Проектная деятельность как средство повышения эффективности обучения по графическим дисциплинам

Введение. Современные федеральные государственные образовательные стандарты высшего образования (далее – ФГОС ВО) актуализируют парадигму обучения, ориентированную на результат. Центральное место в ней занимает самостоятельная познавательная деятельность студента, направленная на формирование профессиональных и общекультурных компетенций [1]. В этой связи одним из наиболее выраженных для вузовского образования является противоречие между законодательно закрепленным сокращением аудиторной нагрузки и ростом объема самостоятельной работы обучающихся, с одной стороны, и недостаточной разработанностью педагогических технологий, способных эффективно активизировать и поддержать эту самостоятельную деятельность, с другой.

Особую остроту данное противоречие приобретает в контексте преподавания фундаментальных графических дисциплин для инженерно-технических направлений подготовки. Высокие требования, предъявляемые к уровню развития у студентов абстрактно-логического и пространственного мышления в сочетании с использованием традиционных методов обучения закономерно приводят к ряду проблем:

• •    снижение мотивации к учению и познавательной активности обучающихся, воспринимающих учебный материал как оторванный от практики, формальный и чрезмерно сложный;

• •    сложности формирования прикладных навыков, непосредственно востребованных в будущей профессиональной деятельности: работа в системах автоматизированного проектирования (далее – САПР), проектирование, чтение и создание сложных чертежей; • «знаю, но не умею применить», когда теоретические знания не трансформируются в умение решать комплексные инженерные задачи.

Таким образом, актуальной научно-практической задачей становится поиск и внедрение образовательных технологий, которые, будучи реализованными

Поволжский государственный технологический университет

во внеучебное время, могли бы компенсировать дефицит аудиторных часов, обеспечить преодоление формализма в усвоении знаний и связать теорию с личными интересами студентов и реальной практикой, тем самым кардинально повысив эффективность обучения.

Анализ педагогической литературы и практики (Н.А. Бушмелева, Р.М. Гаранина, Т.В. Машарова, В.Н. Михелькевич, Л.П. Овчинникова, М.С. Перевозчикова, О.В. Токарева, И.Ю. Хлобыстова, С.М. Чер-воноокая и др.) показывает, что значительным потенциалом для разрешения обозначенных проблем обладает проектный метод. Однако его системное применение в рамках внеучебной деятельности по графическим дисциплинам, с четкой методической проработкой и доказательством эффективности на основе объективных показателей результативности обучения не представлено в проведенных ранее исследованиях.

Целью осуществляемого нами исследования является теоретико-методическое обоснование и практи- ческая апробация применения проектного метода во внеучебной деятельности как средства повышения эффективности обучения графическим дисциплинам.

В статье представлены результаты решения следующих задач исследования:

• •    выявить педагогический потенциал проектного метода для активизации учебно-познавательной деятельности обучающихся при изучении графических дисциплин;

• •    представить в качестве иллюстрации теоретических положений примеры учебных проектов, реализуемых на базе Поволжского государственного технологического университета (далее – ПГТУ);

• •    осуществить оценку эффективности предложенного подхода на основе динамики участия обучающихся в научно-практических мероприятиях и их достижений.

Гипотеза исследования основана на предположении о том, что целенаправленная организация проектной деятельности во внеучебное время, построенная на принципах практико-ориентированности, добровольности и междисциплинарности, будет способствовать существенному росту учебной мотивации и познавательного интереса и, как следствие, повышению эффективности обучения графическим дисциплинам.

Анализ отечественной и зарубежной литературы. Согласно культурно-исторической теории Л.С. Выготского, включающей концепт «зона ближайшего развития» [4], положениям деятельностного подхода [цит. по: 13], теории умственных действий [2], познавательная активность возникает в процессе целенаправленной, личностно значимой деятельности. Побудителем любой деятельности, в том числе учебной, являются установка на эту деятельность и готовность индивида к ее выполнению под влиянием внутренней мотивации [5]. По мнению исследователей, наиболее эффективными способами активизации познавательной деятельности обучающихся инженерных направлений подготовки при изучении графических дисциплин являются: метод проектов [3; 8; 10; 11], проблемные ситуации [11], внеучеб-ная работа с использованием современного САПР [6; 8–10], а также участие в конкурсах и олимпиадах [12].

Когда у студента появляется личная заинтересованность, его вынужденная или бессистемная активность качественно меняется. Она становится целенаправленной познавательной деятельностью, движимой внутренним желанием овладеть знаниями и научиться решать практические задачи [7].

А.Н. Леонтьев определил познавательную деятельность как совокупность информационных процессов и мотивации, которая представляет собой направленную, избирательную активность поисково-исследовательских процессов, являющихся основой для получения и переработки информации [цит. по: 13].

Комплекс методических приемов, направленных на совершенствование познавательной деятельности студентов при изучении графических дисциплин, был разработан С.И. Лазаревым, Г.М. Михайловым, П.А. Острожковым, Ю.А. Тепляковым. Предложенная ими методика предполагает, что для работы на лекциях следует применять раздаточный материал с формулировками основных положений раздела и контурами чертежей-заготовок, а для практических занятий такой материал должен быть подготовлен по аналогии с рабочими тетрадями. Он служит организующим звеном в самостоятельной работе обучающихся. Также авторы отмечают, что важная роль на практических занятиях по дисциплине «Начертательная геометрия и инженерная графика» (далее – НГиИГ) должна отводится системе контроля, «дающей необходимые сведения об индивидуальных особенностях студента: его работоспособности, деловых качествах, трудовых навыках, волевых данных, а также о его слабых сторонах». Особое внимание авторы уделяют планированию самостоятельной работы, а именно выполнению индивидуальных расчетно-графических работ и лабораторного практикума с использованием САПР [9].

В научной литературе также рассматривается проблема активизации познавательных процессов во вне-учебной деятельности. Например, в системе образования Соединенных Штатов Америки (США) внеу-чебная деятельность рассматривается не просто как социальная активность, цель которой – занять студентов в свободное от учебы время, а как стратегия по повышению их образовательных результатов и акселератор знаний, полученных в аудитории [14]. В работах Р.Л. Миллера, Р.Ф. Райсека, К. Фритсона показано, что участие в научно-исследовательской и проектной деятельности является важным фактором развития критического мышления. Проектная деятельность дает будущим инженерам возможность не только изучать материал, но и самостоятельно решать приближенные к реальности задачи, экспериментируя и оценивая возможные решения [15]. С.Х. Рассел, М.П. Хэнкок, Дж. Маккаллоу отмечают, что участие в исследовательских проектах способствует формированию у студентов научных интересов, а также готовит их к обучению в магистратуре и аспирантуре, нацеливает на дальнейшее построение академической карьеры [16].

Потенциал проектного метода для активизации познавательной деятельности участников образовательного процесса заключается в добровольности и личной заинтересованности, практико-ориентированном характере, творческой свободе, в возможности учесть индивидуальные интересы и темп работы каждого обучающегося. Системное применение этого метода во внеучебной деятельности по графическим дисциплинам, на наш взгляд, является тем

ПРОЕКТНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ КАК СРЕДСТВО ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОБУЧЕНИЯ ПО ГРАФИЧЕСКИМ ДИСЦИПЛИНАМ недостающим звеном, которое позволяет преодолеть выявленное противоречие и повысить эффективность обучения.

Опыт организации внеучебной деятельности с применением проектного метода при изучении дисциплины НГиИГ. В ПГТУ для активизации учебно-познавательной деятельности обучающихся при изучении дисциплины НГиИГ во внеучеб-ное время ведется подготовка к олимпиадам (в форме консультаций), организуются научно-исследовательская работа студентов (далее – НИРС), проектная деятельность, самостоятельная работа обучающихся с опорой на примеры решения заданий с подробным разбором, предоставляемые в рамках электронного курса дисциплины.

Работа над проектами для всех студентов, вовлеченных в проектную деятельность во внеучебное время при изучении графических дисциплин в ПГТУ, включает следующие этапы:

• •    подготовительный (далее – ПЭ) – совместное с преподавателем обсуждение и определение темы проекта, формулировка целей и задач проекта, разработка детального плана-графика его выполнения;

• •    организационный (далее – ОЭ) – мотивирование к участию, формирование проектных групп и окончательное определение темы студенческого проекта;

• •    деятельностный (далее – ДЭ) – получение консультационной помощи, работа над проектом при сопровождении преподавателем; участие в запланированных событиях (олимпиады, конференции) для презентации промежуточных или итоговых результатов проекта;

• •    контрольно-рефлексивный (далее – КРЭ) – оценка студентами и преподавателем результатов проектной работы, защита проекта, сбор и анализ рефлексивных отзывов обучающихся (в форме эссе) об участии в проекте; при необходимости – корректировка подходов к организации проектной деятельности на будущее.

Эффективными способами мотивирования студентов к участию в проектной деятельности являются:

• •    предоставление дополнительных баллов за успешную реализацию проекта, которые учитываются в рейтинге или при промежуточной аттестации;

• •    практико-ориентированный характер задач, предлагаемых в рамках проекта, разрешение реальных профессиональных проблем и ситуаций, что повышает осознание ценности участия в нем;

• •    междисциплинарные связи НГиИГ, создающие целостное представление о будущей профессии, с дисциплинами общепрофессионального и профессионального циклов учебного плана, позволяющие студентам понять как полученные в ходе реализации проекта знания и навыки будут востребованы при изучении других учебных дисциплин.

Для внедрения дифференцированного подхода к проектным заданиям нами разработана трехуровневая система погружения студентов в проектную деятельность:

• •    базовый уровень (далее – БУ) – подготовка к включению в проектную деятельность ;

• •    продвинутый уровень (далее – ПУ) – решение задач с элементами проектирования;

• •    экспертный уровень (далее – ЭУ) – участие в создании комплексных инженерных разработок.

Для каждого уровня необходимо сформулировать четкие критерии оценки и методические рекомендации.

Представим некоторые примеры проектов, обеспечивающих практическое применение теоретических знаний и умений, полученных при изучении дисциплины «НГиИГ», реализуемых во внеучебное время студентами 1 курса, обучающимися по инженерным направлениям подготовки в ПГТУ.

На Рисунках 1–3 представлены 3D-модели, созданные обучающимися в ходе проектной деятельности.

В ходе работы над проектом «Построение D-модели деревянного сруба» студенты были включены в исследование геометрических закономерностей и пространственных взаимосвязей и практическое освоение методов построения пересечений поверхностей. Для достижения цели проектной деятельности – создание 3D-модели традиционного деревянного сруба – им необходимо было изучить геометрические особенности соединения бревен и принципы их визуализации в инженерной системе. Основное внимание уделяется анализу классических способов рубки угловых соединений («в чашу»), которые представляют собой наглядные примеры пересечения цилиндрических поверхностей.

В рамках проектной деятельности обучающимися института строительства и архитектуры научились решать ряд задач:

• •    разработка параметрической модели бревна с учетом конструктивных пазов;

• •    освоение булевых операций для моделирования узлов прилегания;

• •    создание 3D-модели сборки сруба с использованием массивов и вспомогательной геометрии.

Завершающими этапами работы над проектом является визуализация каждым из участников 3D-модели сруба по его творческому замыслу, разработка ассоциативного чертежа по созданной модели, а также подготовка отчета о ходе выполнения работы над проектом с анализом трудностей и путей их преодоления.

Описанный выше подход к проектной работе, в рамках которого студент начинает с комплексной цели, а инструменты изучает по мере необходимости, был применен для углубленного изучения темы «Деталирование» обучающимися института механики и машиностроения.

Таблица 1

Содержание и этапы реализации проектов

Название проекта	Описание этапов проектов				Уровни
	ПЭ	ОЭ	ДЭ	КРЭ	БУ	ПУ	ЭУ
Деревянный сруб	Обсуждение тем: создание 3D-моделей от простых архитектурных форм (колодец, беседка) до комплексных жилых конструкций (сруб бани, дома)	Формируются мини-группы, в которых каждый участник отвечает за свой узел	Самостоятельное изучение методов булевых операций в САПР для пересечения поверхностей. Консультации по решению конкретной геометрической проблемы	Защита проекта с демонстрацией итоговой модели, и этапов ее создания. Анализ ошибок способов их устранения	Создание параметрической модели простых архитектурных форм	Создание комплексных жилых конструкций	Исследование влияния геометрии «чаши» на прочность соединения методом конечноэлементного анализа в САПР
Делительное при-способле- ние	Обсуждение тем от создания 3D-модели одной детали из сборочного чертежа до полной сборки и анимации ее работы	Создание проектной группы, в которой каждый участник отвечает за модель своей детали	Эксперименты с настройкой сопряжений и траекторий движения в КОМПАС-3D. Участие в студенческой конференции с докладом о принципах кинематического моделирования	Защита проекта с демонстрацией модели. Оценка анимации по критерию наглядности и корректности передачи движения	Создание 3D-модели корпуса	Полная сборка и простая анимация вращения	Кинематический и динамический анализ механизма, оптимизация его параметров
Клапан пневмоаппарата	Обсуждение тем от создания 3D-модели одной детали из сборочного чертежа до полной сборки и анимации ее работы	Планирование работы: разбивка модели на подузлы, распределение ролей в мини-группах	Самостоятельное создание параметрических 3D-моделей всех деталей клапана. Построение кинематической сборки, имитирующей рабочий цикл (открытие/за-крытие)	Защита проекта с анализом проделанной работы	Создание параметрической 3D-модели простого клапана прямого действия	Создание кинематической сборки и анимации работы	Исследование влияния параметров (ход золотника, жесткость пружины, площадь управляющего отверстия) на эксплуатационные характеристики
Пандус	Анализ нормативов (ГОСТ, СП) для пандусов. Постановка проблемы: как спроектировать универсальную и технологичную конструкцию. Формирование ТЗ	Работа в малых группах с распределением функций	Итеративный процесс: эскиз – 3D-модель – проверка на собираемость – корректировка. Промежуточная презентация проекта	Публичная защита проекта, оценка соответствия ТЗ, ГОСТ и технологичности. Рефлексия (что полу-чилось/что можно улучшить»	Разработка эскиза и простой модели	Детализированный проект по ГОСТ с расчетом на прочность	Разработка адаптивной (или складной) конструкции

Сокращения в таблице: ГОСТ – Государственный стандарт; СП – свод правил; ТЗ – техническое задание.

ПРОЕКТНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ КАК СРЕДСТВО ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОБУЧЕНИЯ ПО ГРАФИЧЕСКИМ ДИСЦИПЛИНАМ

Рисунок 1. 3D-модель бани

Здесь внеучебная проектная деятельность была построена по тому же принципу – от общего к частному. Формирование практических навыков работы в современной САПР осуществлялось в ходе решения задач, максимально приближенных к реальной инженерной практике. Так, в рамках проекта «Создание анимации работы делительного приспособления фрезерного станка в программе “КОМПАС- D” » работа начинается не с упражнений, а с анализа кинематики механизма и постановки конечной цели – визуализировать его работу.

Эта цель организует всю последующую деятельность: разработку 3D-моделей (см. Рисунок 2), создание сборки и настройку анимации. Работа над проектом становится осмысленной.

Проект «Создание разнесенной сборки пневмоаппарата клапанного в КОМПАС- D» развивает рассматриваемый нами подход, смещая фокус с исследовательской деятельности на инженерную коммуникацию.

Ключевой целью становится не моделирование, а разработка цифровой инструкции – технически точного и максимально наглядного продукта.

В таком контексте рутинные процессы деталировки и построения чертежей перестают быть самоцелью; студент осваивает их как необходимые инструменты для решения практической задачи – разбора устройств (см. Рисунок 3) и графического представления порядка его сборки.

Проект «Проектирование сварного пандуса» , предложенный студентам после изучения темы «Виды соединений деталей», продолжает общую логику реализации проектного метода. Обучающимся была предоставлена возможность предложить свою тему проекта, что формирует личную заинтересованность. Ключевым мотивом включения в деятельность стало наличие технического задания с жесткими требованиями к размерам и соблюдению ГОСТ.

Рисунок 2. 3D-модель делительного приспособления фрезерного станка

Рисунок 3. Разнесенная 3D-модель клапанного пневмоаппарата

Работая в малых группах, студенты прошли полный цикл проектирования: от анализа технических требований до создания эскиза, 3D-модели (см. Рисунок 4), сборочного чертежа и спецификации.

Таким образом, цель учебной деятельности сместилась с закрепления теории на решение конкретной социально значимой задачи – разработку безопасной и функциональной конструкции. Как и в предыдущих примерах, освоение методов работы в САПР перестало быть самоцелью, превратившись в инструменты для достижения практического результата, что активизирует осознанное, саморегули-руемое проектное мышление.

Рассмотренные в данной статье проекты носили междисциплинарный характер, включение в них было необязательным, реализация осуществлялась во внеучебное время. Публичная защита проектов на внутривузовских конференциях стала завершающим этапом работы, на котором формировались навыки презентации результатов. Важно отметить, что значимость таких работ не ограничивается достижением предметных результатов в рамках НГиИГ. Изначально ориентированные на графическое воплощение инженерного замысла, эти проекты обладают содержательным потенциалом для развития. На старших курсах в ходе изучения специальных дисциплин студенты могут углубленно рассмотреть конструкторские, технологические или прочностные аспекты своей модели под руководством преподавателей выпускающих кафедр, что открывает путь к трансформации учебной работы в полноценное научное исследование.

Одним из значимых результатов применения описанного метода является повышение академической активности обучающихся при изучении дисциплины НГиИГ.

Данные мониторинга, осуществленного кафедрой начертательной геометрии и графики ПГТУ свидетельствуют о том, что студенты, принявшие участие в проектной деятельности, чаще и успешнее выступают с докладами на конференциях и участвуют в конкурсах и олимпиадах по графическим дисциплинам (см. Таблицу 2). Выявленная нами положительная динамика отражает возникновение у обучающихся устойчивой внутренней мотивации и развитие начальных исследовательских компетенций. Процесс самостоятельного погружения в тему проекта, поэтапного разделения сложной инженерной задачи на простые подзадачи и поиска нестандартных решений формирует основу для профессионального саморазвития. Таким образом, проектная деятельность в рамках НГиИГ выполняет роль стартовой платформы, закладывающей основы мышления и практических навыков будущего инженера, способного превратить первоначальную идею в завершенный и конкурентоспособный профессиональный продукт.

Выводы и рекомендации. Итоги реализации проектного метода во внеучебной деятельности в рамках изучения дисциплины «НГиИГ» свидетельствует о его значительной эффективности. Наиболее существенными результатами стали:

• •    рост внутренней мотивации учения, побуждающей студентов к участию в проектной деятельности;

• •    сформированность необходимых профессиональных компетенций благодаря работе в САПР: навыков параметрического моделирования, создания кинематических сборок и анимации, разработки инженерной документации и разнесенных видов и др.;

• •    развитие пространственного и инженерного мышления в ходе решения прикладных задач, требующих работы с трехмерными объектами и их взаимосвязями.

  
  
  

ПРОЕКТНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ КАК СРЕДСТВО ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОБУЧЕНИЯ ПО ГРАФИЧЕСКИМ ДИСЦИПЛИНАМ

С целью дальнейшего совершенствования методики применения проектного метода при изучении графических дисциплин можно предложить комплекс мер, направленных на системное развитие проектной деятельности.

Для усиления практико-ориентированной направленности проектов нужно ориентировать проектную деятельность на решение прикладных задач. Рекомендуется выстроить партнерство с компаниями и организациями профильной отрасли для получения от них актуальных технических заданий. Дополнительно следует внедрить принципы сквозного проектирования, а также привлекать действующих специалистов-партнеров к роли консультантов и внешних руководителей проектных работ обучающихся, участию в оценке их результатов на защитах. Это будет способствовать повышению практической значимости выполняемых студентами работ и формированию портфолио конкурентоспособного выпускника, обеспечивающего успешное трудоустройство.

Для обеспечения комплексной системы методической поддержки проектной деятельности обучающихся можно организовывать проведение регулярных мастер-классов и консультаций по рабо-

те в САПР. Также необходимо разработать систему онлайн-сопровождения проектной деятельности на базе корпоративной образовательной платформы вуза.

Для построения содержательных междисциплинарных связей НГиИГ с общетехническими и специальными дисциплинами рекомендуется связывать темы проектов с ключевыми задачами и объектами будущей профессиональной деятельности.

Предлагаемый подход к организации проектной деятельности обучающихся открывает возможности для реализации принципа профессионально-ориентированного обучения. Студенты последовательно реализуют проекты, что предполагает усложнение, детализацию и углубление проработки освоенных навыков на материале разных учебных дисциплинах от этапа к этапу обучения.Так совершенствуются компетенции обучающиеся от базовых графических решений до комплексных инженерных разработок. Это способствует формированию целостного восприятия профессиональной деятельности, развивает системное инженерное мышление и усиливает мотивацию благодаря осознанию практической ценности изучаемого материала.

Таблица 2

Динамика участия студентов в олимпиадах и научнопрактических конференциях по учебным годам *

Учебный год	Количество участников олимпиад	Количество участников конференций	Количество призеров олимпиад	Количество статей
2022–2023	21	8	6	8
2023–2024	33	14	8	16
2024–2025	56	19	14	21

* Примечание: учитывались только мероприятия всероссийского и международного уровней.