания пространственных образов.

Формирования первоначальных геометрических представлений с образным и логическим компонентами^[2]

Но, по их наблюдениям, данное развитие не получает поддержки со стороны геометрии как предмета, обучение которой начинается с 7 класса. В целом же до 10 класса обучающиеся привыкают «ограничиваться плоскостью». (планиметрией), поэтому в 10–11 классах это мешает им создавать в уме пространственные образы многогранников, тел вращения и иных достаточно сложных трехмерных фигур.

Е.А. Ермак, автор учебного пособия «Развитие пространственного мышления при изучении геометрии», считает, что включение геометрии в школьную программу уже первого класса позволит гармонизировать интеллектуальное и личностное развитие ребенка, поскольку геометрия – это именно та наука, которая идеально сочетает развитие живого пространственного воображения и строгой логики^[3]

В старших классах Е.А. Ермак предлагает изучать не только евклидову, но и неевклидову геометрию, прежде всего геометрию искривленных двухмерных пространств, то есть искривляющих плоскость в сферическую поверхность, ведь именно с такими плоскостями имеет дело география, физика и астрономия. На этой основе возможна выработка метапредметных компетенций, дефицит которых в значительной степени является причиной той самой подростковой «фрагментарности» мышления, знания и сознания, о которой говорилось выше.

Традиционное обучение не в полной мере способствует развитию пространственного мышления, представления и воображения; затрудняет представление плоских изображений и схем в пространственные образы и наоборот – трехмерных изображений в двухмерные. __________________________________________________

¹Выготский Л.С. Мышление и речь. Хрестоматия по общей психологии. Психология мышления. М., 1981. С. 153.

²Валькман Ю.Р., Исмагилова Л.Р. О языке образного мышления // Диалог: сб. материалов международной конференции. М., 2004.

³Ермак Е.А. Развитие пространственного мышления при изучении геометрии. Учебное пособие. Псков, 2014.

В ходе реализации таких задач представлена тема 3D-моделирования. Это может способствовать развитию художественного мышления и глубокому усвоению таких дисциплин, как геометрия, черчение, технология. Данная тема 3D-моделирования имеет важное значение, чтобы дать творческую свободу, так как она развивалась в направлении. В этом плане она может служить основой для развития познавательной активности, творческих и мыслительных способностей человека, повышения интереса и, главное, выбора специальностей, непосредственно связанных с основой этой науки.

В своей работе методом 3Д-моделированияя пользуюсь год на уроках геометрии. Как метод развития пространственного мышления предлагаю 3Д моделирование на основе программы AutoCAD. Наглядная модель фигуры помогает решить задачи, потому что ученики представляют, как это все выглядит. На основании результатов обучения, могу сказать, что 3д-моделирование очень помогает изучению геометрии и подготовке к государственной итоговой аттестации.

Сравнительный результат решения задач по стереометрии ЕГЭ математики базового уровня выпускников МБОУ «Среднеколымская улусная гимназия им. И.В. Волкова»

Вывод:В заключение, необходимость развития творческого мышления через 3D-моделирование обусловлена временем. С уверенностью можно сказать, что успех информационных технологий принесет пользу в сфере национального образования.

При использовании изложенных методик в обучении: − достигается устойчивость навыков продуктивного пространственного мышления; − работа по созданию различных форм развивает и инициирует креативное начало в пространственном мышлении; − вырабатываются устойчивые навыки и приемы графического, макетного, компьютерного моделирования форм; − развивается комбинаторная составляющая пространственного мышления при решении задач взаимодействия различных форм.

3Д-моделирование можно использовать не только в математике, но и в других учебных предметах. Это сделает уроки интереснее и познавательнее как для учеников, так и для учителей. Стоит отметить, что мы изучили только 3д-моделирование, но еще есть методы 3д модели как принтер, как 3Д ручки. Возможно, действительно стоит задуматься над изучением геометрии уже в младших классах общеобразовательной школы, тем более если это изучение будет опираться на применение 3D-технологий: сначала 3Dручек, а позже программ компьютерного моделирования, 3D-принтеров – и будет включать в себя игровые элементы. Эти программы должны быть сориентированы как на развитие технического, так и художественного воображения (а в целом – метапредметных компетенций) на уроках рисования, природоведения, географии, физики и т.д. При этом большое внимание должно уделяться развитию пространственного мышления, формированию умения переводить плоскостные изображения в объемные и наоборот. Хотелось бы отметить, что большую роль в формировании пространственного мышления в школе занимал предмет «Черчение» и я считаю, что программы компьютерного 3д-моделирования вполне могут заменить «Черчение». Разумеется, живя в трехмерном мире, лучше всего преподавать на наглядных трехмерных моделях.

В ходе работы мы удостоверились, что пространственное мышление необходимо для человека. Достаточный уровень его развития помогает не только в геометрии, но и в жизни в целом. Подводя итог, можно сказать, что внедрение технологий моделирования в процесс обучения создает предпосылки для повышения образовательного процесса, в связи с этим происходит изменение целей и содержания обучения: появляются новые методы и организационные формы, а также развивается информационная компетентность учащихся.

Использованная литература:

Домникова С.В., Кукушкин М.А., Домников А.С., Феллер В.В., Матвеева З.П. «Формирование 3D-мышления на различных этапах образовательной деятельности». Учебное пособие. Г. Саратов 2008.

Ломов Б. Ф. Вопросы общей, педагогической и инженерной психологии. М.: Педагогика, 1991. — 296 с.

Марков В. И. Эвристическое моделирование формы: Учебное пособие. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2009. — 56 с.

Меженин А. В. «Технологии 3D-моделирования для создания образовательных ресурсов». Учебное пособие. — СПб., 2008.

Нурмукан, Д. С. Развитие творческого мышления через 3D-моделирование / Д. С. Нурмукан. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2019. — № 26 (264). — С. 280-283. — URL: https://moluch.ru/archive/264/61229/ (дата обращения: 30.10.2022).