Формирование ИКТ-компетентности студентов педагогических колледжей через создание электронных чертежей и 3D-моделей

Брем Владимир Густавович
ГАПОУ НСО "Болотнинский педагогический колледж"

Современный этап развития образования характеризуется глубокой интеграцией цифровых технологий во все компоненты педагогической деятельности. Федеральные государственные образовательные стандарты среднего профессионального образования (СПО) предъявляют высокие требования к ИКТ-компетентности выпускников педагогических колледжей, которые должны быть готовы не только к использованию готовых цифровых ресурсов, но и к созданию собственных дидактических материалов с применением современных технологий [5].

Традиционно под ИКТ-компетентностью педагога понимается совокупность знаний, навыков и умений, формируемых в процессе обучения информационным технологиям, а также способность к выполнению педагогической деятельности с их помощью [4]. Однако стремительное развитие технологий требует расширения этого понятия и включения в него компетенций, связанных с работой в трехмерном пространстве, созданием виртуальных моделей и электронных чертежей.

Особую актуальность приобретает освоение будущими педагогами технологий электронного черчения и 3D-моделирования. Это обусловлено несколькими факторами. Во-первых, в обновленных ФГОС общего образования предметная область «Технология» (а с 2024 года — «Труд (технология)») включает обязательные модули по компьютерной графике, черчению и 3D-моделированию [4]. Во-вторых, современные дети, которые растут в мире трехмерных компьютерных игр и виртуальной реальности, легче воспринимают информацию, представленную в объемных моделях, нежели в традиционных плоскостных изображениях [1].

Технологии трехмерного моделирования обладают значительным дидактическим потенциалом в подготовке будущих педагогов. Исследователи выделяют следующие возможности их применения:
Развитие пространственного мышления. Многочисленные исследования подтверждают, что работа с 3D-моделями способствует ускоренному развитию пространственного воображения, необходимого для чтения чертежей и конструкторской деятельности [3].
Повышение наглядности обучения. Трехмерные модели позволяют показать объект со всех сторон, менять ракурс, поворачивать, вносить коррективы, что невозможно при работе с традиционными плоскостными изображениями [3]. Это особенно важно при изучении сложных технических объектов, геометрических тел, архитектурных форм.
Формирование проектной культуры. Процесс создания 3D-модели требует от студента последовательного выполнения операций: анализа исходных данных, планирования этапов работы, выбора оптимальных инструментов, контроля промежуточных результатов, презентации готового продукта. Такая деятельность формирует универсальные компетенции, необходимые в любой профессиональной сфере.
Подготовка к профессиональной деятельности в школе. Педагоги, владеющие технологиями 3D-моделирования, могут организовывать с обучающимися занятия по созданию объемных моделей с помощью 3D-ручек, проводить уроки по визуализации сложных абстрактных понятий, разрабатывать дидактические материалы для изучения тем по математике, геометрии, окружающему миру, технологии.

Опыт реализации программ профессиональной подготовки показывает, что наиболее эффективным является подход, при котором освоение 3D-моделирования осуществляется на базе традиционных знаний по черчению и начертательной геометрии. Как отмечается в исследованиях, двухмерные чертежи на бумаге уходят в прошлое, но это не означает, что отпала необходимость обучать студентов правилам черчения — это основа, на которую должны накладываться новые навыки [3].

В педагогических колледжах целесообразно выстраивать обучение по следующей схеме:
Базовый уровень: изучение правил оформления чертежей, стандартов Единой системы конструкторской документации (ЕСКД), основ проецирования, выполнение простых чертежей от руки и с использованием чертежных инструментов.
Продвинутый уровень: освоение систем автоматизированного проектирования (САПР). Как показывает опыт программы «Цифровой учитель черчения», реализуемой Санкт-Петербургским политехническим университетом совместно с компанией «Нанософт», педагоги успешно осваивают такие темы, как правила оформления электронных чертежей, простановка размеров, моделирование поверхностей, проекционное черчение с использованием цифровых инструментов [2].
Творческий уровень: создание собственных трехмерных моделей и выполнение проектных работ.

При разработке содержания обучения следует учитывать, что основной компетенцией в области графической подготовки остается умение читать и разрабатывать чертежи, но делается это с использованием компьютерных технологий. Современный подход предполагает обучение студентов созданию моделей с последующим автоматическим получением чертежей и их доработкой в соответствии с требованиями ЕСКД [3].

Организация занятий по электронному черчению и 3D-моделированию требует учета ряда методических особенностей.
Постепенное усложнение заданий. На начальном этапе студентам предлагаются простые объекты, состоящие из небольшого количества геометрических тел. По мере освоения инструментов сложность возрастает, вводятся задания на создание деталей с криволинейными поверхностями, элементами сопряжения, резьбовыми соединениями.

Анализ формы детали. Важно научить студентов перед началом моделирования проводить анализ чертежа, выявлять внешние и внутренние формы, определять наличие дополнительных элементов (фасок, проточек, пазов), выбирать наиболее рациональную последовательность операций [3]. Опыт показывает, что один и тот же объект можно построить разными способами, и задача преподавателя — показать оптимальные варианты, минимизирующие время выполнения и количество операций.

Индивидуализация обучения. Технологии 3D-моделирования создают благоприятные условия для реализации индивидуального подхода. Студенты могут работать в собственном темпе, получая задания, соответствующие их уровню подготовки. Особенно эффективно использование индивидуальных проектов, тематика которых выбирается с учетом личных предпочтений обучающихся.

Интеграция с педагогической практикой. Важным компонентом подготовки является использование созданных моделей в ходе педагогической практики в школе. Студенты могут разрабатывать фрагменты уроков с применением 3D-моделей, создавать наглядные пособия для изучения определенных тем, организовывать проектную деятельность школьников по созданию простых трехмерных объектов.

Выбор программного обеспечения для обучения электронному черчению и 3D-моделированию определяется несколькими факторами: доступностью, наличием русскоязычного интерфейса, соответствием требованиям образовательных стандартов, простотой освоения.

Для начального этапа обучения целесообразно использовать программы, позволяющие быстро получить видимый результат. К ним относятся:
КОМПАС-3D LT — бесплатная версия популярной российской системы автоматизированного проектирования, включающая базовые инструменты для создания трехмерных моделей и чертежей.
nanoCAD — российская платформа для проектирования, используемая в программах повышения квалификации педагогов [2].
Tinkercad — бесплатный онлайн-сервис для 3D-моделирования, не требующий установки и обладающий интуитивно понятным интерфейсом, что особенно важно для начинающих.
3D-ручки — простое и доступное устройство, позволяющее создавать объемные объекты из пластика. Работа с 3D-ручкой развивает мелкую моторику, пространственное мышление, творческие способности и может использоваться даже в работе с младшими школьниками.

Для более продвинутого уровня могут применяться профессиональные пакеты: Autodesk Fusion 360, Blender, SketchUp. Как показывает опыт, использование разнообразных инструментов расширяет профессиональный кругозор будущих педагогов и позволяет им в дальнейшем выбирать наиболее подходящие средства для решения конкретных образовательных задач.

Опыт внедрения технологий электронного черчения и 3D-моделирования в педагогических колледжах демонстрирует положительную динамику в формировании ИКТ-компетентности студентов. Исследования показывают, что у обучающихся повышается устойчивый интерес к предмету, развивается способность к анализу геометрической формы объектов, улучшается понимание конструктивных особенностей деталей [3].

Опросы студентов свидетельствуют, что 3D-моделирование помогает им лучше понимать структуру объектов, правильно отображать их на плоских чертежах, анализировать различные варианты конструктивных решений. Возможность видеть объект со всех сторон, вращать его, вносить изменения на любом этапе работы существенно упрощает процесс обучения и повышает его эффективность [3].

Важным результатом является также формирование готовности будущих педагогов к применению инновационных методов обучения в собственной профессиональной деятельности. Выпускники педагогических колледжей, владеющие технологиями 3D-моделирования, способны организовывать проектную деятельность школьников, проводить интегрированные уроки, создавать авторские дидактические материалы.

Формирование ИКТ-компетентности студентов педагогических колледжей через создание электронных чертежей и 3D-моделей представляется перспективным направлением модернизации профессионального образования. Данный подход позволяет не только обеспечить освоение современных цифровых инструментов, но и способствует развитию пространственного мышления, проектной культуры, творческих способностей будущих педагогов.

Интеграция технологий трехмерного моделирования в образовательный процесс педагогического колледжа должна осуществляться системно, с опорой на традиционные знания по черчению и начертательной геометрии, с постепенным усложнением заданий и учетом индивидуальных особенностей обучающихся. Важным компонентом подготовки является ориентация на будущую профессиональную деятельность, использование созданных моделей в ходе педагогической практики.

Дальнейшего исследования требуют вопросы разработки методического обеспечения курсов по электронному черчению и 3D-моделированию для различных специальностей педагогических колледжей, а также изучение влияния данных технологий на формирование профессиональных компетенций будущих педагогов.

Список литературы
1. Митюкова А.А. Возможности использования ИКТ студентами педагогических колледжей // Всероссийская педагогическая конференция «Использование ИКТ в образовательном процессе». — 2025.
2. Петрова Е.В. 3D-моделирование как неотъемлемая часть проектной деятельности на занятиях по инженерной графике // Молодой ученый. — 2024. — № 24 (523). — С. 180-184.
3. Энкеева Б.В., Маланов И.А. Особенности формирования ИКТ-компетентности студентов педагогического колледжа // Вестник Бурятского государственного университета. Образование. Личность. Общество. — 2018. — Вып. 2. — С. 51-55.
4. Пестрякова Т.А. Применение 3D-моделирования в индивидуальной работе преподавателя и студента для развития профессиональных качеств специалистов среднего звена в системе СПО // Учительский журнал. — 2024.
5. Федюхина М.А. ИКТ-компетентности студентов педагогического колледжа в условиях ФГОС СПО // Инфоурок. — 2018.