Сетевое издание

Современные проблемы науки и образования

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,039

Введение

Современное общество изменяется с течением времени и требует дополнительных ресурсов и затрат для мобильного внедрения изменений в работу с целью улучшения системы образования в целом. Президент страны В.В.Путин в своем Послании Федеральному Собранию указывает вектор развития в сторону технологически развитого общества [1]. В настоящее время данная проблематика коснулась школьного образования, в частности изменился школьный предмет «Технология», который целенаправлен на трудовое обучение и воспитание подрастающего поколения в сочетании с инновационными технологиями. В связи с этим необходимы специалисты в предметной области, готовые грамотно сочетать современные технологии с ручным трудом, а также обладать глубокими знаниями и методическими подходами в преподавании, с целью быстрой актуализации образовательных программ в связи с изменениями в предмете «Труд (технология)» [2].

Цель исследования – разработка и апробация методических материалов и инструкций по грамотному внедрению иммерсивных технологий на уроках труда (технологии) в рамках изучения модуля «3D-моделирование, прототипирование, макетирование».

Материалы и методы исследования

В работе использовались такие общенаучные методы и подходы, как анализ-синтез (проанализированы источники информации на предмет содержания и полного анализа понятия «иммерсивные технологии», а также технологии внедрения их в образовательный процесс); конструирования и моделирования объектов (разработка методологии организации модуля уроков труда (технологии) «3D-моделирование, прототипирование, макетирование» посредством иммерсивных технологий в состязательной образовательной среде); проведен педагогический эксперимент: количество участников эксперимента – 67 учащихся 7 «А» (34 чел.) и 7 «Б» класса (33 чел.); опросы (уровень интереса к иммерсивным технологиям в образовании); беседа (выявление коммуникативных навыков обучающихся посредством интервьюирования); анкетирование (определение уровня исходных знаний обучающихся); контрольно-измерительные материалы (тесты, контрольные работы, кейсы); состязательная образовательная среда обучения (проектная группа).

Результаты исследования и их обсуждение

В 2024 г. завершена реализация национального проекта «Образование», который позволил образовательным организациям обновить свою материально-техническую базу и построить новые образовательные комплексы, нацеленные на инновационное развитие страны. С 2025 г. реализуется новый национальный проект «Молодежь и дети», целевой ориентир которого направлен на модернизацию школьного предмета «Труд (технология)» в частности обновления материально-технической базы данного предмета [3, 4]. В приоритетные задачи национального проекта входит строительство инновационных площадок, таких как технопарки, кванториумы, IT-кубы, оснащенные современным оборудованием, позволяющим участникам образовательного процесса погрузиться в мир виртуальной и дополненной реальности, так называемые иммерсивные технологии в образовании. Современные зарубежные авторы говорят о приоритетности применения иммерсивных технологий через игровую среду и проводят исследования посредством виртуальной реальности в образовательных средах [5]. Например, в 2023 г. сотрудники в Монтерейском технологическом институте разработали виртуальные туры по человеческому организму, где рассматривают строение «человеческой химии» и предлагают обучающимся подробнее узнать, как протекают химические процессы в организме человека [6].

Иммерсивные технологии в современном мире находят применение в различных сферах деятельности. В научно-методической литературе определение понятия «иммерсивные технологии» трактуется по-разному. С технической стороны иммерсивные технологии рассматриваются как набор инструментов и систем, которые используют виртуальную реальность (VR), дополненную реальность (AR) и смешанную реальность (MR) для создания интерактивных и погружающих сред. Эти технологии позволяют пользователям взаимодействовать с цифровыми объектами и средами, что усиливает их вовлеченность и ощущение присутствия [7]. С точки зрения психологии иммерсивные технологии рассматриваются как средства, способствующие созданию глубокого эмоционального и когнитивного опыта обучающихся [8]. Они могут использоваться для лечения фобий, посттравматического стрессового расстройства и других психических расстройств. Виртуальная реальность позволяет пациентам безопасно сталкиваться с их страхами в контролируемой среде [9].

Исходя из представленных трактовок, сформулируем авторское определение понятия «иммерсивные технологии» – это интегрированный комплекс инструментов, методологий и технологических инновационных решений, направленных на формирование ощущения присутствия обучающегося в виртуальном пространстве, обеспечивая интерактивное взаимодействие с контентом в трехмерной обучающей среде с целью достижения максимального обучающего эффекта.

В образовательном контексте иммерсивные технологии используются для создания интерактивных и увлекательных учебных материалов. Они позволяют обучающимся погружаться в учебный процесс, участвуя в виртуальных экскурсиях и практических занятиях, что способствует лучшему усвоению знаний и развитию навыков [10, 11].

Рассмотрим применение данных технологий на примере модуля «3D-моделирование, прототипирование, макетирование» уроков труда (технологии). Данный модуль изучают с 7 до 9 класса. Самый объемный по количеству изучаемый материал для технологии обустройства жилого помещения раскрывается в 7 классе. В качестве инновационного средства обучения использовалась иммерсивная технология, примененная в программе Sweet Home 3D. Осуществлен полноценный педагогический эксперимент на базе МОУ «Средняя общеобразовательная школа с углубленным изучением отдельных предметов № 39» г.о. Саранск с целью внедрения иммерсивных технологий в образовательный процесс, тем самым развивая такие важные компетенции в современном мире, как конструкторско-технологические, помогающие адаптироваться в современном мире и развивать логическое мышление. В ходе эксперимента проведены опросы, анкетирования, а также контрольные работы с помощью контрольно-измерительных материалов для выявления реального уровня знаний, умений и навыков обучающихся. На основании полученных данных беседы с обучающимися и применения контрольно-измерительных материалов выявлено, что развитие конструкторско-технологических компетенций на уроках труда (технологии) с использованием дополнительных программ осуществляется не в полной мере. Поскольку существует ряд проблем, связанных с неполадками школьного оборудования и низким уровнем технической готовности, из-за чего нет возможности использования дополнительных ПО, а также это способствует отсутствию дополнительных занятий, и на самих уроках обучающиеся не проходят темы, связанные с практической деятельностью.

На основе проведения контрольной работы по моделированию и конструированию с целью выявления уровня знаний обучающихся констатирован низкий уровень знаний в области конструирования, поскольку умение конструировать развито всего у 11,6 % респондентов. Также посредством беседы выявлены коммуникационные дефициты у обучающихся. Однако, несмотря на всевозможные проблемы, возникающие при работе с задачами, организующими, в свою очередь, формирование компетенций, введение их в настоящее время является необходимым.

С помощью программы Sweet Home 3D организованы занятия по дисциплине «Труд (технология)» модулю «3D-моделирование, прототипирование, макетирование» в формате изучения авторского онлайн-интенсива в состязательной образовательной среде (рис. 1).

Рис. 1. Методология организации модуля «3D-моделирование, прототипирование, макетирование».

Источник: составлено авторами

Авторский онлайн-интенсив «Гармония дома» представляет собой курс из шести видеоуроков, по проектированию жилых помещений и работе с 3D-средой в программе Sweet Home 3D для обучающихся общеобразовательных организаций. Курс направлен на учеников 7 класса с целью реорганизации процесса обучения на уроках труда (технологии) в состязательную среду обучения. В процессе обучения весь класс подразделяется на проектные состязательные группы, которые в течение всего курса обучения выполняют мини-проекты, получая необходимые компетенции. Проектные группы зарабатывают баллы и выстраивают рейтинг после каждого образовательного занятия, тем самым погружаясь в состязательную среду и формируя необходимые компетенции, такие как работа в команде, лидерские навыки, коммуникационные способности и т.д. (рис. 2).

Тематическое планирование авторского онлайн-интенсива «Гармония дома»:

– 1 урок. Введение, теоретический материал, основные аспекты и факторы проектирования жилых помещений. Тенденции на 2025 г. Основные стили и приемы планировки (1 ч).

– 2 урок. Интерфейс приложения. Основные инструменты и рабочие зоны (1 ч).

– 3 урок. Создание первого проекта «Квартира-студия» (2 ч).

– 4 урок. Часть 1. Создание второго проекта «Жилой дом». Внутренняя отделка (2 ч).

Часть 2. Создание второго проекта «Жилой дом». Второй этаж. Экстерьер (2 ч).

– 5 урок. Виртуальная прогулка (1 ч).

Рис. 2. Авторский онлайн-интенсив «Гармония дома».

Источник: составлено автором К.А. Терехиным

Фрагмент лабораторно-практического занятия

Тема: Создание второго проекта «Жилой дом». Внутренняя отделка

Цель: формирование системы компетенции в области владения основами программы Sweet Home 3D по построению жилого дома.

Количество часов: 2.

Класс: 7.

Модуль: 3D-моделирование, прототипирование, макетирование.

Методические рекомендации по выполнению лабораторно-практической работы посредством погружения в состязательную образовательную среду

1. Класс перед началом учебного занятия делится на мини-проектные группы по 4–5 чел, где каждый получает свою роль (проектировщик, конструктор, дизайнер, руководитель).

2. Каждая роль оценивается по трехбалльной шкале по критериям.

3.В качестве получения задания и изучения теоретического материала применяется видео из авторского онлайн-интенсива «Гармония дома».

4.Для помощи обучающимся при решении кейсовых ситуаций возможно применение инструкционных гайдов выполняемого изделия (таблица).

Инструкционный гайд изделия

Источник: составлено авторами.

5. В качестве виртуального погружения в среду обучения применяется элемент виртуальной прогулки по жилому помещению посредством использования очков виртуальной реальности. Тем самым мы имеем возможность просмотреть все жилое помещение в реальности и доработать его в плане удобства размещения предметов интерьера и мебели.

6. По результатам выполнения инструкционного гайда изделия происходит защита проектной работы с использованием скрайбинг-презентации и виртуальных лабораторий (рис. 3).

Рис. 3. Проектная работа – дизайн-проект «Двухэтажный жилой дом».

Источник: составлено автором К.А. Терехиным

7. По итогам выполнения работы составляется индивидуальный рейтинг группы и каждого обучающегося в отдельности.

Применение инструкционных гайдов на уроках труда (технологии) способствует развитию таких важных качеств, как знание обозначений в чертежах и инструкциях; правильное чтение инструкции; выполнение последовательности операции; совершенствование навыков по прочтению чертежей в инструкционных картах; развитие навыков грамотного выполнения последовательности действий [12, 13]. При работе в данной программе обучающиеся частично погружаются в создаваемую ими реальность, что способствует более прочному усвоению материала по изучаемой теме [14, 15].

После внедрения данных методических материалов проведено педагогическое исследование посредством оценки выполненных проектных работ обучающихся на лабораторно-практических занятиях в состязательной образовательной среде. По результатам, исследования выявлено, что уровень освоенных компетенций находится на высоком уровне (38 % обучающихся получили оценку «отлично», 44 % получили оценку «хорошо» и 18 % – «удовлетворительно»). На уроке обучающиеся не только изучили теоретический материал, но и на практике познакомились с программой 3D-моделирования. Каждый ученик опробовал программу, тем самым показывая интерес к данной тематике. Посредством выполнения кейсовых заданий, практических, проектных работ и контрольно-измерительных материалов по дисциплине «Труд (технология)» в рамках модуля «3D-моделирование, прототипирование, макетирование» выявлены уровни (низкий, средний, высокий) развития компетенций по следующим показателям: знание работы с ПО в 3D-пространстве (до онлайн-интенсива – 7 %, после онлайн-интенсива – 58 %), умение работать с ПО в 3D-пространстве (до онлайн-интенсива – 87 %, после онлайн-интенсива – 69 %), умение конструировать (до онлайн-интенсива – 11 %, после онлайн-интенсива – 56 %), интерес к 3D-моделированию (до онлайн-интенсива – 16 %, после онлайн-интенсива – 87 %), базовые знания в области моделирования (до онлайн-интенсива – 14 %, после онлайн-интенсива – 73 %) (рис. 4).

Анализируя полученные результаты, можно сделать вывод, что качество формирования и развитие компетенций после применения иммерсивных технологий в состязательной среде гораздо выше, чем при проведении традиционных практических и теоретических уроков.

Рис. 4. Уровень развития компетенций.

Источник: составлено авторами

В соответствии с представленными данными сделаем вывод о том, что обучающиеся должны видеть результаты своей работы, как и, например, при работе с программой «Sweet Home 3D». Благодаря практико-ориентированному и инновационному подходу к обучению возможная интеграция традиционных и инновационных средств обучения, таких как иммерсивные технологии.

Заключение

Таким образом, по результатам выполненного исследования можно сделать следующие выводы: 1) уточнено определение понятия «иммерсивные технологии» – интегрированный комплекс инструментов, методологий и технологических инновационных решений, направленных на формирование ощущения присутствия обучающегося в виртуальном пространстве, обеспечивая интерактивное взаимодействие с контентом в трехмерной обучающей среде с целью достижения максимального обучающего эффекта; 2) показано, что для формирования и развития конструкторско-технологических компетенций на уроках труда (технологии), а также повышения технической готовности обучающихся целесообразно использовать иммерсивные технологии, в данном случае программу Sweet Home 3D; 3) разработана методология организации модуля «3D-моделирование, прототипирование, макетирование»; 4) сформулированы методические рекомендации по работе с иммерсивными технологиями в состязательной образовательной среде.

Подводя итоги, можно сделать заключение, что использование иммерсивных технологий в современном образовательном процессе открывает новые горизонты для усовершенствования и повышения эффективности технологического образования, способствуя более качественному и прочному закреплению знаний.