Studying the impact of cognitive 3D modelling activities on the development of students' critical thinking and the quality of academic progress

Введение

Обосновывая актуальность представленного исследования, выделим следующие факторы:

1. Федеральный государственный образовательный стандарт (далее ФГОС ВО) определил в качестве важной универсальной компетенции, которой необходимо овладеть всем студентам вузов, вне зависимости от направления подготовки, системное и критическое мышление [1]. Однако, несмотря на требования к развитию соответствующих навыков и черт характера, рекомендаций о конкретных способах и инструментах, позволяющих их наиболее эффективно развивать в условиях электронного образования пока недостаточно [2].

2. В науке происходит переход от анализа частных проблем к анализу общих, что ведёт к универсализации методов познания. Это оказывает большое влияние на развитие образовательной системы. Моделирование, что показано Е. В. Синявской [3], как раз является одним из таких универсальных методов научного познания. Р. E. Патерсон утверждает, что именно моделирование как метод-действие позволяет создавать основу для правильного выбора стратегий развития и совершенствования [4].

3. Обоснованы и активно применяются на практике дидактические возможности компьютерной графики для визуализации учебного материала. Демонстрация трехмерных моделей обеспечивает наибольшую эффективность восприятия обучающимися излагаемого материала, способствует развитию их пространственного мышления [5].

С точки зрения промышленности, трехмерные модели являются обязательным элементом проектирования современных транспортных средств, интерьеров, архитектурных моделей и т.д. Е. Я. Варшавская, Е. С. Котырло подчёркивают, что актуальными становятся работы о потенциале моделирования в плане подготовки востребованных специалистов будущего [6]. Вопросы информационного моделирования рассматриваются в исследованиях многих современных учёных. Однако, приоритет, как например в работах И. Демьянова, Н. Цанкова [7], отдаётся трехмерному моделированию как виду деятельности; как средству для развития познавательной активности, восприятия, воображения и т.д.

Итак, использование 3D (трёхмерных) моделей реальных предметов не только может служить отличной иллюстрацией при проведении докладов и презентаций. Трехмерная модель – это важное средство для передачи информации, которое может существенно повысить эффективность обучения. Умение строить трехмерную модель становится необходимым умением для каждого, кто планирует использовать информационные технологии в своей профессиональной деятельности. Применение моделирования как универсального метода познания определяет дополнительный потенциал для формирования компетенций, востребованных в цифровом обществе. Направляя обучающихся в моделировании, эксперименте и творчестве, педагог цифровой школы получает дополнительные возможности развития у них навыков критического мышления. Применение метода моделирования не просто поддерживает процессы познания и обучения в высшем учебном заведении, но и готовит к успешной профессиональной деятельности, способствует самоопределению. В процессе многоэтапной творческой деятельности студентам приходится применять знания из различных областей, навыки межотраслевой коммуникации; умения прогнозировать, сравнивать, анализировать, производить оценку и принимать решения.

Цель работы – исследовать потенциал когнитивной деятельности по моделированию в средах трехмерной графики для формирования критического мышления как важного показателя успеваемости.

Гипотеза исследования – включение обучающихся в когнитивную деятельность по моделированию в средах трехмерной графики позволит сформировать качества личности, составляющие основу критического мышления, и способствовать повышению уровню образовательных результатов в целом.

Методология и результаты исследования

В исследовании применялись следующие методы: теоретический анализ и обобщение научной литературы по проблемам формирования критического мышления, использования средств трехмерной графики в обучении, дидактического потенциала компьютерного моделирования в условиях подготовки профессионалов будущего. Были изучены положения проекта «Цифровая экономика» [8], Стратегии развития отрасли информационных технологий в РФ на 2014–2020 годы и на перспективу до 2025 года» [9]. На основании этих положений и была обоснована важность навыков трехмерного моделирования, критического мышления в системе soft skills как основы внедрения инноваций для цифровой экономики [10].

Основным методом исследования является моделирование, как научный метод изучения явлений действительности с помощью аналогии между моделью и оригиналом. 3D–модель рассматривается А. И. Бензер, Б. Юлдиз как цифровой файл объекта, созданный программными средствами [11]. 3D–модель в материалах Г. Озогул, С.Ф. Миллер, М. Райслайн используется для замещения оригинала в мысленном эксперименте, для создания представлений об исследуемом объекте, для упрощения понимания сущности явления или процесса, для отражения интерпретации объекта конкретным исследователем [12].

В рамках работы за основу принято научное положение, что оценивая качества и умения, которые составляют основу критического мышления, можно получить представление о сформированности этого навыка высокого порядка как компетенции экономики будущего. Оценка критического мышления позволит сделать объективный вывод о развитии рефлексии. Рефлексию невозможно сформировать на уровне, отвечающем требованиям цифровой экономики, если обучающийся не умеет правильно строить рассуждения и доказательства, аргументировать свои мысли, делать умозаключения, оценивать информационные ресурсы, доводы и аргументы членов команды и т.д [13]. Познавательная (когнитивная) деятельность с трехмерной моделью позволяет создавать дополнительные условия для формирования соответствующих качеств и умений личности, которые составляют основу критического мышления.

Эмпирические методы (наблюдение, анализ результатов трехмерного моделирования) позволили получить сведения о реальных изменениях в образовательных достижениях обучающихся. Экспериментальное исследование было организовано на базе Вятского государственного университета в рамках преподавания дисциплины «Цифровые технологии в образовании». Выборку составили 18 студентов по направлению 3-44.03.05.61 Педагогическое образование с двумя профилями подготовки (уровень подготовки – бакалавриат). Средний возраст респондентов составил 20 лет (89% девушек и 11% юношей). Программным средством для организации моделирования как метода научного познания является Sketch Up. В качестве метода статистической обработки используется корреляционный анализ.

В ходе анализа литературы выявлено, что особенно важную роль в подготовке востребованных кадров для достижения целей глобальной цифровой трансформации, после проникновения Интернета в повседневную практику, массового использования смартфонов и других коммуникационных устройств, как показывает Н. В. Ронжина [14], стало играть критическое мышление. Именно способность критически оценивать информационные ресурсы позволяет людям принимать правильные решения в своей профессиональной деятельности, личной и общественной жизни [15]. Например, И. А. Щеглова, Ю. Н. Корешникова., О. А. Паршина уточняют, что в цифровом образовательном пространстве первоочередной становится задача подготовки самостоятельной личности через формирование мышления высокого порядка, в том числе критического [16]. Е. Н. Волков заключает, что наличие критического мышления является одним из ключевых требований к кандидатам при трудоустройстве [17].

Многосторонне исследуются и доказываются дидактические возможности инновационных технологий электронного обучения (мобильных приложений, интерактивных сервисов, ресурсов геймификации и т.п.) [18]. П. Яскелла, С. Нуканен, П. Тарппала подробно рассматривают особенности моделирования как вида деятельности при изучении графических дисциплин [19]. По мнению M. Чугунова, И. Н. Полуниной, показ электронных слайдов с трехмерными моделями также способствует повышению у обучающихся осознания отображения различных пространственных объектов на плоскости [20]. Они формулируют выводы, что информационные технологии сопровождают практически все направления деятельности человека, и обосновывают в этой связи важность включения в подготовку востребованных в будущем специалистов практики использования средств трехмерной графики.

Н. Михайлишин, О. Кондур, Л. Серман подчёркивают потенциал технологий 3D-моделирования для поддержки познавательной активности, любознательности, креативности [21]. Кроме того, они полагают, что применение компьютерной графики будет способствовать реализации принципов междисциплинарного подхода к обучению, формированию коммуникативных навыков. А. А. Саламатов, Д. С. Гордеева отмечают, что использование моделирования при преподавании в высшей школе должно являться не только инновационным, эмоционально привлекательными для обучающихся, но и учитывать специфику их подготовки [22]. Ю. Корешникова определяет инновационное мышление в средах трехмерной графики как один из универсальных навыков востребованных специалистов «нового» склада [23]. По мысли Н. Дж. Маккормик, Л. M. Кларк, Дж. M. Райнес умения и навыки, составляющие основу критического мышления, наиболее эффективно развиваются через проектную работу, разработку моделей [24].

Анализируя труды современных учёных в плане качественной подготовки востребованных специалистов, отметим достижения Е. В. Соболевой, Н. И. Исуповой, Л. В. Карауловой, М. М. Ниматулаева [25]. Авторы указывают на важность именно творческой деятельности при моделировании. В их исследованиях подчёркивается, что работа над проектом будущего создаёт значительные предпосылки для активного познания и преобразования действительности. В ходе модернизации трехмерных графических изображений создаются дополнительные условия для получения необходимой теоретической информации об объекте-оригинале; для организации практико-ориентированной деятельности по моделированию в среде трехмерной графики (создание модели-заместителя); для разработки системы познавательных задач; для рефлексии, проверки и корректировки, полученных при изучении модели результатов в условиях объекта-оригинала; формулирование качественно нового знания [26].

И. Д. Столбова, Е. П. Александрова, Л. В. Кочурова, К. Г. Носов отмечают, что при работе над графическим объектом студенты получают навык осознавать смысл и мотив обучения; формировать потребность в самовыражении посредством активного участия при моделировании; устанавливать связь между целью деятельности и ее результатом; работать по плану, инструкции; высказывать свое предположение на основе имеющегося научного знания; осуществлять оценку процесса и результатов деятельности; реализовывать самоконтроль; владеть формами речи в соответствии с нормами родного языка и выражать свои мысли; владеть информационной культурой [27].

Таким образом, современная модель цифровой экономики заставляет людей мыслить стратегически и ориентироваться на будущее, появляются новые нормы и этика поведения, что открывает широкие возможности для планирования стратегии профессиональной деятельности. В условиях цифровой трансформации реализация этих требований должна быть поддержана не только программными средствами, но и специально-организованной работой со стороны педагога при подготовке выпускника [28]. Критическое мышление следует рассматривать как важный универсальный навык, которому можно и нужно учить через моделирование не только как вид деятельности, способ активизации интереса, но и как метод познания [29].

В качестве вариантов поддержки деятельности по моделированию в проанализированных исследованиях предлагается использовать разработку мобильных приложений, киберфизических систем, инженерных прототипов, образовательных проектов средствами инновационных технологий. В качестве одной из таких обоснованно отмечается моделирование в средах трехмерной графики. Именно применение метода моделирования становится важным условием формирования у будущих специалистов критического мышления, становящегося инструментом поиска и обработки информации для принятия решений, открытия закономерностей, аналогов, самостоятельной постановки задач, нахождения оптимальных методов решения.

В рамках эксперимента была организована системная учебная работа в среде трехмерной графики по изучению объектов различной природы, по получению качественно новых знаний. На всех этапах когнитивной деятельности (от целеполагания, выбора средств и методов действия, реализации намеченной цели и поставленных задач, до анализа и оценки полученного результата) использовался метод моделирования как универсальный метод познания. Вопросы для измерения уровня сформированности умений, составляющих основу критического мышления, как до эксперимента, так и в случае после, конструировались с учётом классификации Блума [30]. Согласно этой классификации, критическое мышление формируется путем развития шести основополагающих процессов синтеза информации: запоминания, понимания, применения, анализа, оценки и создания. Исходя из этого положения, были сформулированы 5 типов вопросов: на поиск главной информации (задание 1); на работу с наборами объектов (задание 2); на оценку информации (задание 3); на исключение избыточной информации (задание 4); на модификацию объекта (задание 5). Чтобы выполнить правила вероятностного отбора испытуемых, один и тот же преподаватель использовал среду трехмерной графики Sketch Up для моделирования в течение всего срока эксперимента. Для оценки входных условий применялись материалы теста, составленные по требованиям государственных федеральных образовательных стандартов.

Задание 1. Представьте, что за год Вы накопили достаточное количество средств для отдыха за границей. Для того, чтобы потратить меньшее количество времени на путешествие к месту назначения, Вы решили использовать самолет. Вы нашли конкретное время рейса и конкретный самолет. Определите, какие объекты и их свойства необходимы Вам при выборе места (подчеркните правильные ответы): Класс зала (бизнес или стандартный); Размах крыла самолета; Номер самолета; Графическое представление зала с указанием свободных и занятых мест; Название авиакомпании, предоставляющей услуги воздушных пассажирских перевозок; Количество пилотов; Количество мест в зале; Время, затрачиваемое на перелёт; Количество свободных мест; Количество занятых мест.

Задание 2. Сопоставьте объект реального мира с его возможными информационными моделями.

Объект: Строительная компания, Кот, Сатурн, Дачный дом, Пациент поликлиники, Цветок, Химический элемент, Киров.

Информационная модель: Словесное описание растения, План дома, Отзыв на официальном сайте, Фотография животного, Таблица Менделеева, Глобус, Карта города, Медицинская карточка.

Задание 3. На модели – схема дорог, связывающих города А, Б, В, Г, Д, Е, Ж, З, И, К, где А – площадь Лепсе, а К – ж/д вокзал. По каждой дороге можно двигаться только в одном направлении, указанном стрелкой. Сколько существует различных путей, чтобы добраться с площади Лепсе на ж/д вокзал?

Задание 4. Какая из перечисленных функций не относится к возможности редактирования: вставка, удаление, выравнивание, межсимвольный интервал, замена?

Задание 5. Имеется алгоритм вывода символов на экран в виде «лестницы», выровненной по левому краю. Преобразовать его таким образом, чтобы символы выводились в такой же форме, но выровненной по правому краю.

При обработке и интерпретации результатов тестирования уровень сформированности умений, составляющих основу критического мышления, определялся по следующей шкале: высокий уровень ─ если обучающийся набрал более 18 баллов; средний уровень ─ если обучающийся набирает от 9 до 17 баллов (включительно); низкий уровень – если обучающийся набирает меньше 8 баллов.

Уровень «высокий»: обучающийся верно использовал терминологию; самостоятельно анализировал объект моделирования на основе глубоких знаний; ориентировался в функциональных возможностях среды и давал им критическую оценку; проявлял в работе элементы научного познания; логично, последовательно и аргументировано отстаивал свою точку зрения; не допускал ошибок при техническом оформлении результатов.

Уровень «средний»: обучающийся знал научную терминологию; владел функционалом среды трехмерной графики, но не во всех ситуациях эффективно его использовал; ориентировался в основных теориях, концепциях, но не мог дать им критическую оценку; в большей части работы проявлял элементы научного познания; не всегда мог аргументировано отстоять своё решение; демонстрировал навыки творческого самостоятельного мышления; допускал одну-две некритические ошибки при техническом оформлении результатов моделирования.

Уровень «низкий»: обучающийся показывал недостаточно полный объем знаний из области информатики; использовал терминологию, но не всегда мог ответить на дополнительные вопросы по модели; недостаточно ориентировался в функциональных возможностях среды; делал содержательные ошибки при моделировании; не мог аргументировать свои решения; не справлялся с заданиями на построение серии умозаключений; при оформлении результатов моделирования допускал технические ошибки.

Второй этап посвящен определению направлений совершенствования форм поддержки когнитивной деятельности обучающихся по моделированию в среде трехмерной графики. Была выявлена необходимость в применении метода моделирования как универсального метода познания, который поспособствует формированию критического мышления. Кроме того, через деятельность по трехмерному моделированию повысится качество профессионального образования в области инновационных технологий и методов электронного обучения.

Третий этап исследования – это непосредственно организация учебно-познавательной деятельности обучающихся по моделированию инструментами выбранной программной среды.

Деятельность наставника при использовании метода моделирования как метода познания в среде трехмерной графики включает в себя следующие этапы (методическая составляющая): сообщение фундаментальных теоретических сведений для накопления информации об объекте-оригинале; организация практико-ориентированной деятельности для систематизации полученных данных с целью выявления существенных сведений, необходимых при построении объекта-заместителя, т. е. модели; разработка системы познавательных задач, решение которых требует исследования модели; разработка системы познавательных задач, означающих завершение исследования модели; организация практико-ориентированной деятельности по проверке и корректировке полученных при изучении модели результатов в условиях объекта-оригинала.

Этапы деятельности педагога должны обязательно учитывать следующие принципы: необходимость выявления тех характеристик объекта-оригинала, которые требуют изучения или совершенствования; выбор доступных способов построения объекта-модели; прогнозирование действий, предполагающее проверку полученной на модели информации в условиях объекта-оригинала, а также соответствующую корректировку выводов.

Далее опишем содержательную составляющую деятельности наставника по изучению основных функциональных возможностей программной среды Sketch Up. Здесь важным является учёт принципов и этапов для применения метода моделирования как научного метода познания. Для подтверждения того, что метод моделирования действительно универсальный, рассмотрим некоторые задания из последовательности действий по созданию 3D модели по 2D чертежу.

1. Выделите и удалите все ненужные объекты на рабочем пространстве. С помощью инструмента «Прямоугольник» создайте прямоугольник, одна из вершин которого будет в начале координат. Методический акцент: ненужные – неважные с точки зрения моделирования.
2. Перейдите в основное меню SketchUp for Web и нажмите на кнопку «Вставить». Вставьте планировку на рабочее пространство. Далее поместите один конец изображения в начало координат, а второй – протяните до противоположной стороны прямоугольника. Методический акцент: проверяется работа с интерфейсом, способами действий.
3. Выберите инструмент «Рулетка» и с его помощью определите, соответствуют ли размеры на чертеже фактическим размерам в приложении. В случае, если нет, то после определения второго узла рулетки (первый узел – середина одной стены, второй узел – середина другой), сразу же укажите размеры, указанные на чертеже. Методический акцент: проверяется работа с интерфейсом, способами действий. Кроме того, идёт сопоставление модели-заместителя и модели-оригинала.
4. Проверьте, изменились ли размеры. Если они вновь отличаются от размеров на чертеже, то повторите процедуру.
5. Сгруппируйте наш материал и прямоугольник. С помощью инструмента «Линия» изобразите все стены, окна и двери, указанные на чертеже.
6. После того, как все стены, окна и двери прорисованы, выберите инструмент «Выдавить/Вытянуть» и приступите к выдавливанию стен.
7. Добавьте к одному из окон выступы сверху и снизу (подоконник). Обычно высота подоконника составляет 90 сантиметров. От потолка до верхней части окна – 40 см. Удалите лишние линии с помощью инструмента «Ластик». Дверные проемы установите на высоте 210-220 сантиметров. Методический акцент: идёт сопоставление, сравнение свойств объектов.
8. Оклейте дом изнутри обоями на свой вкус. Подсчитайте затраты на оклеивание выбранными обоями (в разных комнатах разные обои или иные материалы). Для этого необходимо знать стоимость обоев и площадь оклеивания. Методический акцент: проверяется умение поиска информации, применение её на практике. Для примера приведён расчёт стоимости обоев в самой дальней комнате (с обоями серого цвета). Для этого достаточно знать площадь стен для оклеивания, размеры одного рулона обоев, а также стоимость одного рулона. Площадь стен для оклеивания – 31,53 квадратных метра. Заметим, что окна и дверь не входят в нашу выделенную область, значит обои на них тратить не будем. Тогда разделим общую площадь оклеивания на площадь одного рулона. Размер одного рулона 0,53х10м. . Округляем до целого (в большую сторону). Один рулон данных обоев стоит 1 355 руб. Следовательно, необходимо затратить на закупку: 6*1355 = 8130 руб. Для подсчета общих затрат следует просуммировать затраты на оклеивание в каждой комнате.
9. Установите в дом окна. С помощью инструмента «Выбрать» укажите все поверхности, входящие в состав окна. Необходимо повернуть окно. Для изменения ширины и высоты окна отдельно, необходимо использовать промежуточные узлы (зеленые точки, находящиеся в серединах сторон). Чтобы изменять все вместе, соответственно, необходимо выбрать одну из вершин. Далее организовывалась деятельность, требующая переноса полученных знаний в реальную практико-ориентированную среду. Например, обучающимся предлагалось найти планировку квартиры любого кировского застройщика и воспроизвести 3D модель квартиры. Методический акцент: применение имеющегося знания в новых условиях, при новых исходных данных.

В качестве зачётного задания обучающимся предлагалось выполнить исследовательский проект, включающий реализацию всех описанных ранее этапов и принципов. Пример проекта. «Здравствуй, мой Друг! Сегодня смоделируем погружение в профессию «Дизайнер – проектировщик мебели». Представьте, что Вы являетесь дизайнером – проектировщиком мебели. Вам поступил заказ создать три объекта разной сложности и для разных помещений. Первое помещение – кухня. Для кухни Вы нашли всю мебель. Но вот на чём посидеть Вы не нашли. Сразу проектировать сложный табурет или диван проблематично, так как Вы не знакомы с программой. И Вам приходит отличная мысль «А что, если создать для начала простой табурет?!». Чтобы Вам было проще его создать, предлагаю «Инструкцию создания простого объекта» на примере простого табурета. Кухня теперь вся обставлена.

Далее Вы перемещаетесь в спальню и замечаете, что там не хватает комода. Комод – важный объект мебели в квартире. Однако по сложности создания комод отличается от табурета: больше деталей, а также более модифицированные объекты. Поэтому процесс моделирования комода более трудоемкий и требует большего знания инструментария программы. Чтобы создать комод используйте «Инструкцию создания объекта среднего уровня сложности». Теперь и спальня готова.

Осталась только гостиная. В гостиной стоит компьютерный стол. Однако, он уже старый и сильно потертый. Хозяин квартиры дает Вам указание найти новый компьютерный стол. Вы, как профессионал, решаете смоделировать его сами. Чтобы создать стол Вам предстоит использовать все знания, которые Вы получили при создании табурета и комода. Используйте «Инструкцию создания объекта повышенного уровня сложности».

Таким образом, описаны направления деятельности педагога по поддержке когнитивной деятельности обучающихся и организации метода моделирования как универсального метода познания в среде трехмерной графики. Именно такой синтез инженерно-технической практики и дидактической составляющей максимально работает на формирование критического мышления. При описании работы педагога нами выделены конкретные методические рекомендации, выполнение которых и способствует развитию требуемых качеств личности. Действительно, студенту необходимо исследовать первоначальный объект познания (получить информацию, обработать её, представить определённым образом для последующего изучения), выйти на новый уровень познания и оценить полученный результат с позиции его применения в качественно других условиях. В основе получения научного знания как о возможностях трехмерной графики, так и применении инновационных технологий для электронного обучения лежит метод моделирования.

На фиксирующей стадии эксперимента проводилось повторное измерение, сконструированное по описанному ранее принципу. Также приведём примеры некоторых заданий.

Задание 1. Определите вид информационной модели: описание товара в Интернет-магазине; Схема линий метро; Лунный календарь садовода; Детская загадка.

Задание 2. Определите, адекватность каждой из приведенных информационных моделей указанной для нее цели моделирования.

Информационная модель: Картинка дивана из каталога мебели с указанными габаритными размерами и материалами изготовления; Схема разводки электропроводки в помещении; Инструкция по сборке кухонного гарнитура; Схема движения автобуса по городу с местами его остановок; Формула протекания реакции натрия с водой в учебнике по химии.

Цель моделирования: Предоставить возможность покупателю оценить, подойдет ли диван под интерьер и размеры его гостиной; Выяснить, выдержит ли электрическая сеть использование тепловой пушки в помещении; Собрать кухонный гарнитур; Выбрать остановку общественного транспорта нужного маршрута автобуса, находящуюся ближе всего от дома; Описать характер взаимодействия натрия с водой (энергично, медленно и т. п.).

Задание 3. Для командного соревнования на уроке информатики игромастер преобразовывал растровое графическое изображение. В результате количество цветов уменьшилось с 65 536 до 16. Во сколько раз уменьшился информационный объем изображения?

Задание 4. В арсенале педагога-психолога цифровой школы имеется следующие методы: наблюдение, беседа, мобильное приложение, мозговой штурм, презентация. Сколько методов может использовать будущий специалист в своей профессиональной деятельности?

Задание 5. Предложен алгоритм деления отрезка на 2 равные части. Модифицировать его на алгоритм для деления отрезка на 4 равные части.

Результаты выполнения тестирования до и после эксперимента приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Результаты когнитивной деятельности по преобразованию графических трехмерных объектов

Далее, с помощью встроенных в MS Excel функций для анализа данных, выполним расчёт коэффициента R парной корреляции между столбцами: общий балл по предмету и балл за тестирование по критериям сформированности критического мышления. Результаты вычислений представлены в Таблице 2.

Таблица 2.

Результаты оценки влияния работы с графическими объектами

на развитие критического мышления

Коэффициент 0 <R <1, а значит, справедливым будет вывод о положительной прямой зависимости деятельности по преобразованию графических трехмерных изображений на формирование качеств и свойств личности, составляющих основу критического мышления. Таким образом, описан вариант применения метода моделирования трехмерных графических объектов для формирования критического мышления обучающихся. Обязательным элементом является выполнение исследовательского задания. Проект предполагает от студентов не только самостоятельную реализацию в среде трехмерной графики, но и написание Инструкций различного уровня сложности. Несмотря на то, что эксперимент реализован для подготовки студентов, обучающихся по педагогическому направлению, подобные Инструкции, как информационные модели, могут быть разработаны и применены для любого направления профессионального обучения.

Значимость трехмерного моделирования определяется его широким спектром применения: изучение как макро-, так и микрообъектов, проведении различных исследований процессов, явлений, часто не имеющих никаких точек соприкосновения. В представленном подходе микро-уровень реализован и в программном средстве Sketch Up и в наполнении Инструкции. Макро-уровень предполагает моделирование процесса обучения по Инструкции.

Заключение

Навык «критически мыслить» выделяется во многих образовательных системах как один из основных результатов обучения. С каждым годом инновационных технологий для развития критического мышления становится всё больше (образовательная робототехника, программирование, дополненная и виртуальная реальность, STEM-технология, интеллектуальные карты и др.). В условиях глобальной трансформации меняются и требования общества к качеству подготовки выпускников цифровой школы. Моделирование, работа с трехмерными графическими изображениями, применение программно-технических средств стало обязательным элементом и социальных, и педагогических, и методических исследований. Кроме того, моделирование является видом деятельности и универсальным метод научного познания. Это обусловило объективную необходимость дополнительного исследования возможностей метода моделирования для развития критического мышления. Моделирование в исследовании используется вместе с другими методами научного познания (эксперимент, сравнение, классификация и т.д.). При моделировании в среде трехмерной графики обучающиеся применяли умения и навыки, составляющие основу критического мышления, следующим образом: для запоминания (понятия, теоретические факты, инструменты программной среды, способы манипулирования и функциональные возможности); для понимания (на научно-теоретическом, практическом, методологическом уровне); для применения (при работе среде трехмерной графике и проектировании будущей работы с Инструкцией); для анализа (результатов собственной деятельности и работы других пользователей с разработанной Инструкцией); для оценки информации, источников информации, программных средств, возможностей применения полученных программно-технических и педагогических результатов; для создания/получения нового знания с целью его практического применения в профессиональной деятельности.

Эффективность предлагаемого подхода проверена в ходе педагогического эксперимента.

Результаты исследования подтверждают выводы Е. В. Синявской [31] о потенциале метода трехмерного моделирования для развития критического мышления именно в условиях становления цифровой школы и повышения качества образования в целом. Полученные материалы могут быть использованы в работе педагога-психолога для формирования следующих базовых свойств и качеств личности: способность к обоснованным рассуждениям, анализу и оценке/самооценке деятельности; готовность к объяснению причин действий, проверке информации из различных источников и т.д.