Методика применения 3D виртуального моделирования при обучении образовательной робототехники учащихся II ступени общего среднего образования
ВВЕДЕНИЕ
Опираясь на «ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПРОЕКТА ПРОГРАММЫ СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ НА 2021-2025 ГОДЫ» в сфере образования деятельность государства будет нацелена на развитие личностного потенциала подрастающего поколения, обеспечение высокого уровня знаний, формирование навыков и компетенций, в полной мере отвечающих потребностям экономики. « Повышение конкурентоспособности образования должно стать опорой для будущего экономического, политического и социально-культурного процветания страны». Это говорит о том, что предстоит формировать у учащихся инновационные навыки. Это даст новое поколение изобретателей и предпринимателей. Таким образом, всё больше внимания уделяется дополнительному образованию. Популярность набирают кружки технического творчества, посещая которые юные инжинеры могут применять свои теоретические знания о мире на практике. Одним из таких направлений является образовательная робототехника.
ОГЛАВЛЕНИЕ
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ 2
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 11
ВВЕДЕНИЕ 12
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТРЁХМЕРНОГО КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ при обучении образовательной робототехнике 13
1.1 Основные определения и понятия 3D виртуального моделирования при обучении образовательной робототехнике 13
1.2 Особенности программного обеспечения при обучении трёхмерному виртуальному моделированию 23
1.3 Психолого-педагогические обоснования при обучении 3D виртуальному моделированию при обучении образовательной робототехнике 30
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ОБУЧЕНИЯ 3D ВИРТУАЛЬНОМУ МОДЕЛИРОВАНИЮ ПРИ ОБУЧЕНИИ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ РОБОТОТЕХНИКЕ 33
2.1 Структура и содержание обучения 3D виртуального моделирования при обучении образовательной робототехнике 33
2.2 Разработка методических рекомендаций к преподаванию 3D виртуального моделирования при обучении образовательной робототехнике 50
2.3. Реализация методических рекомендаций к преподаванию 3D виртуального моделирования при обучении образовательной робототехнике 63
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 68
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 69
ПРИЛОЖЕНИЯ 72
Список использованных источников
1. Адаптированная образовательная программа детского объединения «Первый шаг в робототехнику» [Электронный ресурс] / сост. А. А. Хабибуллина // Образовательная социальная сеть nsportal.ru. – Режим доступа: https://nsportal.ru/shkola/informatika-i-ikt/library/2015/09/16/rabochaya-programma-po-robototehnike. – Дата доступа: 04.02.2022.
2. Балакирев, Д. 3D моделирование: что это и для чего нужно? [Электронный ресурс] / Д. Балакирев // Websoftex. – Режим доступа: https://websoftex.ru/3d-modelirovanie-chto-eto-i-dlya-chego-nuzhno/. – Дата доступа: 04.02.2022.
3. Берлянт, А. М. Картографический словарь / А. М. Берлянт. – М. : Науч. мир, 2005. – 423 с.
4. Виды 3D моделирования, общие понятия, виды: полигональное, сплайновое [Электронный ресурс] // Gagarin. – Режим доступа: https://gagarinstudio.com.ua/article/vidy3dmodel. – Дата доступа: 04.02.2022.
5. Все о программе 3Ds Max и 50 полезных советов и хитростей по работе в ней для начинающих [Электронный ресурс] // Junior. – Режим доступа: https://junior3d.ru/article/3Ds-Max.html. – Дата доступа: 04.02.2022.
6. Григорьев, Д. В. Внеурочная деятельность школьников. Методический конструктор : пособие для учителя / Д. В. Григорьев, П. В. Степанов. – М. : Просвещение, 2010. – 223 с.
7. Дельта-роботы Fanuc серии М-3 [Электронный ресурс] // Fanuc. – Режим доступа: https://www.fanuc.eu/ru/ru/роботы/страница-фильтра-роботов/delta-robots/серия-m3. – Дата доступа: 04.02.2022.
8. Дмитриев, А. Как работает когнитивная система IBM Watson [Электронный ресурс] / А. Дмитриев // IBM. – Режим доступа: http://cognitive.rbc.ru/how-work. – Дата доступа: 04.02.2022.
9. Копосов, Д. Г. Первый шаг в робототехнику : практикум для 5–6 кл. / Д. Г. Копосов. – 2-е изд. – М. : Бином. Лаб. знаний, 2014. – 286 с.
10. Методы исследования невербального мышления : сб. тестовых методик / И. С. Якиманская [и др.] ; под ред. И. С. Якиманской. – М. : Фолиум, 1993. – 68 с.
11. Обзор визуального конструктора Lego Digital Designer [Электронный ресурс] // Junior. – Режим доступа: https://junior3d.ru/article/lego-digital-designer.html. – Дата доступа: 04.02.2022.
12. Обзор графического редактора Sculptris [Электронный ресурс] // Junior. – Режим доступа: https://junior3d.ru/article/sculptris.html. – Дата доступа: 04.02.2022.
13. Овсяницкая, Л. Ю. Курс программирования робота LegoMindstorms EV3 в среде EV3 / Л. Ю. Овсяницкая, Д. Н. Овсяницкий, А. Д. Овсяницкий. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Перо, 2016. – 296 с.
14. Особенности 3D моделирования [Электронный ресурс] // Studbooks.net. – Режим доступа: https://studbooks.net/2213744/informatika/modelirovanie. – Дата доступа: 04.02.2022.
15. Программа для 3D-моделирования Tinkercad [Электронный ресурс] // Junior. – Режим доступа: https://junior3d.ru/article/tinkercad.html. – Дата доступа: 04.02.2022.
16. Развитие 3D моделирования [Электронный ресурс] // Справочник проектировщика. – Режим доступа: https://seniga.ru/stat/1996-razvitije-3d-modjelirovanija.html. – Дата доступа: 04.02.2022.
17. Робот [Электронный ресурс] // ВикипедиЯ. – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Робот. – Дата доступа: 04.02.2022.
18. Робот Lynx Robot [Электронный ресурс] // Roboter.ru. – Режим доступа: https://www.roboter.ru/index.php?page=item&id=8895. – Дата доступа: 04.02.2022.
19. Робототехника [Электронный ресурс] // ВикипедиЯ. – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Робототехника. – Дата доступа: 04.02.2022.
20. Tinkercad. Создание цифровых 3D-проектов с помощью интерактивной САПР [Электронный ресурс] // Tinkercad. – Режим доступа: https://www.tinkercad.com/. – Дата доступа: 04.02.2022.
21. Теоретические аспекты создания 3D-моделей. Историческая справка [Электронный ресурс] // Vuzlit.ru. – Режим доступа: https://vuzlit.ru/978412/teoreticheskie_aspekty_sozdaniya_modeley. – Дата доступа: 04.02.2022.
22. Трехмерная графика [Электронный ресурс] // ВикипедиЯ. – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Трехмерная_графика. – Дата доступа: 04.02.2022.
23. 3D [Электронный ресурс] // ВикипедиЯ. – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/3D. – Дата доступа: 04.02.2022.
24. 3D-моделирование и печать [Электронный ресурс] : программа внеуроч. деятельности / сост. М. А. Мелешихин // Videouroki.net. – Режим доступа: https://videouroki.net/razrabotki/proghramma-vnieurochnoi-dieiatiel-nosti-3d-modielirovaniie-i-piechat.html. – Дата доступа: 04.02.2022.
25. 3dcenter: популярно о трехмерном [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.3dcenter.ru/. – Дата доступа: 04.02.2022.
26. Федеральный государственный образовательный стандарт основного общего образования [Электронный ресурс] : утв. приказом М-ва образования и науки Рос. Федерации 17 дек. 2010 г., № 1897 // Гарант. – Режим доступа: https://base.garant.ru/55170507/53f89421bbdaf741eb2d1ecc4ddb4c33/. – Дата доступа: 04.02.2022.
27. Формирование универсальных учебных действий в основной школе: от действия к мысли. Система заданий : пособие для учителя / А. Г. Асмолов [и др.] ; под ред. А. Г. Асмолова. – М. : Просвещение, 2010. – 159 с.
28. Четина, В. В. Образовательная робототехника: опыт, проблемы, перспективы [Электронный ресурс] / В. В. Четина // КиберЛенинка. – Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/obrazovatelnaya-robototehnika-opyt-problemy-perspektivy. – Дата доступа: 04.02.2022.
29. Юферев, С. Тактический боевой робот DOGO [Электронный ресурс] / С. Юферев // Военное обозрение. – Режим доступа: https://topwar.ru/96338-takticheskiy-boevoy-robot-dogo.html. – Дата доступа: 04.02.2022.
30. AutoCAD [Электронный ресурс] // Академик. – Режим доступа: https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/99546. – Дата доступа: 04.02.2022.
31. Autodesk Maya [Электронный ресурс] // ВикипедиЯ. – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Autodesk_Maya. – Дата доступа: 04.02.2022.
32. Blender [Электронный ресурс] // ВикипедиЯ. – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Blender. – Дата доступа: 04.02.2022.
33. Cinema 4D: программное обеспечение для компьютерной 3D- анимации, моделирования, симуляции и рендеринга [Электронный ресурс] // Maxon. – Режим доступа: https://www.maxon.net/ru/cinema-4d. – Дата доступа: 04.02.2022.
34. Free 3D modeling software [Electronic resource] // Softonic. – Mode of access: https://sketchup-free.en.softonic.com/web-apps. – Date of access: 04.02.2022.
35. LEGO Mindstorms [Электронный ресурс] // ВикипедиЯ. – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Mindstorms_(серия_LEGO). – Дата доступа: 04.02.2022.
36. ZBrush [Электронный ресурс] // ВикипедиЯ. – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/ZBrush. – Дата доступа: 04.02.2022.
Список публикаций магистранта
1-А. Сувалова, М. Л. Использование трехмерных компьютерных моделей в школьных предметах учащихся 2 ступени общего среднего образования [Электронный ресурс] / М. Л. Сувалова // Инновационные технологии в системе физико-математического образования : материалы междунар. науч.-практ. интернет-конф., Минск, 26 нояб. 2020 г. / Белорус. гос. пед. ун-т ; редкол.: С. И. Василец [и др.]. – Минск, 2020. – Режим доступа: https://phys.bspu.by/forumconf/forumdisplay.php?fid=3. – Дата доступа: 03.02.2022.
2-А. Сувалова, М. Л. Использование 3D моделирования при обучении образовательной робототехнике / М. Л. Сувалова // Инновационные подходы к обучению физике, математике, информатике : материалы междунар. студен. науч.-практ. интернет-конф., Минск, 22 апр. 2021 г. / Белорус. гос. пед. ун-т ; редкол.: С. И. Василец [и др.]. – Минск, 2021. – С. 271–273.
3-А. Сувалова, М. Л. Использование 3D моделирования при обучении образовательной робототехнике [Электронный ресурс] / М. Л. Сувалова // Физико-математическое образование: цели, достижения и перспективы : материалы междунар. науч.-практ. конф., Минск, 25–26 нояб. 2021 г. / Белорус. гос. пед. ун-т ; редкол.: С. И. Василец [и др.]. – Минск, 2021. – Режим доступа: https://phys.bspu.by/forumconf/forumdisplay.php?fid=3. – Дата доступа: 03.02.2022.
Робототехническая образовательная платформа WeDo 2.0 создана для развития у учеников начальной школы навыков ведения научно-исследовательской деятельности. Базовый набор WeDo 2.0, применим для изучения основ технологи и программированияю. В состав набора входят СмартХабWeDo 2.0, средний мотор, датчики движения и наклона и детали LEGO®, необходимые для одновременной работы двух учеников.
Рис. 10 - LEGO EducationWeDo 2.0
Входящее в комплект программное обеспечение для компьютеров и планшетов предлагает простую в освоении среду программирования, а также включает комплект учебных проектов WeDo 2.0 с заданиями по таким областям естествознания, как основы биологии, физики, технологии, географии и астрономии.
Базовыйнабор LEGOMINDSTORMS Education EV3. Базовый набор LEGOMINDSTORMSEducation EV3 - решение для изучения предметов STEM и робототехники в средней школе. Работая с этим набором, включающим программируемый микрокомпьютер EV3, различные моторы, датчики и конструктивн