Компьютерная графика как средство подготовки будущих инженеров садово- паркового и ландшафтного строительства к реализации проектной деятельности

ния. Таким образом, совокупность знаний, необходимых для успешной реализации проектной деятельности по инженерии, архитектуре, биологии, компьютерной графике, составляет естественно-гуманитарный комплекс.

Успешность подготовки инженеров садовопаркового и ландшафтного строительства к реализации проектной деятельности во многом определяется масштабом применения компьютерных технологий, в частности компьютерной графики, в учебном процессе. Компьютерная графика является универсальным инструментом, образовательно-технологической основой учебного процесса, позволяющей не только качественно подготовить специалиста, но и реализовать проект от идеи до виртуального воплощения, т.е. осуществить весь цикл проектной деятельности. Используемая в общеинженерном и ландшафтном проектировании, работе инженеров-конструкторов, архитекторов, садово-парковых и ландшафтных строителей компьютерная графика именуется конструкторской .

Практика разработки ландшафтных проектов с применением компьютерных программ позволяет дифференцировать область конструкторской графики инженеров садовопаркового и ландшафтного строительства на узкие системные блоки. В основе такой дифференциации лежит принцип целесообразности применения графических программ на определенной стадии создания ландшафтного проекта. Согласно ему можно выделить следующие технологические системы:

• –    разработки технической инженерноландшафтной документации: CAD(САПР) – системы автоматизированного проектирования;

• –    создания экстерьерных визуализаций проектируемых объектов;

• –    создания (сборки) и художественной подготовки графических планшетов и презентаций (Corel, Photoshop, Illustrator, Gimp);

• –    геоинформационные системы для сбора, хранения, анализа, графической визуализации пространственных данных и связанной с ними информации о представленных в ГИС объектах; они применяются для подготовки предпроектной документации, анализа пространственной ситуации для планирования проектных работ (ArcGIS);

• –    ландшафтные системы эскизного проектирования (Sierra Land3d, Компас, Наш Сад Рубин).

В основе всех графических конструкторских систем лежит принцип интерактивно- сти, который заключается в возможности генерировать идеи, реализовывать эскиз проекта, расчет основных характеристик объекта, подготовку к печати в режиме реального времени при постоянном обучении и обмене полученными достижениями. Первыми интерактивными системами считаются системы автоматизированного проектирования (САПР), которые появились в 1960-х гг. Они представляют значительный этап в эволюции компьютерной техники и программного обеспечения. Системы типа САПР (AutoCAD, 3ds MAX) могут быть использованы инженерами садовопаркового и ландшафтного строительства как для создания чертежей, интерактивных моделей участков, разработки дендрологических, инсоляционных, разбивочных, посадочных планов, так и для реалистичных визуализаций. Следовательно, каждая программа может быть отнесена к первой или второй системе.

Промежуточное положение занимают системы художественной обработки растровых и векторных изображений, подготовки графических планшетов (CorelDRAW, Adobe Photoshop, Adobe Illustrator, Gimp), позволяющие создавать двухмерные иллюстрации, обрабатывать готовые фотографии, компоновать техническую документацию и визуализации, но практически не позволяющие производить точные инженерные расчеты и выводить размерность созданных объектов.

Геоинформационные системы (ГИС) аккумулируют методы и алгоритмы многих наук и информационных технологий. Системы типа ГИС позволяют работать с базами данных по всему миру, визуализировать объекты, которые находятся на поверхности Земли.

В последнюю группу входят ландшафтные системы эскизного проектирования , применяемые для создания быстрых набросков, не нуждающихся в высокой детализации и графическом качестве.

Интеграция систем конструкторской графики не только расширяет проектные возможности ландшафтного строителя, ускоряет технологический процесс проектирования, исключает лишние затраты, экономит вре-менны′ е ресурсы, но и способствует раскрытию творческого потенциала проектировщика, нарушает привычную последовательность мыслительных операций и действий (интерактивность, изменяемость проектного образа), расширяя информационное поле для реализации проектных идей. Так, проектировщик за пять минут может побывать в любом уголке земного шара и почерпнуть идеи для реализации любого стилистического направления.

Системы автоматизированного проектирования, являющиеся технологической основой компьютерной графики, образуют единое информационное пространство, в котором протекает образовательный процесс, заключающийся в возможности построения и решения учебных и профессиональных задач и ситуаций. Кроме того, компьютерная графика позволяет решать ряд частных профессиональных задач:

• 1)    осуществление сбора топографической информации для анализа проектируемой территории;

• 2)    анализ проектируемой территории с формированием ее адекватного образа с учетом масштаба и других характеристик;

• 3)    подготовка опорных чертежей, автоматизация обработки данных о высотах;

• 4)    поиск проектных идей – развитие творческого инжнерно-архитектурного и пространственного представления территории;

• 5)    гибкая модификация эскизных предложений;

• 6)    формирование предварительного визуального образа проектируемой территории;

• 7)    поиск пространственных проектных решений на современном научно-техническом уровне;

• 8)    оптимизация субъект-субъектного общения;

• 9)    осуществление совместно-распределенной сетевой деятельности над проектом, организация удаленной работы инженеров над проектной задачей;

• 10)    оптимизация работы с документацией через возможность составления всех проектных чертежей на одной файловой основе;

• 11)    дистанционное представление разработанной документации заказчику или преподавателю для оценки;

• 12)    подбор растительного ассортимента и пополнение знаний о видовом составе растений;

• 13)    пространственное представление результатов ландшафтного проектирования преподавателю или заказчику.

Создание эффективной методики подготовки к реализации проектной деятельности с использованием данных технологических систем и компьютерной графики в целом как дидактическое средство является основной целью оптимизации теории и методики обучения будущих инженеров в XXI в.

Компьютерная графика выступает в роли учебного средства, позволяющего формировать заданные качества (компетентности) у будущего инженера ландшафтно-строительной специальности. Целью активизации учебнопрофессиональной деятельности является становление следующих компетентностей: проектно-конструкторской, естественнонаучной, архитектурно-творческой и информационно-коммуникативной. Они выступают в качестве интегральных характеристик, определяющих способность и готовность будущего инженера садово-паркового и ландшафтного строительства (СПиЛС) к реализации проектной деятельности. Данные компетентности обусловлены спецификой проектной деятельности инженеров садовопаркового и ландшафтного строительства, которая заключается в уникальности компонентного состава. Спектр естественнонаучных дисциплин, включающий ботанику, зоологию, физиологию и биохимию, имеет наибольшую выраженность, чем у инженеров другого профиля, в связи с чем технологической основой проектной деятельности является биоэкологи-ческое проектирование.

Таким образом, для подготовки к реализации проектной деятельности основополагающими для инженеров садово-паркового и ландшафтного строительства являются следующие дисциплины: инженерия, архитектура, биология, компьютерная графика (компьютерная живопись), т.е. естественно-гуманитарный комплекс.

Использование компьютерной графики также позволяет оказывать прямое воздействие на формирование основных компонентов проектной деятельности инженеров СПиЛС. При этом реализуется принцип интеграции процесса обучения и профессиональной работы, что позволяет моделировать учебные ситуации, способствующие профессиональному становлению будущего инженера садово-паркового и ландшафтного строительства (СПиЛС). Компьютерная графика служит ядром педагогической модели подготовки будущих инженеров СПиЛС к реализации проектной деятельности, которая представляет собой совокупность связанных целевой и содержательной основой этапов и диагностик, направленных на подготовку высококвалифицированного специалиста. Последняя описывается через становление компонентного состава проектной деятельности и его интегративных характеристик и включает пять уровней:

• 1)    базовый – формирование представлений о ландшафтно-строительном направлении профессиональной деятельности;

• 2)    дивергентный – изучение компонентов проектной деятельности, основных средств и закономерностей ландшафтного проектирования;

• 3)    интеграционный – освоение методов ценностно-смысловой интеграции биологического и инженерно-архитектурного компонентов проектной деятельности для создания социально-ориентированных ландшафтноархитектурных проектов;

• 4)    синтетический (уровень профессиональной самодетерминации) – формирование проектно-преобразовательной установки;

• 5)    интрапрезентативный (уровень профессиональной самопрезентации).

Модель построена таким образом, что ее этапы могут быть адаптированы для подготовки инженеров СПиЛС к реализации проектной деятельности как на первом курсе университета, так и на этапе завершения подготовки.

Дидактическая система основана на следующих принципах: независимости от времени реализации, целостности, связи с курсами предшествующих этапов обучения, самодостаточности подготовки, практической направленности, универсальности.

В качестве регулятивов уровня становления проектной деятельности будущих инженеров садово-паркового и ландшафтного строительства на выделенных уровнях выступают учебно-профессиональные ситуации как педагогические условия, обеспечивающие достижение цели каждого этапа. Выделим ведущие учебно-профессиональные ситуации по уровням.

• 1)    Ситуация активизации мотивационно-знаниевой базы для становления компонентов проектной деятельности; ситуация формирования компонентных очагов (базовый уровень).

• 2)    Ситуация подготовки к реализации биологического компонента проектной деятельности (естественнонаучной основы био-экологического проектирования); ситуация подготовки к реализации инженерного компонента проектной деятельности; ситуация подготовки к реализации архитектурного компонента проектной деятельности – формирования навыков работы с пространственными объектами (дивергентный уровень).

• 3)    Ситуация интегрирования естественнонаучных, инженерно-архитектурных знаний и графических технологий; ситуация

воспроизведения инженерно-архитектурнобиологического опыта (интеграционный уровень).

• 4)    Ситуация запуска самодетерминаци-онного развития компонентов проектной деятельности; ситуация детализированной самостоятельной разработки ландшафтного проекта (синтетический уровень).

• 5)    Ситуация осознания себя субъектом профессиональной инженерно-биологической деятельности; ситуация концентрации компонентов проектной деятельности на решении проблемной задачи (уровень профессиональной самопрезентации).

Каждая ситуация представляет собой совокупность мини-проектов или заданий, при выполнении которых необходимо использование будущими инженерами программ компьютерной графики и освоение содержания одного или нескольких этапов проектной деятельности. Кроме того, данные ситуации направлены на подготовку к выполнению курсового проекта и изучение алгоритмов работы программ двухмерной и трехмерной графики.

Апробация учебно-профессиональных ситуаций осуществлялась на базе Волгоградского государственного педагогического университета, кафедры садово-паркового и ландшафтного строительства, во-первых, в контексте дисциплин, программы которых включают информационные технологии (ГОСТ «260500 — Садово-паpковое и ландшафтное стpоительство»), во-вторых, на курсах, играющих интеграционную роль в становлении проектной деятельности. В числе последних следует назвать следующие:

• –    курс «Архитектурная графика и основы композиции» (включает раздел «Современные средства компьютеризации графических работ», посвященный обзору графических пакетов, применение которых целесообразно при выполнении ландшафтностроительных проектов);

• –    курс «Ландшафтное проектирование» (содержит раздел «Использование компьютерных программ в проектировании», направленный на освоение систем автоматизированного проектирования);

• –    курс «Строительство и эксплуатация объектов» (включает раздел «Использование компьютерной техники», посвященный изучению возможностей компьютерной графики для создания чертежей малых архитектурных форм, геопластики, элементов интерьера);

• –    курс «Информационные технологии в ландшафтном проектировании»

(посвящен использованию информационнокоммуникационных технологий при разработке эскизных проектов, создании дендрологических планов; применению компьютерной графики для визуализации трехмерных ландшафтов; рассмотрению программных продуктов, направленных на создание сметной, отчетной документации);

– курс «Ландшафтный дизайн и малые архитектурные формы» (не предусматривает использования компьютерной графики, однако обучение архитектурно-строительным программам целесообразно проводить на факультативных занятиях).

В рабочих программах курсов «Ботаника» и «Дендрология» компьютерные технологии также не используются, но применение компьютерной графики подразумевается в качестве дидактического презентационного средства (мультипликационные модели по физиологии растений, интерактивная энциклопедия растений, электронный гербарий).

В качестве вспомогательных дисциплин, участвующих в эксперименте, выступали «Конструктивное рисование» (КВ), «Рисование природных ландшафтов», «Садовопарковое искусство», «Строительное дело и материалы». Для проведения формирующего эксперимента были разработаны методические пособия по применению компьютерных графических программ в ландшафтном проектировании, обеспечивающие поддержку в реализации учебно-профессиональных ситуаций для становления проектной деятельности на каждом этапе обучения. Методические пособия представляют собой совокупность заданий с примерными алгоритмами действий, направленными на решение одной или нескольких проблемных ситуаций, возникновение которых возможно на определенном этапе реализации проектной деятельности. Кроме того, учебные задачи предполагают возможность решения с применением различных графических программ. Приведем пример этапа алгоритма.

Этап 1. Инженерно-адаптационный тип. Примерные задания:

• –    сравнение растровой и векторной графики;

• –    изучение интерфейса Adobe Photoshop;

• –    овладение векторными возможностями растровых редакторов;

• –    рисование природных ландшафтов в двухмерном редакторе;

• –    создание простого монтажа;

• –    воспроизведение пейзажей Волго-Ахтубинской поймы по фотографии.

После выполнения блока заданий студенты презентуют свои эскизы, защищают их, выслушивая критику коллег, совершенствуя тем самым коммуникативные навыки и технику исполнения проекта.

Таким образом, компьютерная графика способствует становлению всех четырех компетентностей, лежащих в основе проектной деятельности будущих инженеров садовопаркового и ландшафтного строительства.