Черчение это наука: зачем нужно черчение

Содержание

зачем нужно черчение — ответ на Uchi.ru

Черчение – это техническая дисциплина, основным предметом изучения которой является графическая грамотность, т.е. умение читать и выполнять чертежи.

Что же лежит в основе успешного овладения техническими знаниями?

Всем известно, что головной мозг человека представляет собой основной регулятор всех функций, происходящих в живом организме. Мозг — сложная и взаимосвязанная система, самая крупная и функционально важная часть центральной нервной системы. Его функции включают обработку сенсорной информации, поступающую от органов чувств, планирование, принятие решений, координацию, управление движениями, положительные и отрицательные эмоции, внимание, память.

Основной сферой специализации левого полушария является логическое мышление, и до недавнего времени врачи считали это полушарие доминирующим. Однако фактически оно доминирует при выполнении только некоторых функций.

Левое полушарие мозга отвечает за языковые способности. Оно контролирует речь, способности к чтению и письму, запоминает факты, имена, даты и их написание. Отвечает за логику и анализ. Именно оно анализирует все факты.

Левое полушарие способно понимать только буквальный смысл слов.

Информация обрабатывается левым полушарием последовательно по этапам. Продуктом работы левого полушария являются логический и аналитический подходы, которые необходимы для решения математических проблем. Числа и символы тоже распознаются левым полушарием.

Основной сферой специализации правого полушария является интуиция. Как правило, его не считают доминирующим. Оно отвечает за выполнение следующих функций.

Правое полушарие специализируется на обработке информации, которая выражается не в словах, а в символах и образах. Оно отвечает за восприятие месторасположения и пространственную ориентацию в целом. Именно благодаря правому полушарию можно ориентироваться на местности и составлять мозаичные картинки-головоломки.

Музыкальные способности, а также способность воспринимать музыку зависят от правого полушария, хотя, впрочем, за музыкальное образование отвечает левое полушарие.

Правое полушарие дает нам возможность мечтать и фантазировать. С его помощью мы можем сочинять различные истории. Оно отвечает за способности к изобразительному искусству, эмоции, метафоры.

Правое полушарие может одновременно обрабатывать много разнообразной информации. Оно способно рассматривать проблему в целом, не применяя анализа. Правое полушарие также распознает лица, и благодаря ему, мы можем воспринимать совокупность черт как единое целое.

Высшая функция, выполняемая мозгом — мышление. Становление мышления человека и его основных видов происходит в дошкольном и младшем школьном возрасте. Связано это с фазой активного интеллектуального развития и в данный период времени обучение происходит гораздо проще и эффективнее. Огромное значение приобретает пространственное мышление. Этот вид умственной деятельности отвечает за ориентацию в пространстве, создание в сознании человека образов пространства и использование их в процессе решения практических и теоретических задач.

Отличительной особенностью пространственного мышления является то, что его единицей измерения служит образ, который заключает в себе специфические характеристики пространства: размер, форма, взаимоотношения между его частями, местонахождение в пространстве и т.п.

Пространственное мышление — это фундамент, на которой строится большая часть учебной и впоследствии трудовой деятельности человека, поэтому развитие и формирование этого вида умственной активности очень важно для профессиональной успешности личности.

Особенно это стало актуальным сейчас, когда возросла роль схематичности, графических изображений, условных обозначений.

Деятельность представления — это основной механизм пространственного мышления. Его содержанием является оперирование образами, их преобразование. В пространственном мышлении происходит постоянное перекодирование образов, т. е. переход от пространственных образов реальных объектов к их условно-графическим изображениям, от трехмерных изображений к двухмерным и обратно.

Начинать развивать пространственное мышление и воображение в 18-20 лет безнадежно поздно. В этом возрасте с трудом дается то, с чем 12-летние справляются мгновенно.

Именно черчение, как вид деятельности, способствует развитию пространственного мышления школьников. Во время процесса черчения, разработки и чтения чертежей активно работают, а, следовательно, и развиваются, оба полушария головного мозга. Так как во время выполнения графических работ, мозг не только формирует представления о пространстве и ориентируется в нем, но и анализирует, распознает знаки и символы, поэтапно «считывает» информацию о деталях чертежа.

Современные школьники должны уметь совмещать естественные, технические и информационные науки на нано-, микро- и макроуровнях, ощущать социальную ответственность, быть творческими личностями, иметь развитые навыки устного и письменного общения. Они должны быть готовы стать гражданами мира и понимать, какой вклад могут внести в развитие общества. Поэтому черчение изучается не только в школе, но и в профессионально-технических лицеях, колледжах, высших технических учебных заведениях. Юноши, которые выбирают профессию с техническим уклоном (электрик, слесарь, автомеханик, строитель, архитектор, геодезист и т.д.), должны понимать, что черчение является для них одним из ведущих предметов. Для девушек, которые собираются поступать на отделение дизайна (интерьера, одежды, т.д.), также черчение является неотъемлемой частью изучения выбранной профессии.

Учитывая то, что большинство учащихся поступает в среднетехнические учебные заведения, надо понимать, что черчение является одной из главных дисциплин. Знания и умения, полученные на уроках черчения в школе, помогают и облегчают обучение в этих учебных заведениях при изучении начертательной геометрии, инженерной графики, аналитической геометрии и математического моделирования, проективной геометрии.

Перечислять сферы применения графической грамотности можно и дальше. Но это технические специальности. А как же, скажем, медицина. Уж там-то точно это не пригодится. Но это заблуждение! В медицине, как и в любой другой сфере деятельности, развивать пространственное мышление и уметь правильно определять расположение предметов в трехмерном пространстве и переводить полученную информацию на плоскость также необходимо. Не говоря уже о том, что медицинская техника становится все сложнее и сложнее, и без графической грамотности и технических знаний в современном мире не обойтись ни одному врачу.

Не стоит забывать о том, что чертежи, рисунки – всё это международный язык общения. В чертежах иностранных инженеров можно разобраться, не зная языков. Для этого достаточно знать только один язык – графический — язык линий, знаков, символов, чисел.

Кроме того, черчение дисциплинирует, воспитывает аккуратность, точность выполняемых действий, помогает лучше разбираться в геометрии, географии, физике, технологии, информатике.

когда его создали, история возникновения науки

Анализ истории возникновения технических чертежей и проектирования говорит о том, что эти понятия выступают как инструмент индивидуального творчества. История этого вида рисования отличается богатством и многослойностью. При этом далеко не каждому известно, кто конкретно придумал черчение. Эта наука зародилась еще в древние времена, но с того момента претерпела большое количество изменений и усовершенствований.

Содержание

Как раньше обходились без черчения

До возникновения чертежей люди пользовались следующими способами:

Накапливали данные в виде текстов. Это могли быть буквы, руны, иероглифы и другие символы.
Накапливали информацию в графическом виде. В этом случае речь идет о рисунках, изображениях, схемах.

Схематичные чертежи оружия и жилья человека представлены в археологических музеях. Древнейшие чертежи получались не слишком информативными. Но сам факт существования таких изображений говорит о том, что они были созданы задолго до возникновения письменности.

Чертежи стали появляться еще в древности. Тогда люди не имели бумаги, а потому пользовались разными плоскими поверхностями. В качестве средств для письма они применяли уголь и мел. Вначале люди рисовали оружие и жилища. Однако постепенно чертежи становились все сложнее и реальнее. Сегодня такие изображения кажутся весьма примитивными, однако на тот момент они были очень важны с позиции выживания.

Появление этой технологии

Создание чертежей представляет собой уникальное графическое выражение культуры человека. Оно считается одним из наиболее древних языков мира и характеризуется точностью, лаконичностью и наглядностью. Если оценить эволюцию развития чертежей с давних времен до сегодняшних дней, стоит выделить два ключевых вектора:

первый – строительные изображения и схемы, которые использовались для создания жилищ, мостов, зданий;
второй – промышленные изображения и эскизы, по которым изготавливали разные приспособления, машины, инструменты.

Задолго до создания письменности люди стали рисовать предметы, которые их окружали.

Вначале в качестве материала для чертежей использовали землю, камни, стены пещер, на которые наносили рисунки. После этого для создания изображений начали применять кожу, бумагу, бересту, папирус и прочие материалы. Чертежи на них наносили чернилами либо тушью, используя гусиные перья. Лишь в конце восемнадцатого века для создания графических изображений начали использовать карандаши.

Вероятно, при создании таких изображений и чертежей человек старался достичь успехов в охоте или пытался запомнить и поведать окружающим о происходящих событиях. Если рассматривать ситуацию с позиций настоящего момента, это можно рассматривать как обмен данными с другими членами социума.

Появление строительных чертежей датируется периодом, когда люди для возведения жилых зданий или сооружений для содержания животных или хранения инструментов наносили на землю первые рисунки в натуральную величину. Такие чертежи называли планами и использовали для возведения построек. Для создания таких изображений применялись простейшие приспособления.

Для откладывания линейных размеров использовался деревянный циркуль-измеритель и веревочный прямоугольный треугольник. Для выполнения окружностей на чертежах применяли веревку и 2 колышка. При этом один клин забивали в землю. Он выполнял функции цента. При этом вторым натягивали веревку и выполняли окружность. Чертежи применялись для того, чтобы продемонстрировать форму и размеры предметов.

В Египте

В Древнем Египте чертежи преимущественно имели отношение к сооружениям, которые были связаны с религиозными обрядами. Пирамиды, которые сохранились по сей день, на первый взгляд кажутся простыми геометрическими фигурами. Однако на самом деле они представляют собой сложные творения человеческого ума, которые характеризуются высокой точностью. Потому многие ученые предполагают, что такие сооружения строили по чертежам. Однако до настоящего момента их изображения не сохранились.

В Греции

В Древней Греции происхождение графических изображений связано с проектированием монументальных сооружений и иллюстрацией математических работ. Древнегреческая культура оставила после себя имена не только знаменитых философов или скульпторов, но и известных математиков.

По мере развития античной культуры требовалось создавать детальные изображения окружающего мира. Чтобы отыскать суть правильного чертежа, стали пользоваться геометрическими законами и математическими достижениями. Также ученым удалось установить закономерности перспективы.

В других странах

Важным направлением в истории возникновения чертежей стоит считать картографию – земную и небесную. Издавна люди составляли проекты земной поверхности и звездные атласы. Наскальные изображения, которые сохранились по сей день, говорят о появлении картографического способа распространения данных. Он улучшался на протяжении множества веков.

Одними из наиболее древних карт, которые изображали звездное небо, стали труды древних южноамериканских астрономов. Они фиксировали изображения на камнях. При этом древнейшей работой стал вавилонский чертеж, который выполнялся на глиняной табличке. Центральной частью мира стало само Вавилонское царство. Его окружала так называемая горькая река. Семь точек, которые располагались за ней, представляли собой опасные острова. Бытовало мнение, что люди там выжить не могут.

Чертеж на глиняной табличке, который был обнаружен в поселении шумеров, считается уникальным по различным причинам. По сути, это единственное изображение, которое показывает представление вавилонян о мире. К тому же это одна из наиболее древних карт, которая дошла до настоящего времени.

При этом первым техническим чертежом можно считать статую в диорете, которая называется «Архитектор власти» и посвящается богине Гатумду. Проект изображен на коленях Гудея. Эта работа датируется 2130 годом до нашей эры. Чертеж выполнен на каменной табличке и представляет собой план этажа. На юбке присутствует длинная клинописная надпись, в которой сделан акцент на благочестии строительной деятельности государя и вытекающей из этого социальной несправедливости.

Гудея управлял шумерским городом Лагаш. Он жил в двадцать втором веке до нашей эры и занимался сооружением храмов и литературным искусством. Достижения этого человека были столь великими, что в свое время даже шла речь о так называемом шумерском ренессансе. Примечательно, что это изображение создали за тысячи лет до того, как была изобретена бумага.

К тому же в давние времена каменщики вели записные книги. Однако сложно представить, каким образом они применялись в настоящем строительстве. В качестве примера стоит привести изображения Вилларда де Хоннекура, которые датируются приблизительно 1040 годом. Они выглядят частичными и не имеют четких размеров. При этом на изображениях присутствует ряд эфемер, касающихся строительства соборов. Это были чертежи частичных фасадов, окок, последовательных виньеток.

Хотя Виллар де Хоннекур говорил на французском языке, его изображения имеют подписи на латыни. Стоит учитывать, что многие каменщики не имели достаточного образования и не знали иностранных языков. Потому подписи, скорее всего, использовались для других целей или аудитории. Вместо размерных изображений архитекторы Средневековья опирались на иные параметры. Тернбулл называл их традициями, шаблонами и разговорами.

Последующее развитие науки о черчении

Важную роль в создании современных методов отражения геометрических форм различных объектов сыграл французский исследователь Франсуа Фрезье. Его работу можно считать первым фундаментальным трудом в области начертательной геометрии. Ученый использовал разные методы создания проекций. В его трудах можно увидеть пример проецирования на 2 плоскости, которые отличаются взаимной перпендикулярностью. Также ученый использовал для определения настоящего вида объекта методы трансформации чертежа.

При этом появление начертательной геометрии как учения об отображении пространственных геометрических объектов на плоскости связано с именем еще одного исследователя из Франции Гаспара Монжа.

В 1795 году в Париже создали Нормальную школу для обучения педагогов. Большую часть программы в ней отводили предметам, связанным с теорией и практической реализацией начертательной геометрии.

Монж действительно обобщил способ создания прямоугольных проекций предметов на 2 плоскости. Однако уже до него в некоторых чертежах российских ученых использовались отдельные правила, обобщенные французским исследователем.

По мере прогрессирования производства небольшие мастерские ремесленников начали сменяться крупнейшими мануфактурами. Там активно использовалось разделение труда. На этом этапе в изготовлении одного изделия стало участвовать сразу несколько мастеров. Вначале они наносили изображения без габаритов. Однако впоследствии на поле начали выполнять надписи с основными размерами.

По мере развития научно-технического прогресса такие эскизы становились все сложнее. При этом их выполнение нуждалось в высокой точности воплощения. В результате начали пользоваться масштабами и проекционными взаимосвязями. Также ученые выполняли разрезы. Без этого не удавалось понять, как устроено или работает то или иное изделие.

Такие изображения были приближены к сегодняшним чертежам, но не имели размеров. Их определяли при помощи масштабной шкалы, изображение которой наносилось на поле чертежа. Одним из наиболее талантливых механиков, который внес большой вклад в улучшение чертежа, был Кулибин. Он создал проект арочного моста через Неву с одним пролетом. В конструкции присутствовали элементы поперечного разреза моста и некоторых конструкций. Также ученый представил изображения сбоку и сверху.

По мере прогрессирования машинного производства чертеж получил значение важнейшего технического документа, в котором присутствовали сведения о форме и размерах детали. Также там имелась информация о чистоте обработки поверхностей и их термообработке. Помимо этого, документы включали информацию, которая требовалась для изготовления такой детали.

Первым русским исследователем, который всерьез занимался начертательной геометрией, был Яков Севастьянов. Он занимал пост профессора Корпуса инженеров путей сообщения. Этот ученый стал автором множества оригинальных работ и переводов. Также значительный вклад в развитие науки девятнадцатого века внесли такие исследователи, как Рынин, Дуров, Редер.

В двадцатом веке на совершенствование черчения во многом повлиял технический прогресс. Быстрое развитие потребности в чертежах было связано с улучшением способов изображения. Также на этом процессе отразились используемые технологические процессы и оборудование. Если в первой половине века для размножения и хранения информации пользовались калькой, которая выполнялась тушью на тончайшем батисте, то к середине столетия удавалось быстро создавать нужное количество копий с оригинала, созданного карандашом на листе бумаги.

В СССР графические науки приобрели совершенно новое значение. В технических вузах стали создавать отдельные кафедры, которые объединяли разные графические дисциплины. После этого начала развиваться научная мысль. В Советском Союзе резко увеличилось количество диссертаций, посвященных прикладной и теоретической графике. При этом значительное влияние на процесс совершенствования чертежей оказали такие известные ученые, как Гордон, Попов, Куликов и многие другие.

После начала Второй мировой войны скорость совершенствования науки несколько снизилась, однако нельзя сказать, что она абсолютно остановила свое развитие. В середине сороковых годов прошлого века научная мысль несколько оживилась. В этот момент появилась проблема плановой подготовки кадров. В результате в лучших вузах крупных городов стали создавать специализированные секции графики.

В середине двадцатого века началось активное развитие машинной графики для создания чертежей. Тогда же появились системы автоматизированного проектирования, которые предназначались для реализации проектных работ с использованием компьютеров и методов математики.

Представление изображений в графической форме на экране компьютера удалось впервые воплотить в середине пятидесятых годов двадцатого века. Это сделали на крупных ЭВМ, которые использовались в науке и в военных целях. С того момента графический метод отражения изображений стал важной частью большинства компьютерных систем.

Впоследствии компьютерная графика начала охватывать разные формы представления изображений, доступные к восприятию людьми. Чертежи выводились на экран компьютера или на внешние объекты – ткань, пленку, бумагу.

Как выглядит современное черчение

Сегодня создание чертежей стало полностью компьютеризированным процессом. Использование этого вида графики помогло внести качественные изменения в методы распространения геометрических данных. Это позволяет анализировать процесс создания моделей чертежей при помощи их генерирования на основе конкретных алгоритмов в ходе взаимодействия людей и компьютеров.

Такой процесс позволил создать геометрическую модель чертежа в электронном виде. Она применяется на различных стадиях жизненного цикла. В результате стало возможным проводить копирование информации, вводить сведения в память ПК, выполнять сохранение сведений на магнитном носителе и осуществлять передачу данных на технологическое оборудование, которое предназначалось для производства моделей или готовых изделий.

С учетом метода создания изображений компьютерную графику делят на разные виды – векторную, фрактальную, растровую. Отдельно стоит трехмерная графика, которая занимается изучением приемов и методов создания объемных объектов виртуальным способом. С помощью ПК удается создать любое изображение объекта и обеспечить возможность рассматривать его чертеж с разных сторон.

Такие понятия, как цветная и черно-белая графика, отличаются свойствами цветового охвата. Также появился такой термин, как механизм графического представления информации. Новый этап развития графики и анимации связан с развитием рынка игровых приложений.

Появление черчения датируется древними временами. Первые изображения строений и оружия были весьма примитивными, однако выполняли очень важные функции. По мере развития науки и техники чертежи становились все сложнее и информативнее.

Важность научных рисунков

417 акции

Научные рисунки — это не то же самое, что художественные рисунки. Вместо этого научные рисунки представляют собой модель реального объекта или даже идею, на которую в значительной степени полагаются как ученые, так и инженеры. В связи с тем, что научные стандарты следующего поколения смешиваются с инженерными разработками, крайне важно, чтобы мы приносили научные чертежи. Хотя может показаться, что вам нужна степень в области искусствоведения, это не так.

Я много раз вспоминал, когда впервые начал преподавать, что стоял у доски и объяснял студентам какое-то понятие, зная, что если я нарисую его на доске, они поймут его лучше. Но я не хотел его рисовать, потому что тихий голос в моей голове шептал: «Я не умею рисовать». Я думаю, что, возможно, было несколько раз, когда я даже пробормотал что-то вроде «Теперь помните, что я не художник, так что не смейтесь».

Вероятно, большинство учителей, как и я, произносят именно эти слова. И нам легко потерять фокус на том, что важно. Научные рисунки — это и средство обучения, и средство диагностики в классе. Их не следует оценивать на основе художественных способностей, и когда мы начинаем рисовать комфортно, то же самое сделают и ученики.

Преимущества научных рисунков

Как я упоминал выше, рисование в науке очень полезно, поскольку его можно использовать как средство обучения и как средство диагностики. Вы можете предложить учащимся нарисовать идею или объект в начале урока, а затем еще раз в конце, чтобы сравнить, какие знания они получили. Это также поможет вам определить, что учащиеся понимают, какие у них есть пробелы и есть ли какие-либо неправильные представления. Например, если вы попросите ученика нарисовать насекомое, и он нарисует его с восемью ногами.

По этим изображениям я могу сразу сказать, кто из моих учеников понимает части куколки, а кто нет.

Другие преимущества включают в себя:

Может использоваться в любом классе (начинайте в младших классах с конкретного уровня и переходите к более абстрактным уровням, подобно тому, как мы работаем с математикой в моем посте «Преподавание математики», чтобы учащиеся поняли.)
Изображения помогают изучающим английский язык и учащимся с особыми потребностями лучше понимать и лучше выражать информацию.
Визуальное представление помогает каждому лучше собирать, обрабатывать и понимать информацию.
Требуются навыки метакогнитивного мышления, например, при анализе объекта, оценке того, какие части включить, принятии решения о том, где разместить элементы, или принятии суждений о размере, цвете и форме.
Студенты более мотивированы и вовлечены.
Способствует развитию визуально-пространственного мышления.
Это практическая деятельность, основанная на разуме.
При включении письма вы можете использовать переходные слова при отображении последовательности, процесса и причинно-следственных связей.
Помогает мозгу создавать связи, необходимые для более длительного хранения информации.
Ученые и инженеры используют его в реальной жизни!

Использование научных рисунков в классе

Научные рисунки можно использовать почти во всех аспектах науки. Основная цель их использования состоит в том, чтобы учащиеся наблюдали за объектом (например, за куколкой) или за понятием (например, за силой, приложенной к движущемуся объекту). Затем учащиеся делали набросок модели и описывали ее.

Наиболее распространенной формой научных рисунков в классе являются диаграммы, хотя есть и другие типы рисунков. Диаграммы показывают части объекта или части большей идеи. Примером может служить простая схема или круговорот воды. Диаграммы включают метки, которые соединяются с частями диаграммы отрезками прямых линий и не должны пересекаться или тесниться на чертеже.

См. пример ниже.

Другие типы научных рисунков включают в себя панели, которые показывают последовательность, процесс, сравнение и противопоставление или причину и следствие. Они могут состоять из сегментов линий, двойных линий, линий со стрелками или даже волнистых линий для обозначения движения. Жизненные циклы не всегда должны быть представлены в виде кругов — их можно описать в виде панелей с изменяющимися элементами в каждом поле.

Когда учащиеся создают диаграммы, обязательно задавайте уточняющие вопросы. Например, ребенок может нарисовать кузнечика со смайликом. Верит ли ребенок, что кузнечик может улыбаться, или это художественная особенность? Если ребенок делал это для развлечения, напомните ему, что научные рисунки должны быть простыми, точными и максимально приближенными к реальным. Лучший способ описать это — попросить ребенка представить, что он рисует это для кого-то, кто никогда этого раньше не видел.

Подумайте о том, чтобы учащиеся поделились своими набросками, чтобы предоставить учащимся разные точки зрения и улучшить их мышление.

Это также способствовало бы обсуждению.

Создание научных чертежей имеет решающее значение, если мы собираемся по-настоящему подготовить учащихся к тому, чтобы они стали учеными и инженерами.

417 акции

Рисование научных визуальных представлений

Ученые используют не только слова, но и диаграммы, графики и изображения для передачи своих знаний. Другими словами, они общаются через сложную комбинацию семиотических (смысловых) систем для создания мультимодальных текстов (Polias, 2016).

Учащиеся должны уметь как понимать эти визуальные представления, так и создавать свои собственные. Создание этих представлений дает учащимся возможность играть с возникающими идеями, строить и расширять существующие знания, а также изучать соответствующие визуальные условности (Ainsworth, Prain & Tytler, 2011).

Процесс рисования диаграмм, а также их объяснения и обоснования помогает учащимся развивать понимание науки (Waldrip, Prain & Carolan, 2010). Таким образом, создание визуальных представлений следует рассматривать как инструмент мышления, который одновременно развивает и демонстрирует понимание учащихся. Исследования показали, что использование рабочих тетрадей с разлинованной одной стороной и пустой с другой не только побуждает учащихся использовать рисунок для изучения и представления идей, но и повышает вовлеченность учащихся в процесс обучения (Tytler, Prain & Hubber, 2018).

Четыре стратегии, помогающие учащимся визуализировать свои научные знания:

критический анализ и создание диаграмм

совместное построение диаграмм
написание и рисование химических реакций
преобразование данных

Существует также примечание об использовании концептуальных карт.

В рамках предмета «Наука» учащимся предоставляется ряд диаграмм и моделей, представляющих абстрактные и сложные процессы. Обучение студентов навыкам критического анализа визуальных и физических представлений в науке дает им возможность выявлять положительные и продуктивные аспекты, которые они затем могут включить в свои собственные диаграммные представления.

Следующее задание было адаптировано из книги Tytler, Prain and Hubber (2018) и посвящено циклу рок-музыки, который преподается в 7-м или 8-м классе (VCSSU102). Одно визуальное представление рок-цикла, которое можно использовать, также приведено ниже.

Эту стратегию можно адаптировать для поддержки обучения, связанного с любым из описаний содержания Science Understanding.

Предложите учащимся 5–7 визуальных изображений рок-цикла.
В группах по три или четыре человека учащиеся критически оценивают различные формы диаграмм. Например, они могут:

отметьте функции, которые они считают полезными или сбивающими с толку
запишите, что показано хорошо, а что нет.

Учитель поддерживает критику учащихся, задавая вопросы, чтобы получить более конкретные ответы (например, «Что вы подразумеваете под «всем»?»; «Что вам нравится в том, как нарисован процесс седиментации?»)

Учащиеся создают собственное представление рок-цикла.

Источник: Наша изменяющаяся земля: горный цикл, Австралийское Содружество (Геонаука Австралии), 2014 г.

Совместное строительство — это совместная учебная деятельность, которая дает возможность учителю и учащимся делиться своими знаниями и учиться друг у друга (Стратегия HITS 5). Совместное построение может быть использовано для поддержки учащихся в развитии их грамотных навыков для визуального представления знаний.

Дайте учащимся письменное определение процесса.
Предложите учащимся обсудить определение в парах.
Попросите учащихся нарисовать схему, изображающую процесс.
Учащиеся объясняют свою диаграмму классу.
Ученики получают отзывы от своих сверстников и учителя о своей диаграмме.
Учащимся предоставляется возможность действовать в соответствии с отзывами, чтобы улучшить свою диаграмму.

Изображения ниже представляют собой рисунки, сделанные учащимися 7-го класса, чтобы показать взаимосвязь между броуновским движением и изменениями состояния (VCSSU096, VCSIS110).

Изображение ниже представляет собой рисунок, сделанный учащимся 10-го класса, чтобы показать взаимосвязь между хромосомами, ДНК и генами (VCSSU119, VCSIS137).

Химическая формула — это чрезвычайно короткий и сокращенный способ представления (Taasoobshirazi & Glynn, 2009). Хотя химические формулы обеспечивают эффективное общение между учеными, они создают барьеры для понимания студентами (Taasoobshirazi & Glynn, 2009).

Помощь учащимся в переходе от одного способа представления химических формул к другому должна помочь им в развитии понимания смыслообразующей системы химии, а также химии, связанной с представленными химическими реакциями.

Приведенный ниже пример можно использовать в 9-м или 10-м классе (VCSSU124, VCSIS137). Следующая выборка учащихся относится к классу 9 класса.

Учитель или ученик пишет словами химическую реакцию.
С посторонней помощью учащиеся записывают химические формулы реагентов и продуктов.
Учащиеся рисуют молекулярные диаграммы реагентов и продуктов.
Учащиеся уравновешивают химическое уравнение, рисуя дополнительные молекулярные диаграммы реагентов и продуктов.
После того, как рисунки будут уравновешены, учащиеся подсчитывают молекулы с каждой стороны реакции и уравновешивают химическую реакцию.
Учащиеся могут переписать химическую реакцию словами, добавляя количество молекул каждого реагента и продукта.

В первой части этого видео Эмили Рошетт демонстрирует, как учителя могут помочь учащимся перемещаться между различными представлениями химических реакций. После наблюдения за несколькими химическими реакциями учащимся предлагается преобразовать письменные химические реакции в химические уравнения и молекулярные диаграммы.

Грамотность на практике Видео: Наука — Диаграммы

Во второй части видео Эмили обсуждает важность рисования диаграмм в науке. Она подчеркивает особенности научных рисунков (в отличие от повседневных рисунков), чтобы лучше развивать навыки рисования своих учеников.

Подсказки учащимся

Что сделали ваши учителя, чтобы поддержать ваши навыки рисования в естественных науках?
Как вы понимаете разницу между повседневными рисунками и научными рисунками?
Как рисование химических реакций может помочь вам понять, как реагируют химические вещества?

Читать подробные примечания к этому видео.

В науке данные и концепции представлены в нескольких режимах (формах общения). Помимо использования письменного языка, ученые используют изображения, графики, диаграммы и модели, и это лишь некоторые из них.

Различные способы коммуникации представляют информацию по-разному, и ни один из способов не может дать вам полного смысла. Другими словами, каждый способ общения имеет свои преимущества и ограничения.

Преобразование или преобразование контента в различные формы может быть сложной задачей для учащихся, поскольку при переходе между режимами может приобретаться или теряться некоторый смысл (Jakobson et al., 2018). Учащимся требуется поддержка для преобразования данных, поскольку изменение режима представления информации требует изменения как формы (структуры), так и содержания (Jakobson et al., 2018).

Помощь учащимся в преобразовании данных из одной формы в другую:

повышает их грамотность в естественных науках
помогает им понять преимущества и ограничения различных форм представления (или модальной аффордансности)
помогает им разработать и написать объяснения своих наблюдений.

Видео о грамотности в науке: объяснение

В этом видео д-р Эмили Рошетт обсуждает некоторые проблемы грамотности, связанные с изучением естественных наук. К ним относятся представление научных концепций или явлений в устной, письменной форме или с помощью диаграмм, а также написание ряда типов текстов, особенно в отношении практической деятельности. Доктор Рошетт считает, что учителям важно смоделировать, как включать научные представления в письменные ответы.

Подсказки учителя

Как вы помогаете своим ученикам устанавливать значимые связи между микроскопическим, макроскопическим и символическим уровнями представления в химии?
Как вы моделируете написание каждого раздела практического отчета по химии?

Аудиозапись

[нежная музыка]

[Доктор Эмили Рошетт] Итак, одна из задач в химии — помочь учащимся установить связь между макроскопическим, микроскопическим и символическим уровнями представлений.

Например, когда мы учим уравновешивание химических реакций в младших классах химии, учащимся сразу же предоставляется символическое представление этих веществ, и они должны быть в состоянии объяснить, как эти вещества изменяются в химических реакциях.

Итак, что мы делаем, так это пытаемся представить эти химические формулы в терминах моделей частиц атома.

Мы используем таблицы, чтобы объяснить, что происходит с отдельными атомами и как они перестраиваются, чтобы помочь учащимся сформулировать то, что происходит на микроскопическом уровне.

И это становится довольно сложной задачей, потому что учащиеся должны делать это не только устно, но и письменно, и означает ли это представление различных веществ с помощью изображений, а также использование научной терминологии в более длинных письменных ответах.

Подобные вещи становятся довольно сложными, когда они включаются в практическую работу, например, потому что в практической работе представлено много разных типов текстов.

Например, создание процедуры или метода с пошаговым выполнением действий и интерпретацией научных данных и тому подобное.

Но есть еще одна особая область, которая довольно сложна для студентов в практической работе, — это обсуждение, где им нужно продемонстрировать свое понимание этих трех различных представлений.

Таким образом, практиковать это во время занятий посредством обсуждения, посредством письменных ответов и, в частности, используя ответы учащихся, которые могут быть простыми с научного уровня, показывая их в классе и моделируя правильное использование этой терминологии, становится очень, очень важным .

[нежная музыка]

Следующее задание и пример учащегося взяты из класса 10 класса (VCSSU133, ВКСИС137, VCSIS138) и был адаптирован из Jacobson et al. (2018). Хотя конечный продукт этой стратегии заключается в том, чтобы учащиеся написали объяснение своим наблюдениям, эту стратегию можно адаптировать, чтобы сосредоточиться на развитии у учащихся способности представлять научные данные в любом виде.

Учащиеся проводят эксперимент (например, измеряют время периода качания маятника).
Учащиеся рисуют диаграмму, чтобы представить свои наблюдения (например, двумерную диаграмму качания маятника, включая длину маятника, вес и измеренное время).
Учащиеся преобразуют диаграмму в табличный формат (например, в таблицу из 3 столбцов с записью «длина», «вес» и «время для 10 периодов»).
Учащиеся анализируют свою таблицу, чтобы написать список обобщений своих наблюдений.
Учащиеся просматривают свой список и переписывают свои обобщения в текстовой форме. Убедитесь, что учащиеся используют связки и причинно-следственные связи (см. выражение причины и следствия).

Просмотреть полноразмерное изображение объяснения студенческого маятника — jpg 768kb

Концептуальная карта — это визуальное представление, которое показывает отношения между объектами, словами или идеями. Использование концептуальных карт является метакогнитивной стратегией (Стратегия HITS 9).

Фишер, Фрей и Хэтти (2016) предполагают, что использование картирования понятий наиболее эффективно, когда оно используется в качестве инструмента для учащихся, чтобы показать свое мышление и систематизировать то, что они знают. Другими словами, концептуальную карту не следует рассматривать как конечный продукт; скорее, это промежуточный шаг, который учащиеся могут использовать для выполнения другого задания (Fisher, Frey & Hattie, 2016, стр. 80).

Концептуальные карты можно было использовать для поддержки мышления учащихся в отношении любой из стратегий, описанных в других разделах. Например, для анализа и построения диаграмм учащиеся могли использовать концептуальную карту, чтобы делать заметки о различных плакатах, которые они видели. Затем они могли использовать свою концептуальную карту, чтобы построить свою индивидуальную диаграмму.

Эйнсворт, С., Прайн, В., и Тайтлер, Р. (2011). Рисование, чтобы учиться в науке. Наука, 333 (6046), 1096–1097.

Фишер Д., Фрей Н. и Хэтти Дж. (2016). Видимое обучение грамоте, классы K-12: Внедрение методов, которые лучше всего работают для ускорения обучения учащихся. Корвин Пресс.

Якобсон Б., Даниэльссон К., Аксельссон М. и Уддлинг Дж. (2018). Измерение времени. Смыслообразование многоязычных младших школьников в физике. В К.-С. Танг и К. Даниэльссон (редакторы) Глобальные разработки в области исследований грамотности для естественнонаучного образования (стр. 167–181). Лондон: Рутледж.

Полиас, Дж. (2016). Обучение студентов науке: делать, говорить и писать с научной точки зрения. Мельбурн: Lexis Education.

Черчение это наука: зачем нужно черчение — ответ на Uchi.ru