Steam-подход в проектировании уроков труда в 8 классе для изучения модуля «Компьютерная графика. Черчение»

Автор: Скоробогатова Екатерина Юрьевна

Организация: МБОУ «Ординская СОШ»

Населенный пункт: Пермский край, с. Орда

STEAM-подход непосредственно формирует ключевые навыки XXI века, так называемые «4К». Критическое мышление развивается через анализ формы объекта и выбор оптимального способа моделирования. Креативность — через создание эскизов, дизайн предмета и поиск нестандартных решений. Коммуникация тренируется при презентации проекта и аргументации своих решений. Кооперация формируется через работу в группах и распределение ролей. Кроме того, STEAM-подход способствует развитию системного и проектного мышления, а также пространственного воображения.

Федеральная рабочая программа по труду включает следующие темы модуля «компьютерная графика. Черчение»: применение программного обеспечения для создания проектной документации; работу с геометрическими примитивами; создание, редактирование и трансформацию графических объектов; создание сложных 3D-моделей и сборочных чертежей; изучение дерева модели и способов формообразования детали.

Важно отметить, что модуль имеет высокий потенциал для STEAM-интеграции. Наука здесь представлена геометрическим проецированием и законами физики. Технологии — работой в системе автоматизированного проектирования КОМПАС-3D. Инженерия — конструированием и анализом формы. Искусство — эскизированием и дизайном. Математика — масштабированием, координатами и геометрическими построениями.

Анализ ФГОС и Федеральной рабочей программы позволил выделить три группы универсальных учебных действий, формируемых при изучении модуля.

Познавательные УУД: включают анализ формы объекта и синтез его 3D-модели, умение читать и интерпретировать чертежи.

Коммуникативные УУД: предполагают презентацию разработанной модели, аргументированное отстаивание проектного решения и распределение ролей в группе.

Регулятивные УУД: включают самостоятельное планирование этапов работы, оценку правильности выполнения чертежа и внесение корректив в процесс моделирования.

Модель проектирования STEAM-ориентированного урока

Нами была разработана модель проектирования STEAM-урока, включающая шесть этапов.

Первый этап — выявление проблемы реального мира. Второй — выделение STEAM-компонентов в содержании задачи. Третий — определение межпредметного содержания — знаний из геометрии, информатики, физики и дизайна. Четвёртый — выбор организационной формы, преимущественно групповой работы с распределением ролей. Пятый — конструирование последовательности учебных действий: от эскиза к чертежу, затем к 3D-модели, визуализации и защите проекта.

На основе разработанной модели был создан сквозной учебный STEAM-проект «Проектирование и визуализация предмета интерьера с использованием 2D/3D-графики». В качестве объекта проектирования был выбран настольный органайзер.

Цели проекта по ФГОС включают три группы результатов: предметные — освоение правил оформления чертежей и работы в САПР; метапредметные — развитие пространственного мышления и навыков проектной деятельности; личностные — формирование интереса к инженерно-техническим профессиям и эстетического вкуса.

Проект включает четыре последовательных урока.

Урок 1 — черчение на бумаге: учащиеся выполняют эскиз и чертёж по ЕСКД. Результат — бумажный чертёж.

Урок 2 — работа в КОМПАС-3D: создание 2D-чертежа и 3D-модели методом выдавливания. Результат — цифровая модель в формате .a3d.

Урок 3 — визуализация: настройка цвета и материала, создание скриншотов в разных проекциях, оформление постера или презентации.

Урок 4 — 3D-печать: экспорт модели в формат .stl, слайсинг и печать прототипа на 3D-принтере. Результат — физический прототип.

Ниже представлена таблица, системно показывающая реализацию STEAM-компонентов на каждом уроке.

На уроке 1 (черчение) актуализируются знания по геометрическому проецированию, используются чертёжные инструменты, решаются конструкторские задачи, проявляются эстетические аспекты эскиза и математические расчёты масштаба.

На уроке 2 (САПР) задействованы геометрия пространства, цифровые технологии КОМПАС-3D, инженерное формообразование, цветовое решение модели и работа с координатами.

На уроке 3 (визуализация) — законы перспективы и света, инструменты визуализации, подготовка инженерной документации, дизайн кадра и композиция, пропорции изображения.

На уроке 4 (3D-печать) — физика плавления пластика, работа со слайсером и 3D-принтером, подготовка модели к печати, эстетика готового прототипа, расчёт объёма и времени печати.

Для каждого урока были разработаны методические материалы.

Технологическая карта включает цели, задачи, планируемые результаты и этапы занятия. Все карты составлены в полном соответствии с Федеральной рабочей программой по труду на 2025 год.

Чек-лист для самопроверки содержит 10–12 конкретных практических действий. Например, для урока 2 в КОМПАС-3D учащийся последовательно отмечает: запуск программы, создание документа «Деталь», выбор плоскости, создание эскиза, выполнение операции выдавливания, сохранение модели, создание чертежа по модели и простановку

Для объективной оценки проектной деятельности разработана критериальная рубрика по пяти критериям.

Качество эскиза — оценивается соответствие форме, эстетика и композиция. Соблюдение ЕСКД — правильность оформления рамки, основной надписи, линий и размеров. Сложность 3D-модели — количество операций, наличие отверстий и вырезов. Визуализация — цвет, материал, ракурсы и чистота изображения. Презентация и защита — аргументированность и качество ответов на вопросы.

Максимальный балл по каждому критерию — 5, итого 25 баллов. Перевод в оценку: 22–25 баллов — «отлично», 18–21 — «хорошо», 12–17 — «удовлетворительно».

В заключение хочется подчеркнуть, что реализация модуля «Компьютерная графика. Черчение» с использованием STEAM-подхода и программы КОМПАС-3D открывает широкие перспективы для развития учебной графики как ключевой области визуальной грамотности школьников.

Эффективное применение разработанной методики способствует формированию целостных, осознанных и практически применимых графических умений, развитию универсальных учебных действий и подготовке учащихся к профессиональной деятельности в условиях цифровой экономики.