-3D моделдеу қазіргі кезде жедел дамып келе жатқан 3D принтинг

51 
геометриялық оптика бӛлімін оқытуға арналған демонстрациялық жиынтық» 
атты мақаласында геометриялық оптика бӛлімін оқыту кезінде жүргізілетін 
демонстрациялық тәжірибелерге қажетті құрал-жабдықтардың қымбат екенін, 
сол құрал-жабдық жетіспейтін мектептерде бұл бӛлім тек теориялық жолмен 
түсіндіріліп кететінін айта отырып, бұл мәселені 3D принтерден шығарылған 
құрал-жабдықтар арқылы шешу мүмкіндігін кӛрсеткен [107].
Andrew P. Zwickera, Josh Bloom «3D принтерден шыққан пластикалық 
бӛлшектердің физикадан зертханалық жұмыстарға жарамдылығы» атты 
мақаласында қазіргі уақытта 3D принтер үй жағдайында қолданудан бастап 
ғылыми инженерлер де пайдалана алатын кең ауқымды қолданысқа ие екенін 
айта келіп 3D принтерден шығарылған бӛлшектердің мықтылығы, вакуум алуға 
тӛзімділігі сияқты т.б. қасиеттері тексерілгенін және зертханалық жұмыста да 
тиімділігін кӛрсеткен [108].
Бұл келтірілген шет елдік ғалымдардың ғылыми еңбектерінен 3D 
принтердің физикалық тәжірибелер жүргізудегі жарамдылығын, тиімділігін 
маңыздылығын кӛруге болады. Мысалы 7-сынып физика пәні оқулығында 
«қысымның қатты денелер, сұйықтар және газдар арқылы берілуі» деген 
тақырыпта сұйықтардағы қысымның техникада қолданылуына гидравликалық 
машиналар, автомобилдің гидравиликалық тежегіші сияқты кӛптеген мысалдар 
келтіріледі. 
Бірақ 
бұл 
мысалдарды 
тәжірибе 
жүзінде 
кӛрсететін 
демонстрациялық макеттерімен физика кабинеті жабдықталмаған. Сондықтан 
кейбір мектептерде қолдан жасалынған құрылғылар арқылы кӛрсетіледі. 
Сұйықтарға түсірілетін қысым заңдылықтарын техникада қолдану мысалы 
ретінде эксковаторды алуға болады. Осы тақырыпқа кӛрнекілік ретінде әрі 
демонстрациялық кӛрсетілім ретінде 3D принтерде басып шығарылған 
эксковатордың макетін алып (сурет 4), оқушыларға кӛрсетіп, тіпті 3D 
принтерден шыққан бӛліктерді ӛздеріне құрастырғызып оқушылардың пәнге 
деген қызығушылығын арттыруға болады. Эксковатор гидравликалық 
машинаға жатады ӛйткені оның қозғаласының барлығы сұйықтың қысымына 
негізделген [109]. 

52 
Сурет 4 - Қысымның сұйықтар арқылы берілуі тақырыбына 
демонстрациялық тәжірибе ретінде алынған бӛлшектері 3D принтерден шыққан 
эксковатордың жұмыс жасап тұрған моделі 
Бұл суретте шынайы эксковатордың жұмысын орындай алатын 
эксковатордың кішірейтілген макеті кӛрсетілген. Макет негізінен екі бӛліктен 
тұрады: басқару тетігі (сурет 5) және эксковатордың қозғалатын иіндері (сурет 
6). Эксковатордың қозғалатын бӛліктері 4 медициналық шприцтен соған сәйкес 
қолмен басқаратын рычактардың әр қайсысында екі медициналық шприцтен 
тӛрт шприц қолданылған. Шприц, болт және шлангадан басқа бӛліктерді 3D 
принтерден шығаруға болады. Сурет 4-тегі эксковатордың оң жағындағы 
басқару тетігінің рычагын алдыға қарай қозғағанда сәйкесінше осы рычактың 
алдыңғы жағындағы шприц сығылады да ішіндегі сұйықтың қысымы 
эксковатордың қозғалатын иінінің шприціне беріліп эксковатор ожауын (ковш) 
қозғауға мәжбүрлейді. 
Физикадан мектепте жасалатын зертханалық жұмыстарды әрбір оқушыға 
жеке ӛзіне орындату, фронталды түрде жасатудың маңызы зор. Фронталь 
зертханалық жұмыс кезінде барлық оқушылар бір мезгілде, бәрі бірдей жұмыс 
жасайтындықтан бұл әдістің бірқатар әдістемелік ерекшеліктері бар: 1) ӛтілетін 
тақырыппен тығыз байланыста болады, 2) барлық оқушының бірдей жұмысты 
орындауы, оны ӛткізу мен тексеру оқытушы үшін жеңілдейді. Бірақ фронталь 
зертханалық жұмысты орындау кезінде барлық оқушыны бірдей прибормен 
қамтамасыз ету мүмкін бола бермейді. 3D принтер кӛмегімен бұл мәселені 
жеңілдетуге болады және бұл технологияны қолдану үшін алдымен 3D 
принтерден басып шығаруға қажетті нысанның компьютерлік 3D моделі қажет.
Білім алушылар қандайда бір құрылғының бӛлшектерін ӛздері 
құрастыратын болса, ол құрылғының құрылысын, жұмыс жасау принципін 
жақсы меңгеріп алады. Еліміздің экологиялық және экономилық әлеуетіне үлес 
қосатын баламалы энергия кӛздерін пайдалану сияқты қазіргі уақытта қоғамда 
орын алып жатқан мәселелерге оқушыларды тәрбиелеудің маңызы зор. Осы 
мәселелердің бір желдің кинетикалық энергиясын электр энергиясына 
Сурет 5 – Эксковатор 
макетінің басқару тетігі 
Сурет 6 – Эксковатор 
макетінің қозғалатын иіндері 

53 
айналдыратын жел генераторлары болып табылады. Тәжірибелік дайындығы 
жетілген компьютерлік модельдеуден білімі бар физика пәні мұғалімі кез 
келген қондырғыны және физикалық процесті компьютерлік моделі арқылы 
оқушыларға демонстрациялық тәжірибелер жасай алады. Және жасаған 
компьютерлік моделдерін 3D принтерден басып шығара алатын дайындығы 
болуы керек.
Сурет 7-3D принтер арқылы электрогенератордың бӛлшекерін 
шығарып, сол бӛлшектерден электрогенераторды жинап, оны 
осцилограф арқылы сынақтан ӛткізу 
Мысалы 
қазіргі 
жаңа 
технологиямен 
жасалынып 
жатқан 
электрогенераторлардың бӛлшектерін 3D принтерден шығарып, сол 

54 
бӛлшектерді студенттерге жинататын болсақ, электрогенератордың жұмыс 
жасау принципін ғана түсініп қоймай қазіргі заманғы технологиямен жасалған 
тиімді, ПӘК-ті жоғары электрогенераторлардың құрылысымен де жақсы 
танысады. 7-суретте осындай генератордың 3D принтерден шығарылған 
бӛлшектер арқылы жасалу жолы кӛрсетілген. Алдағы жылдардың кӛлемінде 3D 
принтерлер біздің де ӛмірге енері анық. Сол кезде абдырап қалмау үшін, ол 
технология туралы студенттер хабардар болу керек [110].
Осы сияқты жұмыстарды кӛрсетіп, құрастыру жұмыстарын ӛздеріне 
жасату 
арқылы 
оқушылардың 
пәнге 
қызығушылығын 
арттырып 
политехникалық білімдерін арттыруға болады. Ол үшін болашақ физика пәні 
мұғалімдері 
физикалық 
тәжірибелерді 
ұйымдастыра 
алумен 
қатар 
компьютерлік моделдеу бағдарламаларымен де жұмыс жасай алуы қажет. 
Осыған байланысты «Мектептегі эксперимент техникасы» курсы негізінде 
болашақ физика пәні мұғалімдерінің тәжірибелік дайындығын жетілдіруде 
компьтерлік моделдеу дағдыларын қалыптастыру үшін студенттердің 
тапсырмаларды орындау кезінде Blender бағдарламасымен жұмыс жасауға 
мүмкіндік жасадық. Барлық уақытта барлық мақсаттар үшін тегін деген 
ұранмен 
құрылаған 
Blender 
бағдарламасы 
үшӛлшемді компьютерлік 
графиканы құруға арналған еркін пакет. Ол ӛзіне модельдеу, анимация, 
рендринг, видеоны постӛңдеу мен қатар интерактивті ойын құру құралдарын 
қоса қамтиды. Кәсіби жасаушы пәрмендердің (команда) арқасында және 
жылдам әрі тұрақты дамуының әсерінде бұл пакет қазіргі таңда тегін 3D 
редакторлары арасында айырықша қолданысқа ие. Blender бағдарламасының 
физиканы оқыту үдерісінде қолданудың ерекшеліктеріне тоқталайық.
Blender бағдарламасы барлық мамандықтағы адамдар үшін қол жетімді. 
Ӛйткені тегін таратылатын бұл бағдарламаны қазір мектептерде үйретіп 
жатқандықтан кез келген мамандық иесі онымен жұмыс жасау білімдері, 
мүмкіндіктері бар. Blender бағдарламасында жасалған педагогикалық 
суреттерді пайдаланып физикалық процестерді кӛрнекі түрде үш ӛлшемді 
модель арқылы түсіндіруге болады. Педагогикалық сурет дегеніміз ауызша 
әңгімені иллюстрацилау мақсатында мұғалімнің салған суреті [111]. Мұғалім 
суретті тақтаға, плакатқа т.б салуы мүмкін, бірақ екі ӛлшемді болып салынған 
суретке қарағанда үш ӛлшемді болып салынған суреттердің артықшылықтары 
кӛп. Мысалы, сол қол ережесін түсіндіру кезінде магнит ӛрісі күш 
сызықтарының бағытын, токтың бағытын, Ампер күшінің бағытын кӛрсету 
үшін және осыған байланысты түсіндірілетін демонстрациялық амперметр 
құрылысы мен жұмыс жасау принципін түсіндіру үшін үш ӛлшемді суреттерді 
пайдаланып оны ары қарай анимация түрінде де қолдануға болады.
Әр 
түрлі 
себептерге 
байланысты 
шынайы 
демонстрациялық 
тәжірибелерді жасаудың мүмкіндігі бола бермейтіндіктен [112], Blender 
бағдарламасы арқылы физикалық аспаптардың немесе демонстрациялық 
тәжірибелердің 3D моделін жасап, оны сол бағдарламада интерактивті ойын 
ретінде қолдануға мүмкіндік бар. Студенттерге физикалық қондырғыларда 

55 
орын алатын физикалық процестерді елестетіп олардың жұмыс жасау 
принциптерін түсіндіру кӛптеген қиындықтар туғызады [113]. 
Blender бағдарламасында кӛзге елестетуге қиын физикалық процестер мен 
объекттердің үш ӛлшемді моделін жасап, оны анимация ретінде кӛрсетуге 
немесе 3D принтер арқылы шығарып кӛрсетуге болады. Объектінің кӛрінісі 
студенттердің кӛру сезім мүшесіне бейнеленуі физикалық ұғымдарды түсінуге 
керекті шарттардың бірі болып табылады [114]. Жасалынған модельдерді 
анимация, видео ролик ретінде сақтап немесе интерактивті тапсырма ретінде 
электрондық оқулықтар жасауға болады. Мысалы электр магнитезм бӛліміндегі 
физикалық құбылыстардың үш ӛлшемді моделдерін Blender бағдарламасы 
арқылы жасап «Электр және магнетизм» атты электрондық оқулыққа 
жинақтадық. 
Болашақ физика мұғалімдерінің тәжірибелік дайындығын жетілдіруде 
электрондық оқулықтың негізгі артықшылығы – оған кӛптеген анимацияларды, 
тест және есептерді енгізуге болады. Соның арқасында материалдың 
кӛрнекілігі мен интерактивтілігін қамтамасыз етеді. Ол кәдімгі оқулықпен 
салыстырғанда студенттің практикалық икемділіктері мен дағдыларын, 
қолданбалы білімдерін қалыптастырып, ойлағыштық қабілетін қарқындатады 
және оқытудың практикалық кӛрнекілігін қамтамасыз етеді [115].
Мысалы, «Электр және магнетизм» пәнінің дәріс сабақтарында 
пайдаланылған біздің жасаған «Электр және магнетизм» пәні бойынша 
электрондық оқулығымыздың әрбір тарауы физикалық құбылыстардың Blender 
бағдарламасында жасалған үш ӛлшемді моделдердің кӛрсетілімдерінен тұрады. 
Физикалық құбылыстың барлығы мультимедиалық бейнеде кӛрсетіледі. Әрбір 
тараулардың соңындағы «Тест» тапсырмасы студенттердің білімдерін жүйелеп, 
бекітіп және дамыту мақсатын кӛздейді [116].
Электрондық оқулықтағы теориялық пен анимациялық бӛлімдері «Электр 
және магнетизм» пәнінің барлық тарауларын қамтиды. Осы электрондық 
оқулықтың 
әрбір 
тарауы 
физикалық 
құбылыстардың 
анимациялық 
кӛрсетілімдерінен 
тұрады. 
Мұнда 
электрондық 
оқулыққа 
кіретін 
электромагнетизмнен 10 физикалық құбылыстың барлығы да мультимедиалық, 
анимациялық бейнеде кӛрсетіледі, техника мен тұрмыста қолданылатын 6 
техникалық объектілерінің сандық тірек конспектілері бар. Электрондық 
оқулықтағы материалдар «Электр және магнетизм» пәнінің қолданбалы 
бағдарлылығының дидактикалық әлеуетін ашып кӛрсетуге және пайдалануға 
мүмкіндік береді. Ал, «қосымша мәліметтер» бӛлімінде студенттердің білімін 
жүйелеп, бекітіп және дамыту мақсатында есептер мен тест тапсырмалары 
берілген. Тесттер мен есеп шығару студент білімін жедел түрде тексеруге 
арналған. Бұл электрондық оқулыққа Қазақстан Республикасы Әділет 
министрлігінен авторлық куәлік алынып (қосымша В), қолданысқа енгізілді 
(қосымша С). 
Электрондық оқулықта пәннің барлық тараулары бойынша кең ауқымды 
бақылау жасауға мүмкіндік беретін есептер мен тесттер жасалған. ЭО-да 
қарастырылған теориялар мен құбылыстар бойынша тестте 20 сұрақ қамтылған. 

56 
Әрбір сұраққа 4 варианттан тұратын жауап жазылған, студент осылардың 
ішінен дұрысын таңдауы керек. Студент пен компьютер арасындағы диалог 
басынан аяғына дейін компьютер жадына жазылып отырады, барлық сұраққа 
жауап беріп болғаннан кейін студенттің аты-жӛні, алған баллы дисплей 
экранына беріледі. Мұнда, әрбір сұраққа берілген дұрыс жауап бір балл деп 
есептеліп, осы балдардың қосындысы студент білімінің кӛрсеткіші ретінде 
алынады.Электрондық оқулықтағы материалдар физиканың «Электр және 
магнетизм» бӛлімінң дидактикалық әлеуетін ашып кӛрсетуге және пайдалануға 
мүмкіндік береді. Физиканың «Электр және магнетизм» бӛлімінің оқу 
мазмұнында электр заряды; электростатикалық ӛріс және оның кернеулігі; 
электр зарядының сақталу заңы; электрлік ығысу, Остраградский-Гаусс 
теоремасы; электростатикалық ӛрістің потенциалы, электр ӛрісіндегі 
ӛткізгіштер; электр сыйымдылық; электр тогы және ток күші; Э.Қ.К, Ом 
заңдары; металдағы токтың табиғаты; электр ӛткізгіштіктің элементар 
классикалық теориясы; Био-Савар-Лаплас заңы және оны магнит ӛрісін есептеу 
үшін қолдану; магнит ӛрісінде тогы бар ӛткізгіш орын ауыстырғанда істелетін 
жұмыс; параллель токтардың ӛзара әсерлері; магниттік индукция векторының 
ағыны және циркуляциясы; Фарадей және Ленц заңдары; ӛздік және ӛзара 
индукция құбылысы; магнит ӛрісінің энергиясы; ығысу тогы; Максвелл 
теңдеулері; тербелмелі контур, еркін тербелістер, еріксіз тербелістер; резонанс; 
электромагниттік толқындар және оның дифференциалдық теңдеуі; 
электромагниттік толқынның энергиясы және толқынның сәулеленуі және тағы 
басқа тақырыптарда тәжірибелік жұмыстар орындауды қажет етеді. Демек, осы 
құбылыстар мен заңдылықтар бойынша тәжірибелік – зерттеушілік іс-әрекеттің 
тиімділігін электрондық оқулық арқылы арттырдық. Электрондық оқулықты 
пайдалана отырып, дәріс сабағында оны әдістемелік жүйеде келтірілген 
оқытудың әдістерімен ұштастырдық. Проблемалық жағдаят туғызу, 
проблемалық сұрақтар қою арқылы жүргізілген сабақ ӛзінің жемісін 
студенттердің белсенділігімен-ақ кӛрсете алды.
Мысалы, Фарадей және Ленц заңдары; ӛздік және ӛзара индукция
құбылысы тақырыбын оқытуда қолданылған зерттеушілік іс-әрекетті 
қалыптастырудың құралы ретінде АКТ-ны қолдандық. Электрондық 
оқулықтағы ӛткізгішке магнит ӛрісі тарапынан әсер ететін Ампер күшін 
түсіндіретін демонстрациялық тәжірибенің компьютерлік моделі сурет 8-де 
кӛрсетілген (сурет 8). 

57 
Сурет 8 - Электромагниттік индукция тақырыбы бойынша жасалған
электрондық оқулықтың монитордағы кӛрінісі 
Бұл суретте қандайда бір бӛлігі магнит ӛрсінде орналасақан ӛткізгіштің 
реостат арқылы галванометр мен ток ӛзіне жалғанған демонстрациялық 
тәжірибені моделі кӛрсетілген. Реостат арқылы токтың шамасын ӛзгерткенде 
арқылы магнит ӛрісінде орналасқан ӛткізгіш бӛлігіне ампер күшінің ӛткізгішке 
әсер ететін күшінің қалай ӛзгеретінін бақылауға болады. 
Ленц ережесін түсіндіруде қолданылатын демонстрациялық тәжірибенің 
компьютерлік моделі сурет 9-да кӛрсетілген.
 
Сурет 9 – Ленц ережесі тақырыбы бойынша жасалған электрондық 
оқулықтың монитордағы кӛрінісі 

58 
Электрондық 
оқулықты 
пайдаланғанда 
зерттеушілік 
біліктілікті 
қалыптастырудың негізгі құралы ретінде зерттеу тапсырмаларын әр студентке 
жеке орындатқан жӛн. Осыған ұқсас зерттеу тапсырмалары және оның маңызы 
туралы диссертациямыздың екінші бӛлімінде қарастырылады. Бұл тармақшада 
болашақ физика пәні мұғалімдерінің тәжірибелік дайындағын жетілдіру 
теориялық талданып, болашақ физика пәні мұғалімдерінің тәжірибелік және 
зерттеушілік дайындығын жетілдірудегі «Мектеп экспериментінің техникасы» 
курсының маңызы және бұл курстың қазіргі кездегі жағдайы мен мәселелері 
зерттеу арқылы талдау жасалынды.
Келесі тармақшада Болашақ физика пәні мұғалімдерін «Мектеп 
экспериментінің техникасы» курсы негізінде тәжірибелік дайындығын 
жетілдіру моделін ұсынамыз. 

жүктеу/скачать 3.46 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: