Министерство образования и науки Российской Федерации 
Институт ЮНЕСКО по информационным технологиям в образовании
Институт проблем информатики Российской Академии наук
Федеральный институт развития образования
Академия повышения квалификации и профессиональной переподготовки работников образования
Автономная некоммерческая организация
«Информационные технологии в образовании»
Российский государственный гуманитарный университет
Международный институт новых образовательных технологий
III Международная научно-практическая конференция
«Инновации в информационных технологиях и образовании»
«ИТО-Москва-2014»
4 - 5 декабря 2014 года, г. Москва

Digital Fabrication - инновационные технологии цифрового производства для образования

Автор: Кувшинов Сергей Викторович, Кандидат технических наук, Профессор
Международный институт новых образовательных технологий РГГУ
Настоящая публикация посвящена новому направлению в развитии европейского и российского образования – широкому внедрению цифровых производственных технологий в преподавание, как технических, так и гуманитарных дисциплин.

Настоящая публикация посвящена новому направлению в развитии европейского и российского образования – широкому внедрению цифровых производственных технологий в преподавание, как технических, так и гуманитарных дисциплин. Новый тренд не может быть адекватно осознан, если не иметь в виду ситуацию глобального цивилизационного перехода, когда прежняя модель подготовки специалистов практически исчерпана, а перспективная еще не очевидна. Естественно, что система образования, будучи основным механизмом социо-культурного наследования, в такой ситуации лишена главного - идеалов и ценностей развития, что, в свою очередь, не позволяет сформировать общезначимую перспективную модель развития образования в целом. В России, известно, еще и "свои проблемы", чаще всего и убедительнее всего говорится о такой жизненной проблеме как недостаточное финансирование, но при всей остроте, это не единственная проблема образования и, сегодня, уже не самая важная.

Понятие "проектная культура" часто употребляется для характеристики культуры в целом конца XX века начала XXI, как ее всепронизывающая особенность. В этой связи стоит упомянуть поисковую программу "Дизайн в системе общего образования", которую разрабатывал в конце 70-х гг. Королевский колледж искусств Великобритании - ведущий художественный и дизайнерский университет страны. Принципиальными в этой программе были три положения. Первое, констатация очевидного - образование в течение длительного времени развивалось по двум не соприкасающимся направлениям - гуманитарно-художественное и научно-техническое, которые в настоящее время существуют как "две культуры". Второе - достаточно не тривиальный вывод о существовании "третьей культуры" - которую было предложено называть "Дизайном с большой буквы" и определять как "совокупный опыт материальной культуры и совокупный массив опыта, навыков и понимания, воплощенный в искусстве планирования, изобретения, создания и исполнения". Наконец, третье - аргументированное предложение рассматривать дизайн как необходимую составную часть системы общего образования, поскольку дизайн заключает в себе фундаментальные методы познания, необходимые во всякой деятельности. Другими словами, проектирование получало статус смыслообразующей деятельности. В отечественной профессиональной литературе понятие проектирование нередко отождествляется с выполнением конкретного проекта, который, в свою очередь, ориентирован на конечный продукт. Практика учебного проектирования, этой своеобразной сборки как вузовского так и школьного обучения, подтверждает, закрепляет и ретранслирует в будущее такую идеологию проектирования. Начавшийся в конце ХХ века процесс перехода к организации проектирования (понимаемого достаточно широко и как планирование, и как прогнозирование) ориентированного на функцию, с разработкой и использованием соответствующих методов, совершенно недостаточно затронул образование. Поэтому сегодня так важно подготовку специалистов вести в особых условиях, в условиях специализированных учебных центров, где отрабатываются навыки коммуникации, моделирования и прототипирования, воспитывается чувство ответственности за принятие тех или иных решений, прививается культура проектирования.

Наличие и невероятно стремительное развитие новых информационных коммуникационных и цифровых производственных технологий, резко, до минимальных пределов сужает возможности «классической модели» учебного процесса, и вопрос не в том применять или не применять эти технологии, и даже не в том, как их применять, а в том как найти такую новую пространственно-временную модель учебного процесса, в которой любое развитие инновационных технологий только расширяло бы возможности педагогического процесса.

Информационные, коммуникационные, аудиовизуальные, 3Dи другие технологии становятся фундаментом, основой для построения структуры новой образовательной среды, организации проектного, учебно-исследовательского, и что особенно важно, производственного пространства нового типа. Это слияние привело к появлению нового тренда в европейском образовании, получившим название – EduBrication– от английских слов Education– образование и Fabrication– производство, изготовление. В результате этого стало возможным осуществление перехода подготовки специалистов с репродуктивного типа обучения на креативный. Внедрение технологий 3D, цифровых персональных производственных процессов в образовательные учреждения дает уникальную возможность педагогам находить новые способы работы с учебными и научными материалами по технологии кейс-стадис в особенности в специальном образом инсталлированном помещении – цифровой лаборатории.

Благодаря инновациям в области трехмерного прототипирования, совершенствования цифровых производственных машин, станков стало возможным существенно снизить их стоимость и упростить работу по наладке и непосредственно работе. Сегодня цифровая производственная лаборатория оборудуется набором универсальных инструментов, управляемых с компьютера где возможно оперативно воспроизвести задуманное, спроектированное изделие! Такое оснащение позволяет лаборатории конкурировать с серийным производством, в Европе и США они уже показали свою возможность значительно облегчить создание единичных высокотехнологичных устройств, для специфических нужд. В состав цифровой лаборатории, где изделие проходит от стадии зарождения концепции до действующего образца, размещается комплекс - аудиовизуального оборудования: 3dвидеопроекторы, интерактивные средства управления визуализацией (интерактивные панели, столы, доски и др.), акустические системы объемного звука; - коммуникационного оборудования – для осуществления дистанционной связи и проведения многоточечных видеоконференций высокого качества; цифрового производственного оборудования - лазерные резаки, плазменные резаки, ножевые резаки для резки листовых материалов, трехосевые станки с ЧПУ, управляемые с компьютера субтрактивные фрезерные и токарные станки. Средства быстрого прототипирования: обычно это 3D-принтер, печатающий из пластика. Дополнительно может использовано оборудование для фрезеровки печатных плат: двумерные, высокопрецизионные фрезерные станки а также рабочие места для разработки, сборки и тестирования микропроцессорной и цифровой электроники.

Отработка на практике технологий EduBrication в образовании, стала возможной в конце 2012 года, когда Департамент образования г.Москвы создал на базе крупнейших 19-ти московских вузов Центры технологической поддержки образования – своеобразные цифровые лаборатории. В Международном институте новых образовательных технологий Российского государственного гуманитарного университета была создана подобная экспериментальная площадка российского образования для исследования и внедрения инновационных цифровых технологий в учебный процесс школ и вузов. Школьники и студенты на базе этой цифровой лаборатории могут в течении очень короткого времени пройти путь от замысла до воплощения, и это оказывается весьма важно, получить результат в короткое время, а не останавливаться на компьютерных моделях изделий. В рамках лаборатории происходит формирование нового типа проектного мышления молодых людей! Правда, этот процесс происходит не так быстро. Развитие стереоскопических технологий, которые позволяют увидеть реальный или виртуальный мир в более естественном виде – объемно, только первый шаг. Технологии 3Dкомпьютерной графики, которые позволяют моделировать виртуальные объекты (пространства), создавать трехмерные модели и печатать их на 3Dпринтерах – следующий шаг в переходе на «трехмерное» мышление. Трехмерное проектное восприятие уже применяется в большинстве видов деятельности: при конструировании и проектировании, при моделировании, при анализе данных и информации. В большинстве отраслей уже применяется многие элементы трехмерного мышления: в технике, в образовании, в науке, в медицине и культуре. Если раньше в образовании трехмерное мышление развивалось только на специализированных предметах (как стереометрия, черчение и другие), то теперь все чаще учащийся должен мыслить и воспринимать информацию объемно. В центрах ведется обучение в области: моделирования, прототипирования, проектирования и дизайна. Учащиеся учатся мыслить объемно (системно) и создавать трехмерные материальные объекты. Процесс трехмерного мышления: трехмерное восприятие; трехмерное моделирование; обучение в 3Dстерео; интерактивные 3D стерео приложения; разработка собственных трехмерных виртуальных объектов; «материализация» виртуальной реальности, 3D печать моделей; и как следствие развитие способностей.

С тотальным приходом цифровых технологий в процессы подготовки молодых специалистов уже появилась опасность отрыва человека от реальности, опасность перехода в мир виртуального и модельного искусственного пространства. Человек меняется сам, меняются его возможности в новом пространстве. В быстротечном развитии технологий мы должны уберечь новую генерацию будущих молодых специалистов от «плоского мира» дисплейного отображения пространства, научить материализации в реальной жизни сложных пространственных структур, виртуальных объектов; помочь им тактильно «освоить» объекты киберпространства; психологически адаптировать их в мире, стремящимся к глобальным медийным коммуникациям совместной проектной деятельности. Особая забота, это поддержка и развитие таких уникальных человеческих качеств будущих дизайнеров как творческая деятельность, необходимо развивать воображение и фантазию, созидание и созерцание. Существо нового подхода в образовании, в развитии проектного мышления - EduBricationзаключается в компьютерном моделировании сложных трехмерных виртуальных объектов на интерактивных устройствах с последующей их материализацией при использовании всего комплекса цифрового производственного оборудования.

Вид представления доклада  Устное выступление и публикация
Ключевые слова  Цифровые производственные процесы

В статусе «Черновик» Вы можете производить с тезисами любые действия.

В статусе «Отправлено в Оргкомитет» тезисы проходят проверку в Оргкомитете. Статус «Черновик» может быть возвращен тезисам либо если есть замечания рецензента, либо тезисы превышают требуемый объем, либо по запросу участника.

В статусе «Рекомендован к публикации» тезис публикуется на сайте. Статус «Черновик» может быть возвращен либо по запросу участника, либо при неоплате публикации, если она предусмотрена, либо если тезисы превышают требуемый объем.

Статус «Опубликован» означает, что издана бумажная версия тезиса и тезис изменить нельзя. В некоторых крайне редких ситуацих участник может договориться с Оргкомитетом о переводе тезисов в статус «Черновик».

Статус «Отклонен» означает, что по ряду причин, которые указаны в комментариях к тезису, Оргкомитет не может принять тезисы к публикации. Из отклоненных тезис в «Черновики» может вернуть только Председатель программного или председатель оргкомитета.