Согласно Федеральной рабочей программе основного общего образования по предмету «Технология» актуально освоение школьниками навыков построения 3д моделей в компьютерных программах (САПР) в рамках обязательного модуля «3д моделирование, макетирование, прототипирование» [2].

В рамках модуля разработана тема «Небесная геометрия. Создание 3д модели снежинки» в программе Компас-3д, которая способствует развитию у учащихся объемно-пространственного мышления, творческого воображения, закреплению ранее изученных базовых навыков 3д моделирования. Осваиваются новые инструменты создания массива по концентрической сетке. Тема «Небесная геометрия. Создание 3д модели снежинки» изучается в 7-х классах и имеет межпредметные связи с физикой, геометрией, изобразительным искусством и черчением.

Цель: учить детей созданию объёмных 3д моделей в программе Компас-3д.

Для достижения цели поставлены следующие задачи (планируемые предметные результаты):

1. Провести анализ разнообразных форм снежинок по фотоизображениям.

2. Выполнить эскиз снежинки на бумаге по своему творческому замыслу на основе прототипов.

3. Закрепить ранее изученные понятия (изометрия, дерево модели, привязки, кривая Безье) и приёмы моделирования (применение инструментов панели геометрия для черчения 2д объектов, операция выдавливание, редактирование оптических свойств объекта).

4. Изучить на практике новый приём моделирования – массив по концентрической сетке.

5. Построить авторскую 3д модель снежинки в программе Компас-3д.

Оборудование и дидактический материал: сенсорный экран для презентаций, компьютеры, программа Компас-3д 12 Lt, картинки с изображением различных форм снежинок.

Применяемые методы обучения: иллюстративный, метод наводящих вопросов, наглядный показ мастер-класса.

Изучение данной темы способствует формированию и развитию у учащихся личностных и метапредметных результатов – универсальных учебных действий: познавательных, регулятивных, коммуникативных.

А именно:

Личностные результаты:

– восприятие эстетических качеств природных объектов;

– умение создавать эстетически значимые изделия.

Универсальные познавательные учебные действия:

– выявлять и характеризовать существенные признаки природных объектов;

– устанавливать существенный признак классификации, основание для обобщения и сравнения;

– выявлять причинно-следственные связи при изучении природных явлений и процессов;

– строить и оценивать модели объектов, явлений и процессов;

– уметь создавать, применять и преобразовывать знаки и символы, модели и схемы для решения учебных и познавательных задач;

– уметь оценивать правильность выполнения учебной задачи, собственные возможности её решения.

Регулятивные универсальные учебные действия:

– уметь самостоятельно определять цели и планировать пути их достижения, осознанно выбирать наиболее эффективные способы решения учебных и познавательных задач;

– объяснять причины достижения или недостижения результатов преобразовательной деятельности.

Ход мастер-класса

Учебный процесс построен в соответствии требованиями системно-деятельностного, личностно-ориентированного и развивающего подходов.

1 этап – вступление: мотивация учащихся. Учащимся предлагается изучить раздаточный материал с изображениями различных форм снежинок. Рассматривая фото изображений снежинок на картинках, дети анализируют форму данных природных объектов, выявляют общие характерные признаки сходства и отличия. Имея смежные знания из области физики, школьники формулируют ответы на вопрос учителя о том, как появляются такие красивые формы снежинок в природе. Перед тем как спроектировать свою авторскую снежинку, учащиеся совместно с учителем проговаривают основные научные аспекты, которые необходимо учесть в процессе проектирования 3д модели [3]:

– величина, форма и узор снежинок зависят от температуры и влажности;

– шарик из пылинки и молекулы воды растёт, принимая форму шестигранной призмы;

– внутреннее строение снежного кристалла определяет его внешний облик;

– все снежинки имеют 6 граней и одну ось симметрии;

– сечение кристалла, перпендикулярное оси симметрии, имеет шестиугольную форму.

2 этап: практика – построение 3д модели. Согласовав с учителем наиболее интересный вариант эскиза, учащиеся приступают к созданию 3д модели снежинки в программе Компас-3д. Учитель показывает на сенсорном экране порядок построения 3д модели авторской снежинки [1]:

1. Построение основы снежинки – шестигранной призмы методом выдавливания плоской фигуры шестиугольника.

2. Построение модуля – лучика снежинки с помощью команд панели геометрия.

3. Применение массива по концентрической сетке, управление свойствами массива в кольцевом и радиальном направлениях (от этого зависит дизайн лучиков).

4. Изменение оптических свойств 3д модели снежинки.

5. Редактирование и сохранение модели.

3 этап: рефлексия. В завершение урока учитель предлагает детям устно оценить оригинальность своей авторской идеи – модели снежинки. Учащиеся проговаривают: что нового узнали на уроке, чему научились, что их удивило и воодушевило, какое открытие стало самым интересным, какие были затруднения. Созданные модели учащиеся переводят в формат stl и распечатывают на 3д принтере. Наиболее удачные варианты украшают компьютерный класс «Точки роста». Спроектированные учащимися варианты 3д моделей снежинок представлены на рисунках.

Работы учащихся 7-х классов по теме: «Небесная геометрия. Создание 3д модели снежинки»

Таким образом, авторские приемы методического мастер-класса на тему «Небесная геометрия. Создание 3д модели снежинки» помогают ученикам получить гарантированный качественный результат обучения. Ученики развивают  аналитические способности, закрепляют навыки создания эскизов двумерных объектов и на основе этих эскизов учатся моделировать с применением команды массив по концентрической сетке, шаг по кольцевому направлению, угол по радиальному направлению. Школьники закрепляют навыки применения цвета и оптических свойств объекта. Можно сделать вывод, что тема «Небесная геометрия. Создание 3д модели снежинки» является ступенькой в формировании инженерно-графической грамотности учащихся и подготовке школьников к поступлению в ВУЗы [4].

Задачи, поставленные в рамках данного проекта, решены, цели достигнуты, но работа, связанная с совершенствованием методической деятельности по формированию и развитию инженерно-графической грамотности учащихся в области технологии 3d-моделирования с учетом индивидуальных особенностей детей, будет продолжена. Мы планируем:

– обучать основным приемам работы в подсистеме трёхмерного твердотельного моделирования «Компас – 3D LT» для получения прототипа твёрдого тела, максимально приближенного к «миру реальных вещей»;

– учить основным приёмам работы в подсистеме Компас-График для создания чертежей, заготовок и фрагментов чертежей в соответствии с правилами Единой системы конструкторской документации;

– развивать способности анализировать и применять в творчестве знания мировой науки;

– развивать познавательные процессы, техническое мышление, объёмно-пространственное воображение, зрительную память, творческие способности, эмоционально-образное восприятие действительности;

– формировать навыки планирования, последовательного ведения и анализа результатов своей работы в системе трёхмерного твердотельного моделирования «Компас – 3D LT».

Литература

1. Ганин Н. Б. Проектирование в системе Компас-3д. – Издательство ДМК-Пресс, 2010.

2. Федеральная рабочая программа основного общего образования. Технология 5-9 классы. Институт стратегии развития образования федеральное государственное бюджетное научное учреждение. Москва – 2023, 138 с.

3. Физическая смекалка. Занимательные задачи и опыты по физике для детей. – М., Омега, 1994. – 256 с.: ил.

4. Тен М. Г. Решение актуальных проблем модернизации преподавания графических дисциплин / М. Г. Тен // Актуальные проблемы модернизации высшей школы: модернизация отечественного высшего образования в контексте национальных традиций: Материалы международной науч.-метод. конференции, Новосибирск, 30 января 2019 г. – Новосибирск, 2019. – С. 275–278.