【実例】3つの部族コミュニティの魚骨生産事例

この投稿は Little Raccoon によって 2016-12-26 13:32 に最後に編集されました。

[編集者注] 3D プリントは革新的な教育者にとって未知のものではありません。 3D プリントの普及に伴い、近年では 3D プリントがますます多くの学生、教師、保護者の注目を集めています。特に一級都市では、多くの学校がすでに3Dプリントイノベーション教室を設置しているか、設置を計画しています。これは、生徒の認知能力、実践能力、革新能力の向上に大きく貢献し、子供たちの「知識+能力」を育成するという私たちの目標にも合致しているからです。
しかし、コースをどのように実施すればよいのでしょうか?基礎がない場合はどうすればいいですか?ソフトウェアの問題を解決するにはどうすればいいですか?これには、教師が答えを得るために指導の過程で絶えず探求することが必要です。しかし、どのような環境であっても、適切な環境が最良であり、子どもの発達ニーズを満たすことが肝心です。南極熊は金山区竹井第二小学校「三部落コミュニティ」の朱先生の魚の骨作りの事例を選びました。彼女は普段の教育経験や子どもたちとのコミュニケーションを通じて、多くの実践経験をまとめました。それは非常に詳細で、誰にとっても参考になります。
チュー先生は、作品の選択が重要だと考えています。作品は子供たちが興味を持つものでなければなりませんが、簡単すぎたり難しすぎたりせず、子供たちが先生のペースについて学習できるようにハイライトが必要です。作品が難しすぎたり簡単すぎたりすると、子供たちはすぐに興味を失い、あきらめてしまいます。今回のケースでは、チュー先生は「魚の骨」を選びました。魚の骨の印刷が成功すれば、関節が動き、魚の泳ぎを真似ることができます。とても巧妙で、子供たちにとってとても魅力的ですが、ある程度の難しさもあります。

何度も失敗して何度も戦う - 魚の骨を作る--- 魚の骨を作る事例上海市金山区竹井第二小学校朱暁麗今学期、私は主に生物学の分野で「魚」と「哺乳類」の2つのテーマを学生に教えました。生徒たちは「魚」の章を学ぶ際に多くの困難や混乱に遭遇しました。以下では主に「魚」の章の内容を繰り返し教えた後の私の感想について述べたいと思います。
1.魚の骨を作ったら、真似をする
完成した魚の骨のサンプルを以下に示します。

「魚」の章を読んだ後、モデリングで使用される主なツールには、スケッチ編集、フィーチャモデリングでのストレッチ、組み合わせ編集での減算があることがわかりました。これら 3 つのツールは、以前のモデリングで頻繁に使用されており、学生はすでに使い慣れています。そのため、生徒達が印刷されたモデルを観察した後、私は生徒達に自分でモデリングを学ばせます。モデリングの過程で問題が起こった場合は、私に助けを求めることができます。学生の自習の過程で、最もよく聞かれる質問は次のとおりです。
1.スケッチの描画と編集を紹介した本では、下の図に示す太線分の長さが書かれていなかったため、生徒たちは描画中にこの線分の長さはどのくらいにすべきかを尋ねてきました。

2.溝を作るとき、ジョイントの端からどのくらいの距離に溝を引けばよいか（下図の下線部分）が本に書かれていないので、生徒からも適切な距離はどのくらいかと質問されました。

3.これは、最初の伸張で完成した表面に基づいて表面を伸張し続け、伸張された表面を使用して反対側の基板で減算操作を実行するという課題に生徒が初めて遭遇するものです。生徒の中には、このステップを自分で学んで制作を完了できる人もいますが、理解が難しく、教師の助けを必要とする生徒もいます。さらに、学生たちはリバースストレッチがなぜ 22mm なのかをあまり理解していません。これには、数学における幾何学的思考の使用が必要です。（下の図の手順を参照）

4.生徒がモデリングを終えた後、多くの生徒が各関節の頭と尻尾をつなげて描いていたことが分かりました。これは印刷後、絶対に動かないでしょう。（下図参照）

生徒たちが描いた各関節の長さを計測したところ、最も多かった質問は、関節が動かないことが主な原因ではなく、関節の頭の長さと尻尾の隙間の長さが同じ長さ（上の図の太線部分）になるように描いていたため、頭と尻尾が隙間なくつながっていたことが原因であることがわかりました。その理由は、学生がサンプル画像を見たときに、そこに示されているデータサイズをはっきりと認識できなかったためであると考えられます。しかし、もっと重要な点は、制作前に、隙間を残すことの重要なポイントを学生たちに明確に説明していなかったことです。その後、生徒の作品を印刷し、関節が動かない理由を分析するように指示しました。サンプルと比較した後、生徒は隙間がないため動かないことに気づきました。 2.フィッシュボーン変換法を実践した後、このコースを書いたChuangkuyingのGong氏と話し合いました。Gong氏は、ギャップがこのクラスの難しい点であると述べました。生徒たちにより良い体験を提供するために、ゴング先生は生徒たちが視聴できるビデオを特別に作成しました。動画の制作方法は教科書と異なることが分かりました。動画では、スケッチでジョイントの 1/4 を描き、その後、ミラーリングを使用して対称部分を作成します (下図参照)。これの利点は、生徒がシャフトと溝（下の図の丸で囲んだ部分）を作るときに、繰り返し伸ばしたり、反対側のシャフトの厚さや溝の深さを決めたりすることに悩まされることがなくなることです。

私はビデオを生徒たちのコンピューターにコピーし、生徒たちに自分で見て、質問があれば私に聞いてもらうように頼みました。生徒は皆、一回目では理解できなかったので、先生の説明を注意深く聞き、段階的に見て、先生が関節のどの部分を最初に描いたかを観察するように指示しました。動画を繰り返し視聴した結果、半数の生徒が動画内の先生の意図を理解し、関節をうまく描き、配列法を使って3つ以上の関節を描くことができました（下図参照）。しかし、生徒の半数は制作手順の意図を理解しておらず、ビデオを見て1ステップずつ作業を進めていくだけでした。

生徒たちの作品を印刷した後、生徒たちが明らかにビデオのデータに従って作ったにもかかわらず、いくつかの関節は動くものの、接続が非常に緩く、簡単に外れてしまうことが分かりました。教科書や動画の製作手順やデータも、あくまで参考程度にとどめ、作れるのであれば好きな方法で作ればいいんだなと思いました。提供されるデータのより深い意味は、学習者にこれらのデータ間の関係性について考えてもらうことです。例えば、シャフトの半径は 1mm、厚さは 2mm であるのに、溝の半径は 1.3mm、深さは 3mm なのはなぜでしょうか? (下図のように) これら 2 つのデータセットは変更できますか?ジョイントが動くようにするには、シャフトの半径が溝よりも小さく、厚さが溝の深さよりも小さくなければなりません。そうでないと、どうやって溝に埋め込むことができるのでしょうか。

生徒たちは教科書を手に入れると、教科書に非常に依存し、間違いを恐れてたった一つのデータさえ変更できないことに気づきました。彼らはまだ模倣の段階にあり、より深く考えることを望んでいません。制作手順がなければ、多くの生徒がうまく描けないのではないかと思います。
3. フィッシュボーンについて深く考える
最初の 2 回の制作体験を経て、私は生徒たちの学習モードを変えてみることにしました。生徒たちが、成功したところで止まらず、教材を読みながらもっと考え、もっと質問できるようになることを願っています。私は、Gong先生の動画の制作手順に沿ってドキュメントを作成し、各ステップの後に考えるための質問を追加しました。
授業では、生徒たちに一つずつ質問に答えてもらいました。生徒が答えられなかった質問については、自分でやってみて、その効果を観察するようにお願いしました。「なぜ」という質問に答えることによってのみ、生徒は各製造ステップの目的を理解し、将来同様のモデルを構築するときに、単に模倣するのではなく、知識を伝達することができます。
IV. 全体的な考察
フィッシュボーンモデルを繰り返し構築した結果、私は自分の指導と生徒の学習上の問題にいくつかの問題があることを発見しました。
1.基礎スキルをしっかり身に付ける必要があります。学生は 1 年近く 3D ソフトウェアに触れていますが、まだいくつかの基礎スキルをしっかり習得していません。たとえば、スケッチを描くとき、多くの生徒は小さな四角形の端に沿って描きません。作業インターフェース上の小さな正方形は 5mm の正方形で、モデルのサイズを測定するのに役立ちます。整数値の線分を描画する場合、正方形の端に沿って長さを描画する限り、間違いを犯すことは容易ではありません。したがって、基礎知識を教える際、教師は生徒がしっかり学習できるようにしなければなりません。基礎スキルがしっかりして初めて、生徒は先へ進むことができます。
2.モデリングを容易にするツールをうまく活用します。学生が初めてモデリングを行った後、ほとんどの場合、ジョイントのヘッドとテールが接続された状態になります。学生はこの現象を見て困惑します。実際、基本編集の DE 移動を使用して、ヘッドの両側のサーフェスまたはテールの両側のギャップを数ミリメートル内側に縮小することで、この問題を解決できます。これは、学生がソフトウェアの機能を柔軟に使用できないことを示しています。
3.幾何学的思考は非常に重要です。魚の骨の関節は実際には幾何学的な物体であり、軸対称の図形です。生徒に模範を示すよう求める前に、教師は生徒が自力で学べるように急ぐ必要はありません。教師が簡単だと思うことが、生徒の目には必ずしも簡単であるとは限りません。モデリングの前に、教師は生徒を観察して話し合い、関節の形状の特徴や、関節の形状を描くより簡単な方法があるかどうかについて話し合うことができます。生徒に紙に描くように依頼することもできます。モデルの構造的特徴を明確にすることによってのみ、ソフトウェアを使用してモデルを簡単に描画できるようになります。生徒は3年生の算数の授業で平面幾何や軸対称図形を学習していますが、時間が経っているため忘れている可能性がありますので、モデル化する前に教師が生徒と一緒に幾何の内容を復習する必要があります。
4.大胆な革新だけが進歩につながります。学生のモデリングのパフォーマンスから判断すると、多くの学生はまだ模倣の段階にあります。彼らはあえて手放すことをせず、印刷された製品が良くないことを恐れてデータに変更を加えることを望んでいません。生徒の中には、まず自分で考えるのではなく、何かがわからないときにすぐに私に助けを求める人もいます。より難しいモデリングの問題に直面すると、何度も失敗して諦めてしまう生徒もいます。模型を作ることに比べると、生徒たちは印刷された作品を好みます。授業中、生徒たちは毎回、作品を印刷したかどうかを私に尋ねます。模型が壊れていても、急いで取りに来ます。これにより、人々は満足しすぎていると感じ、たとえ失敗したとしても、満足は印刷作品だけで止まってしまいます。 1 学期が経過しても、学生の成果物はまだそれほど多くありません。そのため、印刷された成果物を見るのは非常に楽しみです。生徒の注意をモデリングに向けるために、次の方法を試してみるとよいでしょう。(1) 賞品として精巧な印刷モデルを使用する。(2) 教師と生徒が協力してモデリングの難しさを克服し、生徒がモデリングを完全に理解するまで取り組む。(3) 生徒に自分の作品を絶えず修正するよう促し、作品をタイムリーに印刷して、お互いに見せ合い、評価できるようにする。
5. 結論:教師も生徒も 3D モデリングの学習を急ぐべきではありません。教師は基本的なスキルを徹底的に説明し、生徒はそれをしっかりと学ぶ必要があります。同時に、数学的な思考と組み合わせることも重要です。適切な評価と励ましも、生徒の学習意欲を高める良い方法です。生徒たちに真似をするだけにとどまらせるのではなく、大胆に挑戦し、失敗を恐れず、前進することを学ばせなければなりません。
注: この文書の教材はすべて「創庫営小中学校の楽しく革新的な 3D プリントコース」---「生物学」---「魚類」からのものです。

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