FORMATION OF DESIGN THINKING OF FUTURE TECHNOLOGY TEACHERS BY MEANS OF COMPUTER VISUALIZATION

Цифровизация системы образования предполагает масштабный перенос процессов в цифровой формат, в том числе конвертирование существующих учебно-методических материалов и педагогических наработок в цифровую форму. Данное явление предъявляет повышенные требования к подготовке будущих учителей технологии, а именно к их уровню владения современными цифровыми средствами и ресурсами. Однако, как показывает анализ практики, в образовательных организациях существуют проблемы, обусловленные объективными и субъективными факторами, в частности неготовностью и отсутствием мотивации педагогических кадров к переходу на новые технологии организации образовательного процесса в условиях цифровизации. Вышеизложенное позволяет нам выявить следующие сложившиеся противоречия между: реальным социально-экономическим развитием общества и недостаточным внедрением цифровой трансформации в различные сферы; современными требованиями системы образования к цифровой компетентности учителя и недостаточной разработанностью методических подходов к ее формированию. Внедрение в образовательный процесс технологий компьютерной цифровой визуализации, способной объединить различные компоненты (аудио-, фото-, видео-) учебной информации, выступает важным условием формирования целостной картины изучаемого объекта или явления. В связи с этим возникает необходимость совершенствовать цифровой образовательный контент и учебно-методический материал, что, в свою очередь, будет способствовать активизации творческой и учебно-познавательной активности обучающихся, лучшему усвоению учебной информации и повышению эффективности образовательного процесса в целом. Целью данной статьи является рассмотрение опыта внедрения современных цифровых инструментов компьютерной визуализации в образовательный процесс для демонстрации возможностей в формировании дизайн-мышления будущих учителей технологии.

Методологическим принципом исследования послужил междисциплинарный подход к изучению проблемы формирования дизайн-мышления будущих учителей технологии средствами компьютерной визуализации. Использованы методы анализа и систематизации информации по проблеме исследования, педагогическое наблюдение, тестирование, а также кейс-технологии.

Теоретико-методологический анализ научной литературы показал, что понятие «дизайн-мышление» активно начали использовать в конце XX – начале XXI века зарубежные предприниматели и бизнес-школы, которые рассматривали его в процессе выполнения проектной деятельности, с одной стороны, как проявление способности человека к интуитивному выявлению закономерностей и генерации креативных идей, а с другой – как средство формирования оригинального мышления и творческого потенциала личности в целом

Анализ научных исследований также показал, что авторы работ часто используют такие понятия как «творчество» и «креативность». Рассматривая данные понятия с позиции взаимосвязанной цепочки «личность – процесс – результат», творческое мышление обычно связывают с деятельностью личности и ее результатом, созданием чего-то нового, а креативное мышление рассматривают как качество и характеристику личности. При анализе понятий «творчество» и «креативность» исследователи Н.А. Ручкова, И.А. Ледовских рассматривают их «как синонимы, а разница выражается только в особенности языкового перевода, то есть термин «креативность» был заимствован из иностранных источников и использовался в работах зарубежных исследователей»

Опыт преподавания таких дисциплин, как «Основы технологической подготовки», «Дизайн и рекламные технологии», «Основы проектирования изделий», позволил сделать вывод, что формирование дизайн-мышления будущих учителей, особенно учителей технических дисциплин, выступает одним из нововведений в современном цифровом образовании. М.С. Шилехина рассматривает дизайн-мышление «в форме командной проектной модели, что позволяет создавать новые варианты решения профессиональных задач, а также активно заниматься проектированием»

В.Л. Авербух в статье «Визуализация программного обеспечения на базе средств виртуальной реальности геопространственных данных» предлагает рассматривать вопрос на основе геоинформатики. В частности, автор дает исторический экскурс становления дисциплины «Визуализация программного обеспечения», рассматривает метафоры визуализации, которые показывает на примерах возможности использования расширенной метафоры с использованием виртуальной реальности

Интересным для нашего исследования видится позиция А.А. Захаровой, А.В. Шкляр и Ю.С. Ризен в статье «Измеряемые характеристики задач визуализации». Авторы, рассматривая переход от статического к динамическому восприятию информации (с учетом психофизиологических особенностей зрительного восприятия человека), рассматривают понятие «виртуальный язык» как «инструмент взаимодействия с информацией, обладающего существенно иными возможностями в сравнении с традиционными языками: одновременное использование визуализации, лингвистических правил, анализа данных и пространственного восприятия. Параллельная (динамичная) подача множества элементов информации, представленной в различных формах, ее визуализация становится более содержательной»

Технология компьютерной визуализации предполагает выполнение следующих этапов: сбор данных; анализ, систематизация и фильтрация; выбор наилучшей и эффективной формы отображения информации, выбор программного обеспечения; интеграция созданных элементов информации в единый конструкт; рендеринг получившегося медиаконтента. В соответствии с этапами реализации технологии компьютерной визуализации информации необходимо учитывать следующие требования:

– логика и последовательность – определение цели: зачем и что необходимо показать; данные располагаются в логическом порядке, от большего к меньшему или наоборот;

– форма и тип – выбор формы и типа визуализации, которые смогут упростить восприятие и понимание информации;

– простота – для каждой задачи используется различные формы и типы визуализации; необходимо использовать единый стиль оформления и анимации, единую цветовую гамму всех графиков;

– размер и формат – информация должна быть хорошо читаемой на любом носителе.

Образовательные ресурсы представляют собой мультимедийные средства, содержащие компоненты аудиоинформации, анимированную графику, 3D-графику, видеокомпоненты. Анализируя собственный опыт нашей кафедры в организации издательской деятельности интерактивных электронных учебно-методических пособий и внедрения их в образовательный процесс, можно утверждать, что компьютерная визуализация учебной информации с использованием современных информационно-коммуникационных технологий значительно усиливает положительные стороны ее использования

В настоящее время в цифровой среде одной из часто используемых технологий компьютерной визуализации является инфографика, которая позволяет иллюстрировать сложную для восприятия и большую по объему информацию, написанную текстом, в виде кратких схем и понятных изображений. В качестве эффективных инструментов компьютерной визуализации информации мы выделяем следующие приложения

1. Canva – онлайн-сервис, приложение для проектирования различных графических объектов. Предусматривает простой и понятный интерфейс. Содержит набор шаблонов и макетов, на основе которых создается уникальная инфографика. Подготовленные пресеты можно редактировать в формате Drag&Drop. Содержит готовые шаблоны, которые разделены по следующим категориям: соцсети; тенденции; хобби; обучение; бизнес; маркетинг;

2. Prezi.com – приложение позволяет создавать нелинейные презентации, совмещать в единый конструкт информацию разного вида: изображение, аудио- и видеокомпоненты, что оказывает значительное эмоциональное воздействие на обучающихся и дает возможность одновременного запоминания учебного материала несколькими способами;

3. Blender 3D – программа предназначена для создания реалистичных объектов в трехмерном пространстве, включая 3D-анимацию, графики и художественные эффекты. Изучение Blender 3D позволяет обучающимся выявить у себя интерес в направлении конструкторско-технического и художественного моделирования. В отличие от аналогов, она является бесплатной и менее требовательна к характеристикам и компьютерной производительности. Для того чтобы создать графический или видеофайл с поддержкой анимации, необходимо осуществить рендеринг (отрисовку) сцены. Также в среде Blender 3D присутствует встроенный редактор программного кода Python. Для формирования первоначальных знаний, умений и навыков 3D-моделирования и визуализации объектов данная программа имеет огромный потенциал и содержит большой функционал.

Указанное программное обеспечение может использоваться при решении универсальных, общих профессиональных задач. Безусловно, существуют приложения, которые позволяют решать задачи узкой направленности, учитывая специфику и область применения. К примеру, для проектирования и создания интерьерной графики можно использовать бесплатную и свободно распространяемую программу c понятным интерфейсом Sweet Home 3D.

В любой творческой деятельности важно, чтобы было сформировано пространственно-образное мышление, так как обычно новое решение представляется мысленно в виде схем, изображений или любой другой визуализации. Целенаправленно и эффективно в развитии данного вида мышления во многом помогает работа с компьютерной графикой. Как показывают научные исследования Т.С. Комиссаровой, Е.А. Гаджиевой, А.В. Скворцова, А.В. Пилипер, среди разных возрастов, не более 30% людей имеют высокий уровень развития творческого, пространственно-образного мышления

Рассмотрим структурные элементы формирования готовности к применению технологий компьютерной визуализации у обучающихся 2 курса направления подготовки 44.03.05 Педагогическое образование (с двумя профилями подготовки), направленность (профили) «Технология» и «Экономика» / «Безопасность жизнедеятельности» в ходе овладения ими технологиями компьютерной визуализации на примере дисциплины «Дизайн и рекламные технологии». Основной целью освоения дисциплины является формирование системы знаний, умений и навыков, необходимых для решения профессиональных задач в сфере художественного проектирования, эстетической восприимчивости и чувства стиля. Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы, из них 44 часа – аудиторная, контактная работа с обучающимися (рис. 1).

Рисунок 1 - Структурные элементы формирования готовности будущих учителей технологии к применению технологий компьютерной визуализации

DOI:10.23670/IRJ.2023.135.2.1

Лекционный материал направлен на формирование системы знаний:

– истории становления и эволюции дизайна, понятийного аппарата сферы дизайна, основных направлений деятельности (видов) дизайна, коммуникативных средств графического дизайна;

– классификации рекламы и ее структурных элементов, психофизиологических особенностей восприятия аудиовизуальной информации человеком;

– типов покупательского поведения; особенностей формирования рекламного обращения;

– этапов презентации дизайн-проекта и самопрезентации.

Практические занятия предполагают выполнение лабораторных работ, которые логично выстроены и последовательно формируют умения и навыки использования инструментов компьютерной визуализации в ходе художественного проектирования и моделирования:

– знакомство с интерфейсом растрового графического редактора, освоение инструментов и способов выделения графических объектов; импорт, экспорт, создание целостного изображения; формирование навыка работы со слоями;

– знакомство с видами и гарнитурами шрифта, освоение инструментов создания собственного шрифта;

– знакомство с интерфейсом программного обеспечения Blender 3D для создания трёхмерной компьютерной график; разработка и визуализация индивидуального дизайна 3D-объекта;

– освоение инструментов для создания анимации в программе Blender 3D; настройки рендеринга и параметры экспортирования 3D-объектов;

– освоение инструментов программы Sweet Home 3D для создания дизайна интерьера помещения и моделирования окружающего пространства;

– знакомство с интерфейсом программного обеспечения видеоредактора; освоение основных инструментов; изучение особенностей применения спецэффектов, возможностей импорта и экспорта аудио, фото- и видеокомпонентов информации.

Все лабораторные работы составлены таким образом, чтобы обучающийся сначала по конкретному примеру, представленному в учебно-методическом пособии, освоил инструменты компьютерной визуализации прикладного программного обеспечения, а затем выполнил практическое задание самостоятельно, используя уже собственный материал и наработки. Именно при самостоятельной работе, когда обучающийся не ограничивается конкретными рамками и необходимостью использовать определенные приемы и алгоритмы, проявляется его творческий потенциал и способность нестандартно мыслить при решении проблемной ситуации. В данном случае положительным моментом при овладении технологиями компьютерной визуализации, является развитие как репродуктивного, так и продуктивного воображения, которое проявляется в воплощении объектов, объемных образов реального мира (проектирование, преобразование и совершенствование).

Приведем, в качестве конкретного примера, порядок выполнения практического задания по созданию 3D-модели объектов. Каждая лабораторная работа имеет следующую структуру: цель, порядок выполнения работы, теоретическая справка, практические задания, контрольные теоретические вопросы (рис. 2).

Рисунок 2 - Пример содержания и порядок выполнения практической работы по созданию 3D-модели объектов из стекла

DOI:10.23670/IRJ.2023.135.2.2

При выполнении первого практического задания, обучающийся сначала знакомится с интерфейсом программы и далее, по конкретному примеру и заданным параметрам, осваивает инструменты компьютерной визуализации, учится накладывать на объекты различные текстуры и устанавливать освещение, запоминает сочетание клавиш на клавиатуре, чтобы в дальнейшем процесс компьютерной визуализации проходил быстрей и эффективней. Обычно обучающимся дается задание вести отдельный список изученных комбинаций клавиш, чтобы они всегда были перед глазами.

После того как обучающийся овладел необходимыми знаниями и навыками работы в программе, он приступает к выполнению следующего практического задания – создание 3D-модели любого существующего объекта, однако при этом необходимо придать объекту новые отличительные свойства и характеристики (новые форма, текстура, функциональные и эстетические свойства). На рисунке 3 представлены конкретные примеры отчетных работ, выполненные обучающимися, в рамках данной лабораторной работы.

Рисунок 3 - Примеры отчетных работ обучающихся по созданию 3D-модели объектов из стекла

DOI:10.23670/IRJ.2023.135.2.3

Благодаря современному материально-техническому оснащению технопарка универсальных педагогических компетенций, обучающийся имеет возможность распечатать полученную 3D-модель на 3D-принтере и представить на защите готовый образец. Также они могут конвертировать данный объект в другие форматы и использовать в следующих практических работах, к примеру, при создании дизайна интерьера помещения и моделирования окружающего пространства.

В ходе изучения дисциплины «Дизайн и рекламные технологии» обучающиеся также выполняют кейс-задания, имеющие явный проблемно-ориентированный характер и требующие проявления творческих способностей. Дисциплина завершается выполнением и защитой обучающимися творческого проектного задания – разработка проекта рекламы. В данном случае обучающийся также не ограничивается в форме представления проектного задания.

Включенное наблюдение за работой обучающихся и анализ их отчетов по лабораторным работам, кейс-ситуациям показали, что при использовании данных заданий (логично выстроенных с постепенным усложнением: начиная от формирования навыков работы с графическими компонентами и заканчивая работой с видеокомпонентами информации) в процессе освоения технологии компьютерной визуализации происходит постепенное формирование дизайн-мышления, сочетающего в себе учет эстетического вкуса и научно-технических аспектов проектируемого объекта или явления.

Анализ учебных планов направления подготовки «Педагогическое образование», профили «Технология» и «Экономика» / «Безопасность жизнедеятельности», семестров изучения дисциплин и их содержание (рис. 1), позволил разработать нам рабочую программу дисциплины «Дизайн и рекламные технологии», которая учитывает реализацию междисциплинарных связей и выступает системообразующим элементом. Таким образом, мы считаем, что формирование знаний, умений и навыков использования технологий компьютерной визуализации информации и компетенции дизайн-мышления будущих учителей технологии будет осуществляться последовательно и системно в ходе изучения разных учебных курсов, выполнения практических заданий, самостоятельной работы и прохождения производственной практики

В условиях внедрения «Ядро высшего педагогического образования», открытия в педвузах технопарков универсальных педагогических компетенций, «Кванториумов», «Точек роста», центров «IT-куб» к будущему учителю технологии предъявляются все новые требования к его готовности использовать современные средства ИКТ в профессиональной деятельности, в особенности в таких направлениях, как инженерная и компьютерная графика, мехатроника и робототехника, 3D-моделирование и прототипирование, дизайн и декоративно-прикладное творчество.

Внедрение технологий компьютерной визуализации информации в образовательный процесс не только значительно увеличивает методический арсенал преподавателя, но и в принципе дополняет имеющиеся формы обучения на всех этапах: от актуализации до рефлексии. Для обучающихся использование технологий компьютерной визуализации позволяет сформировать умения самостоятельно ставить задачи, проводить комплексный анализ, моделировать и прогнозировать результат, дифференцировать информацию на главную и второстепенную, подбирать соответствующее программное обеспечение с целью эффективного решения учебно-профессиональных задач. Благодаря использованию современных средств ИКТ и технологий компьютерной визуализации в учебно-профессиональной деятельности многократно улучшается усвоение информации, повышается не только учебная мотивация, но и эффективность формирования дизайн-мышления обучающихся.

Формирование дизайн-мышления особенно актуально для учителей технологии, так как в качестве основного метода на уроках технологии педагог-специалист использует проектное задание творческого характера, предполагающее вариативность решения поставленных задач и рассчитанное на реализацию индивидуальных, творческих возможностей обучающихся. Таким образом, учитель технологии, обладающий высоким уровнем развития творческого мышления, будет способен оказать помощь обучающимся в осознании смысла изучаемого материала или явления, предоставляя им возможность поиска альтернативных, творческих решений поставленных задач; а также способствовать приобретению обучающимися опыта успешных действий, овладению эффективными стратегиями поведения, что в конечном итоге повлияет как на эффективность реализации профессиональной деятельности педагога, так и эффективность образовательного процесса в целом.

Проблема формирования дизайн-мышления будущих учителей технологии в процессе изучения и овладения ими средствами компьютерной визуализации, безусловно, является актуальной. В статье рассмотрены подходы к определению понятий «творческое мышление», «креативное мышление», «дизайн-мышление» и на их основе сформулировано понятие «технология компьютерной визуализации». Анализ учебных планов направления подготовки «Педагогическое образование», профили «Технология» и «Экономика» / «Безопасность жизнедеятельности» позволил выделить этапы формирования дизайн-мышления в ходе реализации технологий компьютерной визуализации, разработать и внедрить в образовательный процесс рабочую программу дисциплины «Дизайн и рекламные технологии». Авторами рассмотрены возможности программного обеспечения и приложений, которые можно использовать в качестве эффективных инструментов компьютерной визуализации информации. Приведен опыт по формированию готовности будущих учителей технологии к применению компьютерной визуализации и дизайн-мышлению у обучающихся.