Проектной группой разработчиков – Молодняковой А.В., Порывкиным М.В., Малковым Г.В., Ковязиным А.В. было разработано инновационное программное обеспечение для компьютерного моделирования в плоскостной и трехмерной среде LigroGame. Данное решение является радикальным новшеством для образования детей дошкольного возраста и в настоящее время проходит апробацию в семи государственных дошкольных образовательных организациях Свердловской области на условиях сетевого партнерского взаимодействия.

В рамках реализации инновационного проекта для детей дошкольного возраста была разработана образовательная технология, интерфейс электронной среды образовательного контента LigroGame и система работы педагога - программа дополнительного образования естественно – научной и технической направленностей «Играем и моделируем в LigroGame» с игровыми дидактическими материалами к занятиям. Основная цель дополнительной программы – в процессе познавательной и конструктивно – моделирующей деятельности сформировать у детей элементарные представления о способах моделирования 3 D объектов в электронной среде LigroGame, где полученные компьютерные модели могут быть реализованы посредством 3D печати, а также как объекты AR/VR в виртуальной среде.

Технология компьютерного моделирования является инновационной и современной технологией развития познавательной деятельности детей от 4-х лет и старше и предполагает у обучающихся наличие умений и навыков строить «информационные модели», а «строительным материалом для этих моделей являются признаки объектов – цвет, форма, размер, материал и др.»[2].

Для создания объектов в 3D среде LigroGame детям предлагаются базовые трехмерные геометрические формы, конструктивная деятельность с которыми позволяет создать объект по образцу или по замыслу. Подобная форма моделирования относится к технологиям математического моделирования, под которыми подразумевают «организацию педагогом эвристически ориентированного процесса создания ребенком моделей посредством простейших плоскостных и пространственных математических абстракций» [3]. Усваивая способы создания и использования моделей, дети открывают для себя область математических отношений на уровне таких важных понятий, как число, величина, форма, количество, порядок, классификация, сериация» [3].

По мнению специалистов, «процесс развития познавательных способностей дошкольника в рамках математического моделирования можно рассматривать в определенной логике (табл. 1).

Согласно исследованиям П.Я. Гальперина, Л.Ф. Обуховой, Т.В. Тарунтаевой, Д.Б. Эльконина и других, развитие умственных действий происходит успешно в процессе овладения детьми средствами выделения существенных отношений, лежащих за их непосредственным восприятием. Математическое моделирование — одно из таких средств. Усваивая способы использования моделей, дети открывают для себя область математических отношений на уровне таких важных понятий, как число, величина, форма, количество, порядок, классификация, сериация» [3].

В рамках программы дополнительного образования детей «Играем и моделируем в LigroGame» электронный контент LigroGame представлен рабочей средой для плоскостного и трехмерного моделирования и содержит инструменты, которые позволяют детям произвести с объектами изменения через значения таких признаков как цвет, размер, материал и другие признаки. Данные приемы заимствованы из игровой дидактики ОТСМ – ТРИЗ и дают ребенку инструменты и приемы изменений и создания новых объектов в рамках конструктивно - моделирующей или исследовательской деятельности.

На первом этапе, предваряющем овладение навыками компьютерного моделирования, детям предлагается оригинальная игровая дидактика для овладения базовой моделью ОТСМ – ТРИЗ – «элемент мира – признак – значение признака» (ЭПЗ). Знакомит детей с признаками – персонажами главный герой образовательной программы – Лигрёнок – любопытный и шустрый персонаж, который любит делать «маленькие открытия» и создавать новые игрушки для своих игр. Помощники Лигрёнка для исследования и моделирования объектов – это персонажи – признаки. Каждый персонаж обозначен животным или насекомым, который должен вызвать ассоциацию у детей с обозначаемым признаком. Например, «Хамелеон», помогает детям «определять» значения признака «цвет», а также он «любит» играть в игры, где изменяет свой цвет под цвет определенного предмета и становится невидимым.

Данные игры направлены на формирование у детей системы перцептивных действий и системы сенсорных эталонов на основе базовой модели ЭПЗ и включают накопление информации о признаках, которые используются в процессе создания модели объекта в электронной среде LigroGame. В рамках дополнительной программы используются инструменты описания объекта - «морфологическая матрица», «копилка значений признака» и другие инструменты исследовательской деятельности ОТСМ-ТРИЗ.

На следующем этапе педагог предлагает детям изучить приемы преобразований объекта с помощью веб-приложения LigroGame, где реализована среда для плоскостного моделирования. Плоскостное моделирование предполагает визуализацию модели в одной плоскости и дает схематичное представление об объекте, выполняя функции его заместителя.

Манипуляции с плоским объектом «мяч» позволяют изучить базовые приемы преобразования объекта на признаках, используемых в программе: цвет, размер, материал, звук, количество.

Реализованные приемы преобразований значений признаков в веб-среде на плоских формах:

- замена значений цвета;

- уменьшение/увеличение размера объекта;

- наложение звука.

Рис.1

Учитывая, что для дошкольного возраста большое значение имеет наглядная визуализация, данный способ овладения приемами преобразований объекта является целесообразным возрасту и создает условия для овладения детьми данными приемами на уровне внутреннего плана действий.

Веб-приложение LigroGame, реализующее приемы плоскостного моделирования на приемах преобразования значений признаков имеет больше ознакомительный характер для овладения детьми практикой моделирования. Основная обучающая среда для компьютерного моделирования реализована в среде открытого типа – 3 D LigroGame ПК – версия для  Windows 7, 8, 10, MacOS.

Образовательный контент по трехмерному моделированию LigroGame имеет интерфейс с визуализацией игровых персонажей – признаков, которые реализуют инструментальные функции программного обеспечения и включает базовые формы для конструктивно-моделирующей деятельности, представленные в галерее Осьминога».

На этапе овладения деятельностью в трехмерной среде LigroGame педагог проводит с детьми игровые математические эксперименты, которые позволяют детям овладеть возможностями и функциями виртуальной среды. Например, эксперимент «Черепашка играет с Осьминожкой» знакомит дошкольников с индикатором позиций объекта в трехмерной среде, который визуализирован для детей в образе «черепашки». Позиция «черепашки» позволяет дошкольникам определить пять пространственных позиций объекта на рабочем поле LigroGame: вид спереди, вид слева, вид сзади, вид справа, вид сверху. Это очень важное наблюдение для дошколят, которое они фиксируют в игровых схемах математического эксперимента. В процессе эксперимента дети познают, что трехмерная форма может иметь разное плоское значение в каждой позиции.

Это один из примеров детской деятельности по освоению возможностей и функций трехмерной среды LigroGame в процессе обучающей деятельности.

Данная деятельность развивает у детей среднего и старшего возраста не только естественно – математические, пространственные представления и сложные когнитивные функции, дети осваивают информационные технологии на новом для себя уровне – инструментальном.

Примеры 3 D моделей в LigroGame из двух и более форм.

Проект модели «Улитка» предполагает конструктивно – моделирующую деятельность детей на основе форм «шар», «конус» и «цилиндр».

Рис. 2

Рис. 3

На этапе, когда навыки детей сформированы для развернутых форм проектной деятельности, педагог организует темы игровых проектов, которые могут стать содержанием игровой среды детской группы детского сада. Данный этап в программе реализуется в образовательном модуле дополнительной программы «Проектируем и создаем свой мир!»

Примеры детских игровых проектов по теме «Космос» на основе объектов 3 D печати.

1.Игра – ходилка по теме «Космос», разработанная совместно с детьми педагогами муниципального ресурсного центра по теме: "Ранняя профориентация детей дошкольного возраста в условиях дошкольного учреждения" муниципального автономного дошкольного образовательного учреждения детский сад № 43 «Малыш», г. Сухой Лог.

2.Интерактивное пособие «Солнечная система», разработанное совместно с детьми педагогами филиала МБДОУ детский сад комбинированного вида «Надежда» - детский сад комбинированного вида №576 городская сетевая инновационная площадка «РАЗВИТИЕ ИНЖЕНЕРНОГО МЫШЛЕНИЯ ДОШКОЛЬНИКОВ ПОСРЕДСТВОМ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ИГРОВОГО КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ НА ВЕБ-ПЛАТФОРМЕ LIGROGAME», г. Екатеринбург.

Рис. 4

1.Игра – пазл на основе 3D объектов LigroGame по теме «Марсианские хроники».

Рис. 5

Примеры детских виртуальных проектов по теме «Космос» на основе объектов 3 D .

1.Интерактивный проект на платформе edu.cospaces.ioоснове 3 D моделей LigroGame.

Рис. 6

Компьютерное моделирование в LigroGame предполагает следующие уровни:

• преобразование значений признака на плоском объекте с использованием приемов «фантазирования» ОТСМ – ТРИЗ,
• создание модели по образцу на основе трехмерных форм - примитивов,
• создание модели по замыслу на основе трехмерных форм – примитивов.

Приведенные примеры демонстрируют универсальность электронной 3 D среды LigroGame для разнообразных форм детской деятельности в условиях дошкольного и дополнительного образования детей: от дидактической игры до детского игрового проекта, спроектированного со всеми этапами жизненного цикла проекта на основе аддитивных технологий. В настоящее время программное обеспечение LigroGame является экспонентом проекта «Лаборатория дошкольника» при Московском центре качества образования в г. Москва, где представлены современные решения в области дошкольного образования.

В заключении необходимо отметить, что специалистам необходимо осознавать тот факт, что технологическое и естественно-математическое образование детей дошкольного возраста на современном этапе может быть реализовано в полной мере только при использовании качественного образовательного электронного контента, освоение которого в рамках детской деятельности происходит на инструментальном уровне.

Литература

1.Нестеренко А.А.Мастерская знаний: проблемно-ориентированное обучение на базе ОТСМ-ТРИЗ. Учебно-методическое пособие для педагогов / Алла Александровна Нестеренко (Селюцкая). ˗ М.: BOOKINFILE, 2013. ˗ 603c.

2.https://studfiles.net/preview/3601856/

3.Репина Г.А.Математическое развитие дошкольников: Современные направления. — М.: ТЦ Сфера, 2008. — 128 с.

4.Развитие познавательных способностей в процессе дошкольного воспитания /Под ред. Л.А. Венгера / М.: Педагогика, (1986);

5.Молоднякова А.В. Развитие исследовательской проектной деятельности детей старшего дошкольного возраста средствами веб-приложения LigroGame/ Интернет - конференция «ИКТО-Екатеринбург-2017» - XI Всероссийская научно-практическая конференция «ИНФОРМАЦИОННЫЕ И КОММУНИКАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ОБРАЗОВАНИИ»,

6.Молоднякова А.В. Дидактические игры для формирования у детей дошкольного возраста системы перцептивных действий и системы эталонов признаков предметов с использованием трехмерного моделирования в LigroGame. / Интернет - конференция «ИКТО-Екатеринбург-2018».

7.Молоднякова А.В., Лесин С.М. Формирование раннего инженерного и технологического образования в условиях технологической насыщенности системы дошкольного образования/ «Интерактивное образование» №3. 2018. С. 38-42.

       8. Электронный ресурс LigroGame. Режим доступа: https://abspantera.ru