Шымкент қаласы Білім бөліміне қарасты М.Әуезов атындағы №96 жалпы орта білім беретін КММ

Мақала тақырыбы:

«3D-ТЕХНОЛОГИЯНЫҢ БІЛІМ БЕРУ САЛАСЫНДАҒЫ МҮМКІНДІКТЕРІ»

Дайындаған: А.А.Тлеубердиева.

2019-2020 жыл

3D-ТЕХНОЛОГИЯНЫҢ БІЛІМ БЕРУ САЛАСЫНДАҒЫ МҮМКІНДІКТЕРІ

Аңдатпа: Егеменді еліміздің тірегі – білімді ұрпақ. ХХІ ғасыр білімділер ғасыры болмақ. Жаңа кезеңге бет бұру оңай емес. Ол үшін болашақ ұрпағын тәрбиелеу керек. Қоғам дамуының қазіргі кезеңінде аддитивті технологиялар саласындағы құзыреттілікке ие мамандарға деген қажеттілік туындауда.

Үшөлшемді компьютерлік графика - өте кең сала, ол машина жасауда, архитектурада, құрылыста, медицинада, археологияда, тренажерлар құруда, кино мен теледидарда қолданыс тапқан. Техниканы жетілдіру және 3D моделдермен жұмысты қарапайымдастыру арқылы үш өлшемді графика үйреншікті жазық бейнелерді ығыстыра отырып, өмірдің ажырамас бір бөлігіне айналары сөзсіз. Бүгінгі ақпараттандыру заманында студенттердің шығармашылық қабілетін дамыту мәселесі білім берудің ең жоғарғы мақсаттарының бірі болып отыр.

Мақалада студенттерді оқыту үдерісінде 3D-технологияны қолдану мүмкіндіктері талқыланады. Негізгі құрылғылар 3D-принтер мен 3D-қалам қарастырылған. Оқу үдерісіндегі 3D-құрылғыларын пайдаланудың жетістіктері және олардың білім беру нәтижелері сипатталады.

Түйінді сөздер: білім беру саласындағы 3D-технология, 3D модельдеу, аддитивті технология, 3D-принтер, 3D-қалам.

Қазіргі заманғы қоғам жоғары технологиялардың пайда болуымен және адам өмірінің барлық салаларын қарқынды компьютерлендірумен сипатталады. Елбасының «Қазақстанның үшінші жаңғыруы: жаһандық бәсекеге қабілеттілік» атты жолдауында цифрлы технологияны қолдану арқылы құрылатын жаңа индустрияларды өркендетуге тиіс екеніміз айтылған. Сондай-ақ, 3D-принтинг, онлайн-сауда, мобильді банкинг, цифрлы қызмет көрсету секілді денсаулық сақтау, білім беру ісінде қолданылатын және басқа да перспективалы салаларды дамыту керектігі назарға алынған. Сондықтан қазіргі білім беру саласындағы оқытудың озық технологияларын меңгермейінше, сауатты, жан-жақты маман болу мүмкін емес. XXI ғасырда қазіргі заманғы индустрияның көптеген салаларында революциялық жетістіктер «қосалқы өндіріс деп аталатындарға қарағанда (мысалы, дәстүрлі механикалық өңдеу) айырмашылығы бар, материалды дәйекті қолдану арқылы (әдетте, қабаттағы дәйекті қолдану арқылы) үш өлшемді компьютерлік модельдің күрделі пішінді бөлшектерін өндіріске арналған озық технологиялар классын жасады». Осыған байланысты жоғары білім берудің барлық салаларында мамандарды даярлауға жоғары талаптар қойылады, яғни оқу үдерісін ұйымдастыруға заманауи технологиялық және әдістемелік тәсілдерді ескере отырып, университеттің білім беру қызметін жаңғырту қажеттілігі туындайды: бакалавриат және магистратура бағдарламаларының негізгі білім беру бағдарламаларында 3D модельдеу курстарын енгізу; инновациялық қызметті ынталандыруға және жоғары оқу орындарының студенттері мен ғылыми-педагогикалық ұжымының шығармашылық бастамасын көтеруге ықпал ететін бәсекеге қабілетті ғылыми және білім беру ортасын құру. Сонымен қатар жаңа технологияны меңгеру студенттердің интеллектуалдық, кәсіптік, адамгершілік, рухани, азаматтық және басқа да көптеген адами келбеттерінің қалыптасуына игі әсерін тигізіп, өзін-өзі дамытып, оқу- тәрбие үрдісін тиімді ұйымдастыруына көмектеседі [1]. 

Білім беру саласындағы 3D технологиялары сізге көрнекі оқу құралдарын алуға, студенттердің шығармашылық қабілеттерін дамытуға мүмкіндік береді, сондай-ақ студенттердің оқу процесін қызықты және көрнекі етеді.

Бүгінгі таңда білім беру саласында студенттерге тақырыпқа терең енуге мүмкіндік беретін 3D принтерлер кеңінен қолданылады. Модельдін компьютерлік нұсқасынан нақты объектіні басып шығару моделін жасау студенттерге модельдеудің шынайы үлгілерін меңгеруге, басып шығару технологиясы туралы білуге және т.б. мүмкіндік береді.Үш өлшемді үлкен бөлшектерді өзіміздің басымызда елестету қиын,ал модельді баспадан шығару арқылы студент оған түзетулер енгізе алады және өз жұмысын кемшіліктерін байқаса жақсартуға тырысады. Бұған қоса, жасаған жұмысты қолымызда ұстап көріп, сезіну әрқашан жағымды болып табылады [2].

3D басып шығару немесе аддитивті өнім дегеніміз – физикалық құралдың алдын ала жіберілген қатпарлы цифрлық 3D суреті немесе моделі арқылы жасау барысындағы үдеріс. Көз алдыңызға батон нанның бөлшектене дайындалып жатқанын елестетіңізші.  3D басып шығаруы өте күрделі өнімдерді жеңіл жабдықтармен жасап шығару әлеуетіне ие. Ерте ме, кеш пе  3D принтерлері арқылы материалдың көптеген түрлері пайдаланатын болады. Мәселен, пластик, алюминий, тот баспайтын құрыш, керамика, тіпті ең күрделі материал қорытпаларын да пайдаланып,  3D принтерлері бүкіл фабрика атқаратын жұмысты өз міндетіне алады.  3D басып шығару – жел трибунасынан бастап ойыншықтарға дейін өз алдына түрлі практикалық колданыстар нәтижелеріне ие.

3D принтерлері заттарды ғана емес, адам «биопринтинг» (био басып шығару) көмегі арқылы адамның дене мүшелерін де жасап шығаратын уақыты келеді. Бұйымдарды басып шығару ақылға қонымды әрі түсінікті, ал ағза мүшелері болса, цифрлық 3D моделімен қатпарлана басып шығарылады. Ағза мүшелерін басып шығару үшін пайдаланылатын материалдардың әрине велосипедті басып шығаруға керек материалдан айырмашылығы зор. Сүйек жасау үшін көптеген мүмкіндігі жоғары материалдармен, мысалы, титан ұнтағымен эксперимент жасаауға болады.  3D басып шығару технологиясының жеке тұтыну қажеттілігін қанағаттандыру мәселесінде әлеуеті өте жоғары, ал адам үшін өз денесінен құнды ештеңе жоқ.  

Модельдер - оқу үрдісінде оқыту әдісі ретінде кеңінен қолданылады. Бұл кітапта жазылған модельдер туралы көрнекі идея алу мүмкіндігі.

Үшөлшемді басып шығару арқылы әртүрлі оқыту әдістерін қолдануға болады. Мұғалім әр студенттін пәнге қатысты өз көзқарастарын біліп, алған біліміне түзету енгізе алады. 3D принтерлер оқу үрдісінде жақсы көмекші бола алады және оның келесі артықшылықтары бар:

1. кез келген пішіннің өте үлкен үлгілерін басып шығару;

2. модельдін прототипін басып шығару;

3. геометриялық объектілерді басып шығару, яғни нақты модельдер бойынша математикалық формулаларды тестілеу;

4. кейбір технологиялар қарапайым және интуитивті бағдарламалық қамтамасыз етуді пайдалануға мүмкіндік береді [3] .

Қазіргі таңда 3Doodler қаламсаптарын қолдану танымал бола бастады. 3D қалам - қағазға емес, кеңістікте сурет салуға мүмкіндік беретін құрал. Бұл 3D модельдеу саласындағы технологиялық серпіліс болып табылады.

Бірегей үш өлшемді қаламның салмағы 200 грамм шамасында, бұл керемет жеңілдікпен 3D кескіндерді жасауға мүмкіндік береді. Оның жұмысында ешқандай арнайы бағдарламалық қамтамасыз ету және қосымша жабдықтар қажет емес, тек қуат көзін қажет етеді. Көптеген адамдар үшін 3Doodler қаламын пайдалануды үйрену үшін бірнеше сағат жеткілікті, сол себепті студенттер ешқандай қиындықсыз өз қиялдарындағы жаңа және де бірегей модельдерді сала алады.

3D қаламның жұмыс істеу принципі қарапайым. Сия орнына пластикалық жіп қолданылады. 3D қалам пайдалануда зияны жоқ және улы емес, өйткені пластик ауамен әрекеттескен кезде дереу қатып қалады. ABS пластик жиі қолданылады, себебі оны ұзақ мерзімде қолдануға болады, тозуға төзімді, бірақ оның негізгі кемшілігі күйдірілген пластик пен шөгудің иісі болады.

3Doodler қаламын қолдану аясы үлкен. Қалам білім беру жүйесінде модельдін прототипін жасау, геометрия, сызу сабақтарында мысал келтіруге, сурет салуға және т.б. көмектеседі, сондай-ақ балалардың көзқарастарын кеңейтеді, кеңістіктікте ойлауды және қолдың моторикасын дамытады.

Біздің ойымызша, 3D технологиясы мектептерде де, жоғары оқу орындарында да оқу процесінің ажырамас бөлігі болуы керек. Бұл технология мына пәндер бойынша қолданылуы мүмкін:

• География - 3D-модельдеу және жер шарын визуализациялау үшін;

• Тарих - ежелгі археологиялық қазбада табылғандарды, тарихи оқиғаларды және т.б. модельдеу үшін;

• Анатомия - дене мен органдардың жеке бөліктерін модельдеу үшін;

• Биология және химия - толыққанды молекулярлық модельдер жасау, ДНҚ жолдарын, электрлік зарядты немесе атом құрылғысын анық көрсете білу.

• Информатика, онда «Модельдеу және формализация» осы курстың ең маңызды бөлімі болып табылады.

3D модельдеу қолданылатын салалардың тізімі ұсынылған тақырыптық алаңдармен аяқталмайды, бұл технологияның мүмкіндіктері шектеусіз. Оқу үрдісінде осы технологияны пайдаланудың басты артықшылығы студенттердің тақырыпқа деген қызығушылығын арттырады, өйткені ол өз қызметінің нәтижесі бойынша нақты өнімді алуға мүмкіндік береді. Студенттер өздерінің жұмыс нәтижесін бағалауға, қателіктерін талдау және түзету жұмысын жүргізе алады. 3D-технологиялар оқу үрдісін белсенді етуге, студенттердің шығармашылығын дамытуға және зерттеу жұмысына мүмкіндік береді [4].

Студенттердін жобалауға арналған қосымша технологияларға байланысты құзыреттілікті қалыптастыру 3D-принтерлерде 3D-модельдерді компьютерде модельдеуден бастап, 3D-принтерге шығаруға, өз қызметінің басқа бағыттарында технологиялық жабдықпен жұмыс істеу дағдысын қолдана отырып, прототиптеу үдерісімен танысуға мүмкіндік береді, еңбек нарығында бәсекеге қабілетті маман болуына жол ашады.

Жоғарыда айтылғандарды қорытындылай келе, оқу үрдісіндегі 3D технологиясын пәндерде қолдану мынадай міндеттерді шешуге мүмкіндік береді: графикалық жұмыстарды орындау уақытын айтарлықтай қысқартуға; жасалған үлгілерді өзгерту және әрі қарай түзетуге; техникалық объектілердің жобаланған үлгілерін сапалы құруға және қысқа мерзімдерде жобалық және жұмыс құжаттамаларын жасауға мүмкіндік береді.

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі:

1. Андреев-Твердов А.И., Боровиков И.Ф., Калинин В.И., Яковук О.А. Формирование компетенций, необходимых для разработки конструкторской документации, у студентов технических университетов // Педагогика. Вопросы теории и практики. 2017. № 3 (7). С. 10-13.

2. Эдвард Э. Интерактивная компьютерная графика. Пер. с англ. – М.: Вильямс, 2001. 92

3. Ильюшенко Н.В., Уланович А.В., Селезнев В.А. Объемное моделирование и прототипирование в литейном производстве // Современные наукоемкие технологии. 2013. № 8-2. С. 198-200.

4. Лейбов А.М., Каменев Р.В., Осокина О.М Применение технологий 3D-прототипирования в образовательном процессе // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 5. С. 93.