CC BY
16
ПРАКТИКА УПРАВЛЕНИЯ ОБРАЗОВАНИЕМ
Развитие интеллектуальной гибкости при использовании графических программ в образовательном процессе
Г
IIII
Маликова Ольга Николаевна
кандидат геолого-минералогических наук, доцент кафедры начертательной геометрии и графики Тюменский индустриальный университет, Тюмень, Россия reptyf@mail.ru 0000-0001-5235-8491
Шевченко Ольга Николаевна
кандидат педагогических наук, доцент, ил заведующий кафедрой начертательной геометрии,
инженерной и компьютерной графики ф Оренбургский государственный университет,
Оренбург, Россия
tonshev@mail.ru 0000-0002-3001-5612
Поступила в редакцию 27.10.2020
Принята 02.11.2020
Опубликована 30.12.2020
Аннотация
Подготовка будущих специалистов-инженеров должна соответствовать требованиям работодателей. Профессиональное образование должно обеспечить обладанием теми навыками, которые являются конкурентоспособными на рынке труда. Актуальность темы обусловлена тем, что для быстрого выполнения инженерных задач необходимо автоматизировать процесс. Эффективным решением является использование графических программ в образовательном процессе. Работы, которые отнимали колоссальное количество времени, можно выполнить за компьютером в считанные минуты. В настоящее время от специалистов-инженеров требуется повышение уровня графической грамотности. Самым главным критерием является гибкость мышления. Инженер должен оперативно осваивать прикладные программы, самостоятельно находить способы решения задач, осваивать новые технологии в инженерном строительстве. Графические редакторы как эффективный инструментарий проектной деятельности, может способствовать развитию интеллектуальной гибкости как важнейшего качества будущего технического работника - конструктора, проектировщика, технолога, архитектора и дизайнера. Цель исследования заключается в анализе двух графических редакторов - AutoCAD и ArchiCAD. Ведущим методом исследования было моделирование. В статье представлены результаты исследования условий развития интеллектуальной гибкости студентов технических направлений посредством компьютерных программ для создания чертежей, соответствующих стандартам и их 3-D эквивалентов. Практическая значимость работы состоит в том, что разработанные примеры заданий для студентов первых курсов, могут быть использованы в образовательных программах при изучении дисциплин связанных с компьютерной графикой и инженерным делом
Ключевые слова
Личностное развитие; инженерная и компьютерная графика; 3D изображения; черчение; модель.
Введение
Образование в России на современном этапе, продолжая традиции русского просвещения, с необходимостью включает в блок целеполагания воспитание личности будущего специалиста. Воспитание понимается в педагогической науке в широком и узком смыслах и имеет довольно различные трактовки. Нам представляется важным понимание того, что воспитательная работа в вузе не может ограничиваться работой в смысле организации досуга и стимулировании участия студентов в различных социальных проектах. Это, безусловно, важнейшая часть работы по формированию личности будущего специалиста. Однако хотелось бы обратить внимание на то, что ученые разделяют понятия «воспитательная работа» и «воспитательная деятельность», что является значимым для нашего исследования [6].
Воспитательная деятельность включает озабоченность воспитанием профессионально значимых качеств личности будущего специалиста, в контексте нашего исследования - специалиста технического профиля, бакалавра техники и технологии. Учеными определены так называемые ключевые квалификации или ансамбли качеств, необходимых будущим специалистам для успешной и эффективной организации профессиональной деятельности, достижения высоких результатов труда, карьерного роста и, в конечном счете, самоактуализации личности как цели интегративного развития [4]. Среди комплекса качеств и психофизиологических свойств, необходимых будущему инженеру, нам представляется важным рассмотреть интеллектуальную гибкость [8].
Выбор данного качества можно объяснить высоким развивающим потенциалом дисциплины, являющейся базовой при обучении инженеров российских вузов и университетов других стран -инженерной и компьютерной графики [10]. В ходе технического прогресса многие проблемы видоизменились. Такие дисциплины, как инженерная графика или черчение, стали для студентов легче в выполнении. Работа проектировщиков, архитекторов и других профессий, которые неразрывно связаны с чертежными и расчетными работами, стала гораздо менее затратна по времени, ведь теперь достаточно просто открыть программу и вычертить задание. Однако, на наш взгляд, такое облегчение ручного труда негативным образом сказывается на развитии пространственного воображения, умении мысленного вращения объектов, их масштабирования, развитии глазомера и интеллектуальных навыков, которые развивает изучение графических дисциплин, решение геометрических задач, выполнение чертежей вручную, с помощью карандаша, линейки и циркуля [2; 15].
Материалы и методы исследования
Вопросом педагогической теории и практики является методика, позволяющая на первом курсе технических вузов, а именно на первом курсе изучается дисциплина «Инженерная и компьютерная графика», таким образом объединить классические основы преподавания дисциплины и достижения технического прогресса в области информационных технологий, чтобы наилучшим образом были достигнуты цели формирования компетенций будущего специалиста технического профиля. Этапы исследования процесса формирования методики и использования ее в учебном процессе первокурсника были проведены в классическом варианте: анализ групп данных, включающих уровень исходной подготовки обучающихся по графическим дисциплинам и уровень владения средствами информационных технологий; разработка методики для выполнения разноуровневых задач студентами различных уровней подготовки и степеней овладения базовыми компьютерными графическими программами; использование методики при преподавании графических дисциплин в разных профессиональных группах инженерных направлений - архитекторов, дизайнеров, строителей, механиков, технологов, электриков.
Констатирующий этап эксперимента позволил откорректировать методику и содержание учебного и воспитывающего профессиональные качества материала в соответствии с профессиональными стандартами различных направлений подготовки будущих бакалавров в университете. В процессе реализации методики было выявлено положительное отношение обучающихся к сочетанию классической начертательной геометрии и современных средств автоматизации выполнения чертежей. На завершающем этапе исследования было доказано, что развитие интеллектуальной гибкости при изучении инженерной графики с целью обучения студентов созданию чертежей, соответствующих государственным стандартам с применением графических программ, а также созданию 3D моделей проектируемых элементов пространства происходит эффективно, если обучение организовано таким образом, чтобы обучающийся мог сочетать ручной
труд с автоматизированными способами выполнения чертежей. Изучение инженерной графики с целью обучения студентов созданию чертежей, соответствующих государственным стандартам с применением графических программ, а также созданию 3D моделей проектируемых элементов пространства должно быть организовано таким образом, чтобы обучающийся мог сочетать ручной труд с автоматизированными способами выполнения чертежей.
Модели объектов, воспринимаемые ими тактильно, рассмотренные со всех сторон, должны формироваться в виде чертежей на экране и восприниматься студентом как взаимосвязанные, однозначно проецируемые именно таким образом.
Результаты и обсуждение
BIM - это информационная модель зданий и сооружений или любых других объектов инфраструктуры, таких как инженерные сети, мосты, порты, железные дороги и тому подобное.
BIM соответствует английской аббревиатуре: Building Information Modeling, что может быть переведено как моделирование данных по построению. Несмотря на свое название, он не ограничивается строительством, но охватывает весь жизненный цикл сооружения от ее создания до ее демонтажа и переработки ее материалов. Он также не ограничивается строительным сектором, а касается всего строительства, включая общественные работы и гражданское строительство.
BIM дает возможность структурировать, производить, управлять и визуализировать определенный объем данных, чтобы создать построенную модель структуры и предсказать еще до ее основания способ ее ремонта, уничтожения и даже как его материалы могут быть переработаны.
Процесс BIM позволяет создавать, просматривать и тестировать эту структуру (или здание) в 3D-формате в течение всего срока службы. Таким образом, детальные данные позволяют совершенствовать проектные решения, улучшать эксплуатационные характеристики. Это также облегчает рабочий процесс, позволяя лучше планировать проект благодаря эффективной координации всех участников - от проектирования до строительства.
Благодаря технологии BIM строительство может быть выполнено более эффективно и экологически. Трехмерная модель охватывает больше нюансов реализации будущего объекта, а это значит, что можно выявить скрытые недостатки еще на ранних этапах. На последних этапах это позволит сократить затраты энергии, уменьшить вредные выбросы, за счет использования соответствующих материалов и инновационных технологий. Также возможен эксперимент с демонтажем объекта еще на этапе проектирования. Виртуальный снос позволяет проверить, как будет утилизирован объект и даже переработан с минимальными усилиями.
«Зеленые» BIM технологии позволяют совместить информационное моделирование зданий и экологически рациональный подход, и предусматривают:
- использование возобновляемых ресурсов;
- анализ экологических и социально-экономических факторов на каждом этапе проектирования зданий;
- применение энергосберегающих технологий;
При использовании «зеленого» BIM осуществляется:
- анализ климатических особенностей;
- разработка концепции;
- моделирование инженерных систем и систем контроля управления и мониторинга, оценка термического комфорта.
Использование BIM в мире архитектуры и строительства в целом предлагает множество преимуществ:
- позволяет протестировать и анализировать проект строительства здания в реальном времени;
- трехмерное мерное представление позволяет визуализировать, планировать и оценивать риски в режиме реального времени;
- помощью BIM всю информацию можно добавить к общему проекту, что облегчает понимание различными субъектами
- используя данную технологию можно претендовать на получение престижного «зеленого сертификата»: LEED, BREEAM, DGNB.
Использование BIM предполагает использование следующих программ: ArchiCAD, Revit, Tekla Structures, Allplan и другие.
Графическая подготовка будущих инженеров-строителей в условиях компьютерно-ориентированного обучения осуществляется с помощью программных средств разнообразного практического направления. Самые распространенные из них, которые ориентированы на строительную отрасль, нами поделены на три группы, апробированы и рекомендуются для использования на разных этапах графической и профессиональной подготовки студентов строительных специальностей. Это:
1) универсальные системы автоматизированного проектирования (САПР), предназначены для решения широкого круга практических задач, связанных с проектно-конструкторской деятельностью в области строительства (ArchiCAD; AutoCAD Architecture; Planix Home 3D Architect; Компас и др.);
2) специализированные (узконаправленные) программные средства, предназначенные для автоматизации проектной деятельности и расчетно-аналитических задач лишь в определенной отрасли проектирование (расчет фундаментов, крыши, железобетонных, металлических и деревянных конструкций и тому подобное). Самыми распространенными программами этой группы сейчас являются следующие: StruCad; KEDRWIN; «Строй Расчеты» и др.;
3) программы-приложения (модули, пакеты, комплексы), которые функционируют на базе известных САПР и позволяют расширить возможности проектирования, предоставляя в распоряжение пользователя большой арсенал специальных средств (Plan Tracer; Project Studio CS; «Компас -Архитектурное проектирование»; «Компас - Строительное проектирование»; «Компас - Технология производства»; «Компас - Инженерные системы»; СПДС GraphiCS и др.).
В ходе исследования нами были разработаны задания для первого курса дисциплины «Инженерная и компьютерная графика». Примером комплексного использования развивающего потенциала графических дисциплин может быть создание визуальной модели часового механизма и его составляющих частей (рисунок 1). Рисунок 2 наглядно показывает, что графический редактор ArchiCAD позволяет создавать чертежи машиностроительных деталей, но этот процесс сопряжен с определенными трудностями. Для этого больше подходит AutoCAD (рисунок 3).
Рисунок 1. Часовой механизм
Рисунок 2. Рабочие чертежи деталей, выполненные в графическом редакторе ArchiCAD
и
ТИУ 000.000.00
Деталь Масштад
Им вист № докцм. Подп. Дата 2:1
Разрад ХалоВ
Проб. Петров
Т. контр Лист I Листов
Гр. ИСТ5-17-2
1. контр
Утв.
Модиль 1,25
Число эи5ьв6 48
Нормальный исх. контцр ГОСТ 13755-81
Делительный диаметр 60
Ширина Венца 15
ТИУ 000.000.00
Шестерня Macuimal
Им вист № докцм. Подп. Дата 1-1
Проб. Петров
Т.контр Лист | Листов
-р. ИСТВ-17-2
i. контр
Утв.
Рисунок 3. Рабочие чертежи деталей, выполненные в графическом редакторе AutoCAD
Рисунок 4. Дизайн-проект одноэтажного дома
Интеллектуальная гибкость для инженера - важнейшая психо-физиологическая характеристика, без которой будет обеднена профессиональная и творческая жизнь субъекта деятельности. Воспитание этого качества с необходимостью должно включаться в содержание дисциплин графического цикла, осознаваться педагогом как важная и значимая составляющая образовательного процесса будущего инженера [7; 12].
AutoCAD ориентирован больше на инженерно-проектную деятельность, т.е. на создание 2D технической документации в этом редакторе уйдет гораздо меньше времени и трудовых затрат. Так существуют шаблоны, которые включают в себя не только графическое исполнение (например, формат с рамкой и основной надписью), но и настроенные элементы оформления чертежа по ГОСТам (размеры с текстом, сам текстовый стиль и прочее). На рисунке 2 представлены чертежи тех же деталей, которые были выполнены в ArchiCAD. И по исполнению и по скорости AutoCAD оперативнее. В строительстве точную прорисовку мелких элементов или чертежей сантехоборудования, электро- и водоснабжения целесообразнее выполнять в этом графическом редакторе. Чего нельзя сказать про него же в исполнении 3D моделей: отсутствие базовых элементов (таких как в ArchiCAD) утяжеляет и усложняет работу над строительными чертежами. Ведь ArchiCAD позволяет как из кубиков «строить» трехмерную модель, а затем получать планы, разрезы и другие изображения в соответствии со строительными стандартами. В AutoCAD на это уйдет в разы больше манипуляций и использования команд.
Заключение
В процессе обучения студенты инженерного направления должны развивать графическое мышление не только с помощью стандартных инструментов: карандаша, линейки, но и с использованием графических программ. Именно графические редактора позволяют автоматизировать процесс графических задач, значительно ускорить ход выполнения поставленных заданий. Нами было рассмотрено две графические программы - ArchiCAD и AutoCAD. С помощью этих редакторов было разработано задания для студентов первого курса, которые изучают дисциплину «Инженерная и компьютерная графика». Исходя из этого результаты исследования показывают, что использование графических программ помогают быстрее и эффективнее создать визуальный ряд будущего объекта в процессе обучения. Интеллектуальная гибкость студента проявляется через умение рационально использовать традиционное черчение и графические программы, поскольку темп развития рынка труда требует специалиста с такими навыками.
Список литературы
1. Альгина Т.Д. Развитие гибкости мышления обучающихся на занятиях творческой мастерской «Цифровой мир». // Педагогическое искусство. 2017. №1. С. 91-94.
2. Бездудный К.А. Системный подход в обучении основам черчения и начертательной геометрии как условие формирования личности студента вуза: дис. ... канд. пед. наук: 13.00.02. Хабаровск, 2006. 193 с.
3. Гальперин П.Я. Введение в психологию. М.: Книжный дом Университет, 2015. 336 с.
4. Зеер Э.Ф. Психология профессионального развития. М.: Академия, 2006. 240 с.
5. Инженерная 3D-компьютерная графика / А.Л. Хейфец, А.Н. Логиновский, И.В. Буторина, В.Н. Васильева. М.: Юрайт, 2017. 602 с.
6. Лаптева С.В. Специфика и основные компоненты воспитательной деятельности в современном вузе // Вестник Вятского Государственного Университета. 2011. №1-3 С. 32-36.
7. Маликова О.Н., Шевченко О.Н. Проблема формирования профессиональных компетенций бакалавров техники и технологий за счет комплексного использования графических пакетов и изучения классической начертательной геометрии // Astra Salvensis. 2019. №1. С. 211-218.
8. Митина Л.М. Психология личностно-профессионального развития субъектов образования. СПб: Нестор-История, 2014. 376 с.
9. Пиаже Ж. Избранные психологические труды. М.: Просвещение, 1969. 659 с.
10.Сулина О.В., Кирпичникова Н.Н. Интенсификация и преемственность обучения инженернографическим дисциплинам в техническом вузе. // Современные проблемы науки и образования. 2015. №11. С. 277.
11. Шадриков В.Д. Психологическая деятельность и способности человека. М.: Логос, 1996. 320 с.
12.Шевченко О.Н. Компоненты стратегии подготовки будущих бакалавров технических направлений к освоению профессиональных компетенций // Вестник Оренбургского государственного университета. 2016. №12. С. 50-55.
13.Шишов О.В. Освоение профессиональных компетенций. М.: ИНФРА-М, 2019. 461 с.
14.Шишов О.В. Современные технологии и технические средства информатизации. М.: ИНФРА-М, 2016. 461 с.
15.Kondo K., Mende K., Suzuki K. Present Status of Graphics Science and Graphics Representation Education in Japan // Journal of Geometry and Graphics. 2005. №9(1). Pp. 77-87.
Development of intellectual flexibility upon the use of graphics software in the educational process
Malikova Olga Nikolaevna
candidate of geological and mineralogical sciences, associate professor of the department of the descriptive geometry and graphics Tyumen Industrial University, Tyumen, Russia reptyf@mail.ru 0000-0001-5235-8491
Shevchenko Olga Nikolaevna
candidate of pedagogical sciences, associate professor, the head of the department of descriptive geometry, engineering and computer graphics Orenburg State University, Orenburg, Russia onshev@mail.ru 0000-0002-3001-5612
Accepted Published
02.11.2020 30.12.2020
Abstract
The training of future specialist engineers must meet the requirements of employers. Professional education should provide the mastery of those skills that are competitive in the labour market. The relevance of the subject matter is conditioned by the fact that in order to quickly perform engineering tasks, it is necessary to automate the process. An effective solution is the use of graphics software in the educational process. Work that used to take a tremendous amount of time can be performed on the computer in a matter of minutes. Currently, professional engineers are required to improve the level of graphic literacy. The most important criterion is the flexibility of thinking. An engineer must quickly master applied software, independently find ways to solve problems, master new technologies in engineering construction. Graphic editors as an effective toolkit for design activities can contribute to the development of intellectual flexibility as the most important quality of a future technical worker - a developer, projector, technologist, architect, and designer. The purpose of the study is to analyse two graphic editors - AutoCAD and ArchiCAD. The leading research method was modelling. The study presents the results of a study of the conditions for the development of intellectual flexibility of students of technical fields through computer software to create drawings that meet standards and their 3D equivalents. The practical significance of the study lies in the fact that the developed examples of assignments for first-year students can be used in educational programmes in the study of disciplines related to computer graphics and engineering
Keywords
Personal development; engineering and computer graphics; 3D images; drawing; model.
Reference
1. Algina T.D. Razvitie gibkosti my'shleniya obuchayushhixsya na zanyatiyax tvorcheskoj masterskoj «Cifrovoj mir». // Pedagogicheskoe iskusstvo. 2017. №1. S. 91-94.
Received 27.10.2020
2. Bezdudny'j K.A. Sistemny'j podxod v obuchenii osnovam chercheniya i nachertatel'noj geometrii kak uslovie formirovaniya lichnosti studenta vuza: dis. ... kand. ped. nauk: 13.00.02. Xabarovsk, 2006. 193 s.
3. Gal'perin P.Ya. Vvedenie v psixologiyu. M.: Knizhny'j dom Universitet, 2015. 336 s.
4. Zeer E'.F. Psixologiya professional'nogo razvitiya. M.: Akademiya, 2006. 240 s.
5. Inzhenernaya 3D-komp'yuternaya grafika / A.L. Xejfec, A.N. Loginovskij, I.V. Butorina, V.N. Vasil'eva. M.: Yurajt, 2017. 602 s.
6. Lapteva S.V. Specifika i osnovny'e komponenty' vospitatel'noj deyatel'nosti v sovremennom vuze // Vestnik Vyatskogo Gosudarstvennogo Universiteta. 2011. №1-3 S. 32-36.
7. Malikova O.N., Shevchenko O.N. Problema formirovaniya professional'ny'x kompetencij bakalavrov texniki i texnologij za schet kompleksnogo ispol'zovaniya graficheskix paketov i izucheniya klassicheskoj nachertatel'noj geometrii // Astra Salvensis. 2019. №1. S. 211-218.
8. Mitina L.M. Psixologiya lichnostno-professional'nogo razvitiya sub''ektov obrazovaniya. SPb: Nestor-Istoriya, 2014. 376 s.
9. Piazhe Zh. Izbranny'e psixologicheskie trudy'. M.: Prosveshhenie, 1969. 659 s.
10.Sulina O.V., Kirpichnikova N.N. Intensifikaciya i preemstvennost' obucheniya inzhenernograficheskim disciplinam v texnicheskom vuze. // Sovremenny'e problemy' nauki i obrazovaniya. 2015. №11. S. 277.
11. Shadrikov V.D. Psixologicheskaya deyatel'nost' i sposobnosti cheloveka. M.: Logos, 1996. 320 s. 12.Shevchenko O.N. Komponenty' strategii podgotovki budushhix bakalavrov texnicheskix napravlenij k osvoeniyu professional'ny'x kompetencij // Vestnik Orenburgskogo gosudarstvennogo universiteta. 2016. №12. S. 50-55.
13.Shishov O.V. Osvoenie professional'ny'x kompetencij. M.: INFRA-M, 2019. 461 s. 14.Shishov O.V. Sovremenny'e texnologii i texnicheskie sredstva informatizacii. M.: INFRA-M, 2016. 461 s.
15.Kondo K., Mende K., Suzuki K. Present Status of Graphics Science and Graphics Representation Education in Japan // Journal of Geometry and Graphics. 2005. №9(1). Pp. 77-87.
