УДК 371

3D-МОДЕЛИРОВАНИЕ НА УРОКАХ ТЕХНОЛОГИИ: ОТ

ТЕОРИИ К ПРАКТИКЕ

Филин Александр Сергеевич

Учитель информатики и технологии МАОУ «Гимназии Доброграда» п.

Доброград, Ковровского района, Владимирской области

Email: filin.as@dobrograd.school

Аннотация. В статье рассматриваются педагогические условия и

проблемы внедрения 3D-технологий в учебный процесс по предмету

«Технология» в основной школе. Обосновывается актуальность изучения

модуля «3D-моделирование, прототипирование, макетирование» в контексте

обновления содержания технологического образования. Анализируются

ключевые противоречия, возникающие при реализации данного модуля:

отставание учебно-методического обеспечения от реального уровня развития

3D-технологий, недостаточная готовность учителей к работе с современным

программным и аппаратным обеспечением, а также дефицит

организационно-методического сопровождения проектной деятельности

обучающихся. Предлагаются направления решения обозначенных проблем за

счет развития проектной деятельности, совершенствования методического

обеспечения и системы повышения квалификации педагогов.

Ключевые слова: 3D-моделирование, уроки технологии, 3D-

технологии, проектная деятельность школьников, цифровое образование,

методическое обеспечение, профессиональное развитие педагога.

Введение

Обновление содержания общего образования, в том числе предметной

области «Технология», является одним из приоритетных направлений

развития современной школы. Существенным этапом в этом процессе стал

Указ Президента Российской Федерации В.В. Путина № 204 от 7 мая 2018

года, а также разработанная на его основе «Концепция преподавания

предметной области „Технология“», в которой определены цели и задачи

технологической подготовки школьников в условиях научно-технического

прогресса.

Концепция предполагает сочетание традиционных материальных

технологий и современных цифровых решений. По словам О.Ю. Васильевой,

занимавшей на тот момент пост министра образования Российской

Федерации, содержание учебного предмета «Технология» практически

полностью обновляется, при этом сохраняется компонент, связанный с

развитием навыков ручного труда. Такое сочетание обеспечивает

преемственность традиционных и инновационных направлений

технологического образования.

В обновлённом курсе технологии особое место отведено цифровым и

высокотехнологичным направлениям: компьютерному черчению,

промышленному дизайну, робототехнике, аддитивным технологиям, 3D-

моделированию и прототипированию. Введение инвариантного модуля «3D-

моделирование, прототипирование, макетирование», изучаемого с 7 по 9

классы, требует от школы не только модернизации материально-технической

базы, но и пересмотра подходов к организации учебного процесса и

проектной деятельности обучающихся.

Цель данной статьи — проанализировать педагогические проблемы,

возникающие при реализации модуля 3D-моделирования на уроках

технологии, и обозначить основные направления их решения на уровне

школьной практики.

Теоретические основы внедрения 3D-технологий в

технологическое образование

Сфера 3D-технологий динамично развивается и находит применение в

различных отраслях: в промышленном и графическом дизайне, архитектуре,

инженерии, медицине, рекламе, кинопроизводстве, игровой индустрии. В

этих условиях владение основами трёхмерного моделирования постепенно

становится важной составляющей технологической грамотности.

Ряд исследователей подчёркивает значительный образовательный

потенциал 3D-моделирования и 3D-печати. М.А. Гриц и соавторы отмечают,

что использование 3D-технологий способствует повышению наглядности

обучения, развитию творческих способностей и познавательной мотивации

обучающихся, а также активизации их исследовательской деятельности. 3D-

принтер может применяться для изготовления уменьшенных копий реальных

объектов, геометрических тел и сложных моделей, недоступных для

традиционного изготовления в школьных условиях.

О.А. Филиппова рассматривает технологию трёхмерной печати как

эффективный инструмент поддержки изучения профильных дисциплин. В

процессе работы обучающиеся создают цифровые модели деталей и узлов, а

затем получают их в материальном виде, что позволяет выстраивать

межпредметные связи и усиливать прикладной компонент обучения.

В исследованиях Р.Ф. Салахова подчёркивается роль 3D-печати в

реализации лабораторных и практических работ. Перенос плоских чертежей

в трёхмерное пространство, создание и печать сложных деталей (например,

элементов технических устройств) обеспечивает более глубокое понимание

конструктивных особенностей, принципов работы и функциональных связей.

По мнению Л.А. Липницкого, использование аддитивных технологий в

образовательном процессе способствует развитию инженерного мышления и

профессиональной ориентации обучающихся, поскольку позволяет им

увидеть реальный результат собственной конструкторской деятельности,

оценить качество модели и необходимость её доработки.

Таким образом, теоретический и практический опыт применения 3D-

технологий в образовании подтверждает их высокую значимость для

формирования у школьников технологической, информационной и

инженерной грамотности, а также для развития проектной и

исследовательской деятельности.

Педагогические проблемы внедрения модуля «3D-моделирование,

прототипирование, макетирование»

Опыт реализации модуля 3D-моделирования в основной школе

позволяет выделить ряд ключевых проблем и противоречий педагогического

характера.

1. Несоответствие между уровнем развития технологий и учебно-

методическим обеспечением

С одной стороны, в российских школах активно создаются центры

цифрового и гуманитарного профилей («Точка роста», «Школьный

кванториум»), оснащённые современным оборудованием, включая 3D-

принтеры. С другой стороны, содержание учебников и методических

пособий по технологии зачастую не успевает за темпами развития

программного и аппаратного обеспечения в области 3D-технологий.

Это приводит к тому, что педагоги вынуждены самостоятельно

отбирать и адаптировать материалы, разрабатывать авторские программы и

задания, осваивать новые программные продукты (Tinkercad, Fusion 360,

Blender и др.), что увеличивает нагрузку и не всегда обеспечивает

методическую целостность процесса обучения.

2. Недостаточная готовность педагогов к работе с 3D-технологиями

Серьёзной проблемой остаётся дефицит специалистов, владеющих как

содержательной, так и инструментальной стороной 3D-моделирования.

Значительная часть учителей технологии имеет базовое образование,

ориентированное преимущественно на традиционные виды обработки

материалов. Курсы повышения квалификации, как правило, носят обзорный

характер и не всегда позволяют сформировать устойчивые практические

навыки работы с конкретными программами и устройствами.

В результате уровень подготовки педагогов может не соответствовать

запросам современной школы и ожиданиям обучающихся, уже

сталкивающихся с 3D-графикой в повседневной жизни и медиа-среде.

3. Дефицит методического сопровождения проектной деятельности

школьников

Обновлённые образовательные стандарты и примерные рабочие

программы предполагают усиление проектной деятельности. Однако в части

3D-моделирования и прототипирования нередко отсутствуют подробные

методические рекомендации по организации проектной работы, разработке

критериев оценивания, распределению ролей в проектной команде,

представлению и защите результатов.

Это затрудняет реализацию системного проектного подхода, особенно

в условиях ограниченного учебного времени и неоднородного уровня

подготовки обучающихся.

Проектная деятельность как средство преодоления обозначенных

проблем

Одним из ключевых механизмов эффективного внедрения 3D-

моделирования в учебный процесс является организация проектной

деятельности школьников. Проектная форма работы позволяет:



обеспечить практическую направленность изучаемого материала;



сформировать у обучающихся навыки планирования,

распределения обязанностей, анализа промежуточных и итоговых

результатов;



развивать коммуникативные и презентационные компетенции;



интегрировать знания по математике, физике, информатике,

черчению и технологии.

Проект по 3D-моделированию, как правило, включает следующие

этапы: постановка задачи (выбор объекта моделирования), анализ аналогов,

разработка эскизов, создание цифровой 3D-модели, подготовка к печати,

изготовление прототипа, его оценка и доработка, презентация результата.

Такая структура работы позволяет выстроить логическую

последовательность действий от замысла до материального воплощения, что

особенно важно для формирования целостного представления о

технологическом процессе.

Направления решения выявленных проблем

Для преодоления обозначенных трудностей представляется

целесообразным комплексный подход, включающий несколько

взаимосвязанных направлений.

1. Разработка и обновление учебно-методического обеспечения

Необходимо создание современных учебно-методических комплексов,

включающих:



программы и курсы по основам 3D-моделирования для основной

школы;



методические рекомендации для учителей с примерами

поурочного планирования;



банк типовых и творческих проектных заданий разного уровня

сложности;



электронные ресурсы (видеоуроки, интерактивные тренажёры,

инструкции по работе с программным обеспечением и 3D-принтером).

Такие материалы должны регулярно обновляться с учётом развития

программных продуктов и оборудования.

2. Совершенствование системы повышения квалификации

педагогов

Повышение квалификации учителей технологии в области 3D-

моделирования должно носить практико-ориентированный характер и

включать:



отработку базовых и продвинутых приёмов работы в конкретных

программных средах;



освоение алгоритмов настройки и безопасной эксплуатации 3D-

принтеров;



изучение методики организации учебных и проектных занятий с

применением 3D-технологий;



участие в профессиональных сообществах и сетевых

методических объединениях.

Особую значимость приобретает наставничество и обмен опытом

между педагогами, уже имеющими успешную практику реализации курсов

3D-моделирования.

3. Методическое обеспечение проектной деятельности

обучающихся

Для повышения эффективности проектной работы в области 3D-

моделирования необходимо:



определить типовые модели проектов (индивидуальные,

групповые, межпредметные);



разработать критерии оценивания, учитывающие как техническое

качество модели, так и оригинальность замысла, обоснованность решений,

презентацию результата;



предложить понятные для школьников алгоритмы работы над

проектом;



обеспечить возможность представления проектов на школьных,

муниципальных и региональных конкурсах технического творчества.

Практические рекомендации для учителя технологии

Исходя из анализа теоретических и практических аспектов внедрения

3D-технологий, можно выделить ряд прикладных рекомендаций для

учителей:

1.

Целесообразно начинать обучение с простых и интуитивно

понятных программных сред (например, Tinkercad), постепенно переходя к

более сложным системам по мере готовности обучающихся.

2.

Важно выстраивать межпредметные связи, связывая задания по

3D-моделированию с курсами математики, физики, информатики, а также с

практическими разделами технологии.

3.

Следует уделять внимание развитию у обучающихся

пространственного мышления через задания на визуализацию, «мысленное

вращение» объектов, изменение масштабов и пропорций.

4.

Рекомендуется опираться на реальные практические задачи:

проектирование полезных в быту или учебном процессе объектов, создание

наглядных пособий, деталей для учебных стендов и макетов.

5.

Важно формировать у обучающихся электронное портфолио

выполненных проектов, что способствует осознанию личного прогресса и

может использоваться для профориентации.

Заключение

Внедрение 3D-моделирования в школьный курс технологии является

важным шагом в направлении модернизации технологического образования

и повышения его соответствия требованиям современного

высокотехнологичного общества. 3D-технологии обладают значительным

потенциалом для развития пространственного и инженерного мышления,

творческих способностей, исследовательских и проектных компетенций

школьников.

Вместе с тем практика реализации модуля «3D-моделирование,

прототипирование, макетирование» выявляет ряд педагогических проблем,

связанных с отставанием учебно-методического обеспечения, недостаточной

готовностью учителей и дефицитом методических материалов по

организации проектной деятельности обучающихся.

Решение указанных проблем возможно при условии целенаправленной

разработки современных УМК, совершенствования системы повышения

квалификации педагогов и методического сопровождения проектной

деятельности. Представляется, что дальнейшие исследования в данном

направлении могут быть связаны с разработкой и апробацией авторских

курсов по 3D-моделированию, созданием типологии учебных проектов и

оценкой их влияния на образовательные результаты школьников.

Список литературы

1.

Головко И.С. Инженерное 3D моделирование и

прототипирование в школе // Наука и образование: векторы развития.

Современные тенденции развития школ-интернатов и коррекционных

образовательных учреждений России: тез. докл. всерос. конф. (Чебоксары, 24

октября 2016 г.). – Чебоксары, 2016. – С. 266–271.

2.

Гриц М.А., Дегтярева А.В., Чеботарева Д.А. Возможности 3D-

технологий в образовании // Актуальные проблемы авиации и космонавтики.

– 2015. – Т. 2. – № 11. – С. 925–927.

3.

Институт стратегии развития образования. Федеральная рабочая

программа основного общего образования. Технология (для 5–9 классов

образовательных организаций) [Электронный ресурс] // Единое содержание

общего образования.

4.

Липницкий Л.А., Пильгун Т.В. Аддитивные технологии и их

перспективы в образовательном процессе // Системный анализ и прикладная

информатика. – 2018. – № 3. – С. 76–82.

5.

Министерство просвещения Российской Федерации. Концепция

преподавания учебного предмета «Технология» [Электронный ресурс].

6.

Салахов Р.Ф., Салахова Р.И., Гаптраупова З.Н. Возможности 3D-

печати в образовательном процессе // Филологические науки. Вопросы

теории и практики. – 2017. – № 6-2 (72). – С. 196–198.

7.

Фаритов А.Т. 3D-моделирование и прототипирование во

внеурочной деятельности учащихся в школе // Педагогика и просвещение. –

2019. – № 4.

8.

Филиппова О.А. Применение технологии трёхмерной печати в

учебном процессе по дисциплине «Инженерная графика» // Наука, техника и

образование. – 2015. – № 10. – С. 126–130.