Проблема и цель. 3D-моделирование и прототипирование выступают как одно из важных направлений цифрового образования и обладают несомненным дидактическим потенциалом в развитии инженерного мышления, востребованного в условиях современной экономики. Авторы предлагают для развития исследовательских умений школьников при изучении естественно-научных дисциплин и реализации междисциплинарных проектов, ориентированных на формирование основ целостной научной картины мира обучающихся, за счет понимания взаимосвязи и взаимозависимости естественных наук, использовать средства технологии 3D моделирования.
Методы исследования. Используется следующая классификация исследовательских умений: операционные, коммуникативные, организационные, информационные. Для них авторами определены соответствующие показатели: проведение наблюдений и опытов при моделировании; выдвижение гипотезы; планирование; анализ информационных источников. Экспериментальная база исследования – «Вятский технический лицей» (Российская Федерация). На этапе диагностики оценивались компьютерные модели и объекты, напечатанные на 3D-принтере. При статистической обработке данных использован критерий χ2-Пирсона.
Результаты. Представлен учебный план и поурочное планирование для курса «Технология», позволяющего в ходе выполнения прикладных учебных заданий развивать исследовательские навыки обучающихся. Разработана система заданий и моделей-образцов для поддержки этапов исследовательской деятельности школьников при реализации учебных междисциплинарных проектов в соответствии с предложенным поурочным планированием модуля. Определены статистически достоверные различия в качественных изменениях, произошедших в уровне исследовательских умений школьников (χ2 =6.184; p < 0,05).
В заключении сформулирован дидактический потенциал компьютерного 3D моделирования и прототипирования для развития исследовательских умений школьников: выдвижение гипотезы естественно-научного характера и осуществление ее проверки экспериментальным путем; овладение методикой самостоятельного планирования и проведения эксперимента с соблюдением правил техники безопасности и т.д.
Ключевые слова: Индустрия 4.0, аддитивные технологии, исследовательская деятельность, междисциплинарный проект, прототипирование, модель-образец
Ссылка для цитирования: Мамаева Е. А., Утёмов В. В., Абрамова И. В, Шестакова Л. Г. Применение средств 3D-моделирования для развития исследовательских умений школьников при изучении естественно-научных дисциплин // Перспективы науки и образования. 2024. № 2 (68). С. 595–613. doi: 10.32744/pse.2024.2.36
Информация об авторах:
Мамаева Екатерина Александровна (Россия, Киров) - Старший преподаватель кафедры цифровых технологий в образовании. Вятский государственный университет. E-mail: mamaevakathy@gmail.com. ORCID ID: 0000-0002-7721-8820
Утемов Вячеслав Викторович (Россия, Киров) - Кандидат педагогических наук, доцент, декан-директор по образованию Педагогического института. Вятский государственный университет. E-mail: vv_utemov@vyatsu.ru. ORCID: 0000-0001-8156-5916
Абрамова Ирина Владимировна (Россия, Пермь) - Доцент, кандидат педагогических наук, доцент кафедры математических и естественнонаучных дисциплин. Пермский государственный национальный исследовательский университет. E-mail: irena-leontio@mail.ru. ORCID ID: 0000-0001-6570-4007
Шестакова Лидия Геннадьевна (Россия, Пермь) - Доцент, кандидат педагогических наук, заведующий кафедрой математических и естественнонаучных дисциплин. Пермский государственный национальный исследовательский университет. E-mail: shestakowa@yandex.ru. ORCID ID: 0000-0002-6823-4511. Scopus Author ID: 57190008259
Оставить комментарий