Geometry & Graphics Geometry & Graphics Геометрия и графика 2308-4898 46786 10.12737/2308-4898-2021-9-2-46-55 Методические вопросы преподавания Methodical questions of teaching Методические вопросы преподавания Augmented Reality in Conducting Classes in Engineering and Technical Disciplines of Design Дополненная реальность в проведении занятий по инженерным техническим дисциплинам проектирования Мусаева Татьяна Вагиф кызы Musaeva Tatiana Vagif kyzy neli_6868@mail.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Ураго А. А. Urago A. A. Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А.Бонч-Бруевича Санкт-Петербург Россия Universety of Telecommunacations the Bonch-Bruevich Saint-Petersburg Russian Federation Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций имени проф. М.А. Бонч-Бруевича Россия The Bonch-Bruevich Saint Petersburg State University of Telecommunications Russian Federation 9 2 46 55 05 11 2021 https://naukaru.ru/en/nauka/article/46786/view

В статье рассматривается вопрос повышения эффективности образовательного процесса по инженерным техническим дисциплинам, при изучении которых учащиеся приобретают профессиональные компетенции в части проектирования промышленных изделий. Существует ряд проблем при решении задач, в которых требуется создание чертежей исследуемых реалистичных физических объектов, а также правильного представления 2D-формата изображения в 3D-формате. В результате, при мысленном проецировании изделия на разные плоскости проекций возникают типичные ошибки. Эти ошибки связаны с человеческими когнитивными способностями пространственного мышления, что подтверждено и описано специалистами в данной предметной области. В статье, для решения обозначенной проблемы, предлагается создание и внедрение в учебный процесс современных цифровых технологий виртуальной и дополненной реальности. Предлагаемые технологии не заменяют преподавателя, а рассматриваются лишь как дополнительные средства, которые позволят более понятно и качественно раскрывать тематические единицы дисциплины, что поможет студенту в освоении материала, необходимого для приобретения профессиональных компетенций. Процесс создания курса «Инженерная и компьютерная графика» с применением в учебном процессе современных цифровых технологий требует решения большого круга задач: 1. исследования возможностей технологий и средств дополненной реальности; 2. выбора и обоснования состава технических средств, необходимых в процессе изучения теоретического материала и выполнения практических заданий в среде дополненной реальности; 3. создания архитектуры модели взаимодействия преподавателя со студентом при изучении теоретического блока дисциплины; 4. создания архитектуры модели взаимодействия преподавателя со студентом при изучении практического блока дисциплины; 5. разработки структуры курса; 6. разработки методики изучения дисциплины «Инженерная и компьютерная графика» в среде дополненной реальности; 7. создания библиотеки виртуальных объектов промышленных изделий. В статье кратко рассматривается только часть перечисленных вопросов, а именно 1 – 4.

The article discusses the issue of increasing the efficiency of the educational process in engineering technical disciplines, in the study of which students acquire professional competencies in the design of industrial products. There are a number of problems when solving problems in which it is necessary to create drawings of realistic physical objects under study, as well as the correct representation of the 2D image format in 3D format. As a result, when mentally projecting a product onto different projection planes, typical errors occur. These errors are associated with human cognitive spatial reasoning abilities, as confirmed and described by experts in this subject area. In the article, in order to solve the indicated problem, it is proposed to create and introduce modern digital technologies of virtual and augmented reality into the educational process. The proposed technologies do not replace the teacher, but are considered only as additional means that will make it possible to more clearly and qualitatively disclose the thematic units of the discipline, which will help the student in mastering the material necessary for acquiring professional competencies. The process of creating a course requires solving a wide range of problems: 1. research of the possibilities of technologies and means of augmented reality; 2. selection and substantiation of the composition of technical means necessary in the process of studying theoretical material and performing practical tasks in the augmented reality environment; 3. creating an architecture of a model of interaction between a teacher and a student when studying a theoretical block of a discipline; 4. creating the architecture of the model of interaction between the teacher and the student when studying the practical block of the discipline; 5. development of the course structure; 6. development of a methodology for studying the discipline "Engineering and Computer Graphics" in the environment of augmented reality; 7. creation of a library of virtual objects of industrial products. The article briefly discusses only a part of the listed issues, namely 1 - 4.

 виртуальные объекты эффективность образовательного процесса профессиональные компетенции архитектура модели пространственное мышление инженерная графика virtual objects efficiency of the educational process professional competencies model architecture spatial thinking engineering graphics

Аблаева Л.А. Этапы разработки приложения под ОС Android на основе технологии дополненной реальности. [Текст] / Л.А.Аблаева, Л.Н.Абдурайимов // Информационно-компьютерные технологии в экономике, образовании и социальной сфере. - 2018. - № 2(20). - С.57. Ablaeva L.A. Etapy razrabotki prilozheniya pod OS Android na osnove tehnologii dopolnennoy real'nosti. [Tekst] / L.A.Ablaeva, L.N.Abdurayimov // Informacionno-komp'yuternye tehnologii v ekonomike, obrazovanii i social'noy sfere. - 2018. - № 2(20). - S.57. Бойков А.А. Компьютерные средства поддержки учебных курсов графических дисциплин [Текст] / А.А. Бойков // Геометрия и графика. - 2013. - Т. 1. - № 2. - C. 29-31. - DOI: 10.12737/791. Boykov A.A. Komp'yuternye sredstva podderzhki uchebnyh kursov graficheskih disciplin [Tekst] / A.A. Boykov // Geometriya i grafika. - 2013. - T. 1. - № 2. - C. 29-31. - DOI: 10.12737/791. Волошинов Д.В. Конструктивное геометрическое моделирование как перспектива преподавания графических дисциплин [Текст] / Д.В. Волошинов, К.Н. Соломонов // Геометрия и графика. - 2013. - Т. 1. - № 2. - C. 10-13. - DOI: 10.12737/778. Voloshinov D.V. Konstruktivnoe geometricheskoe modelirovanie kak perspektiva prepodavaniya graficheskih disciplin [Tekst] / D.V. Voloshinov, K.N. Solomonov // Geometriya i grafika. - 2013. - T. 1. - № 2. - C. 10-13. - DOI: 10.12737/778. Вышнепольский В.И. Цели и методы обучения графическим дисциплинам [Текст] / В.И. Вышнепольский, Н.А. Сальков // Геометрия и графика. -2013. - Т. 1. - № 2. - С. 8-9. - DOI: 10.12737/777. Vyshnepol'skiy V.I. Celi i metody obucheniya graficheskim disciplinam [Tekst] / V.I. Vyshnepol'skiy, N.A. Sal'kov // Geometriya i grafika. -2013. - T. 1. - № 2. - S. 8-9. - DOI: 10.12737/777. Игнатьев С.А. Обзор образовательных курсов на основе технологий дополненной реальности [Текст] / С.А. Игнатьев, З.О.Третьякова, М.В.Воронина // Геометрия и графика. 2020. - Т. 8. - № 3. - C. 67-86. - DOI: 10.12737/2308-4898-2020-67-86. Ignat'ev S.A. Obzor obrazovatel'nyh kursov na osnove tehnologiy dopolnennoy real'nosti [Tekst] / S.A. Ignat'ev, Z.O.Tret'yakova, M.V.Voronina // Geometriya i grafika. 2020. - T. 8. - № 3. - C. 67-86. - DOI: 10.12737/2308-4898-2020-67-86. Игнатьев С.А. Технологии тестирования в оценке предметной готовности студентов к изучению геометро-графических дисциплин ВУЗА [Текст] / С.А. Игнатьев, З.О. Третьякова, А.И. Фоломкин // Геометрия и графика. -2019. - Т. 7. - № 4. - С. 65-75. - DOI: 10.12737/2308-4898-2020-65-75. Ignat'ev S.A. Tehnologii testirovaniya v ocenke predmetnoy gotovnosti studentov k izucheniyu geometro-graficheskih disciplin VUZA [Tekst] / S.A. Ignat'ev, Z.O. Tret'yakova, A.I. Folomkin // Geometriya i grafika. -2019. - T. 7. - № 4. - S. 65-75. - DOI: 10.12737/2308-4898-2020-65-75. Кадыкова Н.С. Показатель качества работы преподавателей и кафедры [Текст] / Н.С. Кадыкова, В.И.Вышнепольский // Геометрия и графика. - 2014. - Т. 2. - № 4. - С. 15-21. - DOI: 10.12737/8293. Kadykova N.S. Pokazatel' kachestva raboty prepodavateley i kafedry [Tekst] / N.S. Kadykova, V.I.Vyshnepol'skiy // Geometriya i grafika. - 2014. - T. 2. - № 4. - S. 15-21. - DOI: 10.12737/8293. Кадыкова Н.С. Реформирование оценок геометро-графических знаний [Текст] / Н.С. Кадыкова, Н.А. Сальков // Геометрия и графика. - 2013. - Т. 1. - № 1. - С. 52-53. - DOI: 10.12737/475. Kadykova N.S. Reformirovanie ocenok geometro-graficheskih znaniy [Tekst] / N.S. Kadykova, N.A. Sal'kov // Geometriya i grafika. - 2013. - T. 1. - № 1. - S. 52-53. - DOI: 10.12737/475. Кирьянов А.Е. Технологии дополненной реальности в сфере образования [Текст] / А.Е. Кирьянов, Р.М. Йылмаз // Инновации. - 2020. - № 5. - С. 81-88. - URL: https:// maginnov.ru/ru/zhurnal/arhiv/2020/innovacii-n-5-2020 (дата обращения 02.09.2021). Kir'yanov A.E. Tehnologii dopolnennoy real'nosti v sfere obrazovaniya [Tekst] / A.E. Kir'yanov, R.M. Yylmaz // Innovacii. - 2020. - № 5. - S. 81-88. - URL: https:// maginnov.ru/ru/zhurnal/arhiv/2020/innovacii-n-5-2020 (data obrascheniya 02.09.2021). Коногорская С.А. Особенности пространственного мышления и их взаимосвязь с учебной успешностью обучающихся [Текст] / С.А. Коногорская // Научно-педагогическое обозрение. - 2017. - № 1 (15). - С. 142-152. - DOI: 10. 23951/2307-6127-2017-1-142-152. Konogorskaya S.A. Osobennosti prostranstvennogo myshleniya i ih vzaimosvyaz' s uchebnoy uspeshnost'yu obuchayuschihsya [Tekst] / S.A. Konogorskaya // Nauchno-pedagogicheskoe obozrenie. - 2017. - № 1 (15). - S. 142-152. - DOI: 10. 23951/2307-6127-2017-1-142-152. Мусаева Т.В. Дистанционная форма обучения и методика преподавания дисциплин «Информатика» и «Инженерная и компьютерная графика» [Текст] / Т.В.Мусаева // Сборник научных статей МНТК СПбГУТ. - 2015. - Том. 2. - С. 1592-1597. - URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=25270376 (дата обращения 02.09.2021). Musaeva T.V. Distancionnaya forma obucheniya i metodika prepodavaniya disciplin «Informatika» i «Inzhenernaya i komp'yuternaya grafika» [Tekst] / T.V.Musaeva // Sbornik nauchnyh statey MNTK SPbGUT. - 2015. - Tom. 2. - S. 1592-1597. - URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=25270376 (data obrascheniya 02.09.2021). Сальков Н.А. Качество геометрического образования при различных подходах к методике обучения [Текст] / Н.А. Сальков // Геометрия и графика. - 2020. - Т. 8. - № 4. - C. 47-60. -DOI: 10.12737/2308-4898-2021-8-4-47-60. Sal'kov N.A. Kachestvo geometricheskogo obrazovaniya pri razlichnyh podhodah k metodike obucheniya [Tekst] / N.A. Sal'kov // Geometriya i grafika. - 2020. - T. 8. - № 4. - C. 47-60. -DOI: 10.12737/2308-4898-2021-8-4-47-60. Сальков Н.А. Феномен присутствия начертательной геометрии в других учебных дисциплинах [Текст] / Н.А. Сальков, Н.С. Садыкова // Геометрия и графика. - 2020. - Т. 8. - № 4. - C. 61-73. - DOI:10.12737/2308-4898-2021-8-4-61-73. Sal'kov N.A. Fenomen prisutstviya nachertatel'noy geometrii v drugih uchebnyh disciplinah [Tekst] / N.A. Sal'kov, N.S. Sadykova // Geometriya i grafika. - 2020. - T. 8. - № 4. - C. 61-73. - DOI:10.12737/2308-4898-2021-8-4-61-73. Столбова И.Д. Об обеспечении качества предметного обучения студентов технического университета [Текст] / И.Д. Столбова // Геометрия и графика. - 2015. - Т. 3. - № 4. - C. 27-37. - DOI: 10.12737/17348. Stolbova I.D. Ob obespechenii kachestva predmetnogo obucheniya studentov tehnicheskogo universiteta [Tekst] / I.D. Stolbova // Geometriya i grafika. - 2015. - T. 3. - № 4. - C. 27-37. - DOI: 10.12737/17348. Усатая Т.В. Современные подходы к проектированию изделий в процессе обучения студентов компьютерной графике [Текст] / Т.В.Усатая, Л.В. Дерябина, Е.С. Решетникова // Геометрия и графика. - 2019. - Т. 7. - № 1. - С. 74-82. - DOI: 10.12737/article_5c91fd2bde0ff7.07282102. Usataya T.V. Sovremennye podhody k proektirovaniyu izdeliy v processe obucheniya studentov komp'yuternoy grafike [Tekst] / T.V.Usataya, L.V. Deryabina, E.S. Reshetnikova // Geometriya i grafika. - 2019. - T. 7. - № 1. - S. 74-82. - DOI: 10.12737/article_5c91fd2bde0ff7.07282102. Федосеева М.А. Методика подготовки студентов технических вузов графическим дисциплинам [Текст] / М.А.Федосеева // Геометрия и графика. - 2019. - Т. 7. - № 1. - С. 68-73. - DOI: 10.12737/article_5c91fed8650bb7.79232969. Fedoseeva M.A. Metodika podgotovki studentov tehnicheskih vuzov graficheskim disciplinam [Tekst] / M.A.Fedoseeva // Geometriya i grafika. - 2019. - T. 7. - № 1. - S. 68-73. - DOI: 10.12737/article_5c91fed8650bb7.79232969. Щеглова А.В. Применение компьютерных технологий в процессе изучения графических дисциплин [Текст] / А.В. Щеглова // Геометрия и графика. 2013. - Т. 1. - № 1. - C. 73-74. - DOI: 10.12737/482. Scheglova A.V. Primenenie komp'yuternyh tehnologiy v processe izucheniya graficheskih disciplin [Tekst] / A.V. Scheglova // Geometriya i grafika. 2013. - T. 1. - № 1. - C. 73-74. - DOI: 10.12737/482. Huang Y., Li H., Fong R. Using augmented reality in early art education: A case study in Hong Kong kindergarten. Early Child Development and Care. I 186 (6). 2016. P. 879-894. Huang Y., Li H., Fong R. Using augmented reality in early art education: A case study in Hong Kong kindergarten. Early Child Development and Care. I 186 (6). 2016. P. 879-894. Cheng K.H., Tsai C.C. The interaction of child-parent shared reading with an augmented reality (AR) picture book and parents’ conceptions of AR learning. British Journal of Educational Technology. I 47 (1). 2016. P. 203-222. Cheng K.H., Tsai C.C. The interaction of child-parent shared reading with an augmented reality (AR) picture book and parents’ conceptions of AR learning. British Journal of Educational Technology. I 47 (1). 2016. P. 203-222. Joo-Nagata J., Abad F.M., Giner G.B., Garcia-Penalvo F.J. Augmented reality and pedestrian navigation through its implementation in m-learning and e-learning: Evaluation of an educational program in Chile. Computers & Education. I 111. 2017. P. 1-17. Joo-Nagata J., Abad F.M., Giner G.B., Garcia-Penalvo F.J. Augmented reality and pedestrian navigation through its implementation in m-learning and e-learning: Evaluation of an educational program in Chile. Computers & Education. I 111. 2017. P. 1-17. Gun E. T., Atasoy B. The effects of augmented reality on elementary school students’ spatial ability and academic achievement. Egitim ve Bilim. I 42 (191). 2017. Gun E. T., Atasoy B. The effects of augmented reality on elementary school students’ spatial ability and academic achievement. Egitim ve Bilim. I 42 (191). 2017. Laine T. H., Nygren E., Dirin A., Suk H. J. Science spots AR: A platform for science learning games with augmented reality. Educational Technology Research and Development. I 64 (3). 2016. P. 507-531. Laine T. H., Nygren E., Dirin A., Suk H. J. Science spots AR: A platform for science learning games with augmented reality. Educational Technology Research and Development. I 64 (3). 2016. P. 507-531. Solak E., Cakır R. Investigating the role of augmented reality Technology in the language classroom. Hrvatski časopis za odgoj i obrazovanje. I 18 (4). 2016. P. 1067-1085. Solak E., Cakır R. Investigating the role of augmented reality Technology in the language classroom. Hrvatski časopis za odgoj i obrazovanje. I 18 (4). 2016. P. 1067-1085. Wang Y. H. Exploring the Effectiveness of Integrating Augmented Reality-Based Materials to Support Writing Activities. Computers & Education. I 113. 2017. P. 162-176. Wang Y. H. Exploring the Effectiveness of Integrating Augmented Reality-Based Materials to Support Writing Activities. Computers & Education. I 113. 2017. P. 162-176. Wang Y. H. Using augmented reality to support a software editing course for college students. Journal of Computer Assisted Learning. I 33 (5). 2017. P. 532-546. Wang Y. H. Using augmented reality to support a software editing course for college students. Journal of Computer Assisted Learning. I 33 (5). 2017. P. 532-546. Mumtaz K., Iqbal M. M., Khalid S. et al. An E-assessment framework for blended learning with augmented reality to enhance the student learning. Eurasia Journal of Mathematics, Science and Technology Education. I 13 (8). 2017. P. 4419-4436. Mumtaz K., Iqbal M. M., Khalid S. et al. An E-assessment framework for blended learning with augmented reality to enhance the student learning. Eurasia Journal of Mathematics, Science and Technology Education. I 13 (8). 2017. P. 4419-4436. Redondo Dominguez E., Fonseca Escudero D., Sanchez Riera A., Navarro Delgado I. Educating urban designers using augmented reality and mobile learning technologies. RIED - Revista Iberoamericana de Educacion a Distancia. I 20 (2). 2017. P. 141-165. Redondo Dominguez E., Fonseca Escudero D., Sanchez Riera A., Navarro Delgado I. Educating urban designers using augmented reality and mobile learning technologies. RIED - Revista Iberoamericana de Educacion a Distancia. I 20 (2). 2017. P. 141-165. Juan M. A mobile augmented reality system for the learning of dental morphology. Digital Education Review. I 30. 2016. P. 234-247. Juan M. A mobile augmented reality system for the learning of dental morphology. Digital Education Review. I 30. 2016. P. 234-247. Bendicho P.F., Mora C.E., Anorbe-Diaz B., Rivero-Rodriguez P. Effect on academic procrastination after introducing augmented reality. Eurasia Journal of Mathematics, Science & Technology Education. I 13 (2). 2017. P. 319-330. Bendicho P.F., Mora C.E., Anorbe-Diaz B., Rivero-Rodriguez P. Effect on academic procrastination after introducing augmented reality. Eurasia Journal of Mathematics, Science & Technology Education. I 13 (2). 2017. P. 319-330. Harley J. M., Poitras E. G., Jarrell A. et al. Comparing virtual and locationbased augmented reality mobile learning: Emotions and learning outcomes. Educational Technology Research and Development. I 64 (3). 2016. P. 359-388. Harley J. M., Poitras E. G., Jarrell A. et al. Comparing virtual and locationbased augmented reality mobile learning: Emotions and learning outcomes. Educational Technology Research and Development. I 64 (3). 2016. P. 359-388. Pejoska J., Bauters M., Purma J., Leinonen T. Social augmented reality: Enhancing contextdependent communication and informal learning at work. British Journal of Educational Technology. I 47 (3). 2016. P. 474-483. Pejoska J., Bauters M., Purma J., Leinonen T. Social augmented reality: Enhancing contextdependent communication and informal learning at work. British Journal of Educational Technology. I 47 (3). 2016. P. 474-483. Martin-Gonzalez, Chi-Poot A., Uc-Cetina V. Usability evaluation of an augmented reality system for teaching Euclidean vectors. Innovations in Education and Teaching International. I 53 (6). 2016. P. 627-696. Martin-Gonzalez, Chi-Poot A., Uc-Cetina V. Usability evaluation of an augmented reality system for teaching Euclidean vectors. Innovations in Education and Teaching International. I 53 (6). 2016. P. 627-696. Montoya M. H., Diaz C. A., Moreno G. A. Evaluating the effect on user perception and performance of static and dynamic contents deployed in augmented reality based learning application. Eurasia Journal of Mathematics, Science & Technology Education. I 13 (2). 2017. P. 301-317. Montoya M. H., Diaz C. A., Moreno G. A. Evaluating the effect on user perception and performance of static and dynamic contents deployed in augmented reality based learning application. Eurasia Journal of Mathematics, Science & Technology Education. I 13 (2). 2017. P. 301-317. Salinas P., Pulido R. Understanding the conics through augmented reality. Eurasia Journal of Mathematics, Science & Technology Education. I 13 (2). 2017. P. 341-354. Salinas P., Pulido R. Understanding the conics through augmented reality. Eurasia Journal of Mathematics, Science & Technology Education. I 13 (2). 2017. P. 341-354. McMahon D. D., Cihak D. F., Wright R. E., Bell S. M. Augmented reality for teaching science vocabulary to postsecondary education students with intellectual disabilities and autism. Journal of Research on Technology in Education. I 48 (1). 2016. P. 38-56. McMahon D. D., Cihak D. F., Wright R. E., Bell S. M. Augmented reality for teaching science vocabulary to postsecondary education students with intellectual disabilities and autism. Journal of Research on Technology in Education. I 48 (1). 2016. P. 38-56. Carbonell Carrera C., Bermejo Asensio L. A. Landscape interpretation with augmented reality and maps to improve spatial orientation skill. Journal of Geography in Higher Education. I 41 (1). 2017. P. 119-133. Carbonell Carrera C., Bermejo Asensio L. A. Landscape interpretation with augmented reality and maps to improve spatial orientation skill. Journal of Geography in Higher Education. I 41 (1). 2017. P. 119-133. Cheng K. H. Reading an augmented reality book: An exploration of learners’ cognitive load, motivation, and attitudes. Australasian Journal of Educational Technology. I 33 (4). 2017. P. 53-69. Cheng K. H. Reading an augmented reality book: An exploration of learners’ cognitive load, motivation, and attitudes. Australasian Journal of Educational Technology. I 33 (4). 2017. P. 53-69. Salmi H., Thuneberg H., Vainikainen M. P. Making the invisible observable by augmented reality in informal science education context. International Journal of Science Education. Part B. I 7 (3). 2017. P. 253-268. Salmi H., Thuneberg H., Vainikainen M. P. Making the invisible observable by augmented reality in informal science education context. International Journal of Science Education. Part B. I 7 (3). 2017. P. 253-268.