Впровадження технологій 3D-моделювання в освітній процес підготовки здобувачів технічних та мистецьких спеціальностей

Abstract

Стаття присвячена вивченню можливостей застосування (впровадження) 3D-технологій у процес підготовки спеціалістів у галузі біомедичної інженерії та майбутніх учителів мистецьких дисциплін. Визначено актуальність та перспективність проблеми, обґрунтовано важливість спрямування освітньої галузі України на інноваційне навчально-методичне та технічне забезпечення. Розглянуто феномен «сучасні інноваційні технології», зокрема 3D-технології, як ресурс, котрий володіє широкими можливостями для компетентнісного, гармонійного, творчого розвитку здобувачів та їх якісної професійної підготовки. Проаналізовано наукові праці дослідників на предмет визначення векторів застосування 3D-технологій в освітньому процесі підготовки здобувачів, подано класифікації 3D-технологій за різними показниками. Представлено загальну характеристику 3D-технологій. Розглянуто два основні напрямки розвитку 3D-технологій: 3D-моделювання та адитивне виробництво. Окрему увагу приділено методам фіксації шару матеріалу, що застосовуються у 3D-друкуванні: SLА – стереолітографія, SLS – селективне лазерне спікання, FDM – технологія пошарового наплавлення. Зроблено опис матеріалів, що використовують у 3D-друкуванні, вказано можливі сфери їх застосування. Зазначено, що здобувачі різних спеціальностей на початку навчання засвоюють базові знання та навички в роботі з технологіями 3D-моделювання та підготовки моделей до друку, використовуючи однакові інструменти. В процесі здобуття досвіду, студенти обирають більш спеціалізоване програмне забезпечення, котре зручніше відповідає вимогам їхньої галузі. Проаналізовано найпопулярніші та доступні програмні засоби для створення і роботи з 3D моделями. Онлайн сервіс Tinkercadвизначено як найбільш зручний та доступний для використання в освітньому процесі. Представлено зразки робіт (ЗD-моделі протезів ока) здобувачів спеціальності «біомедична інженерія», що розроблені за допомогою Tinkercad на заняттях з «Основ 3D-моделювання». Презентовано досвід інтеграції 3D-технологій в освітній процес (проєкт «Еrasmus+ (CBHE) BioArt: «Інноваційна мультидисциплінарна навчальна програма зі штучних імплантів для біоінженерії для рівнів бакалавр та магістр» (номер 586114-EPP-1-2017-1-ES-EPPKA2-CBHE-JP). Розглянуто можливості застосування технологій 3D-моделювання в різних галузях, зокрема архітектурі, дизайні та конструюванні костюмів, кіно- та сценічному мистецтві. Зазначено, що 3D-технології відкрили нові можливості для розвитку мистецтва, зокрема сприяли появі нового мистецького напряму, що отримав назву 3D-art. З’ясовано, що в мистецтві 3D-художники покладаються більше на інтуїтивний метод («на око»), що дозволяє реалізовувати унікальні творчі задуми. Представлено досвід застосування 3D-техн ології під час підготовки здобувачів освітньо-професійної програми:Початкова освіта. Мистецтво, в рамках реалізації освітнього проєкту програми Еразмус + Модуль Jean Monnet 620252- EPP-1- 2020-1-UA-EPPJMO-MODULE. «Підготовка майбутніх педагогів до впровадження європейського досвіду формування soft skills дітей дошкільного віку та учнів початкової школи засобами театральної діяльності». Доведено, що впровадження 3D-технологій у підготовку здобувачів технічних та мистецьких спеціальностей є не лише сучасною освітньою тенденцією, а й необхідністю для адаптації здобувачів до вимог сучасного ринку праці та забезпечення високого рівня їх професійної підготовки, інтеграції нових технологій у професійне й освітнє середовище. Перспективами подальших досліджень є розробка та реалізація нових освітніх проєктів та технологій медичної та мистецької інноватики, удосконалення освітньо-професійних програм з підготовки здобувачів, здатних працювати та бути конкурентноспроможними в умов ах інноваційної економіки та освіти

This article investigates the application of 3D technologies in training biomedical engineering specialists and future art educators. The study highlights the relevance and potential impact of this field, emphasizing the importance of directing Ukraine’s educational sector toward innovative pedagogical, methodological, and technical advancements. “Modern innovative technologies,” particularly 3D technologies, are examined as a resource offering extensive potential for developing students’ competencies and fostering their creative and professional growth. The article reviews scientific literature to identify avenues for integrating 3D technologies into educational practices, offering classifications based on various criteria. A comprehensive overview of 3D technologies is provided, focusing on two primary areas of development: 3D modeling and additive manufacturing. The study places special emphasis on layer fixation methods in 3D printing, including stereolithography (SLA), selective laser sintering (SLS), and fused deposition modeling (FDM), and describes commonly used materials and their applications. It is noted that students from various disciplines initially acquire foundational knowledge and skills in 3D modeling and model preparation using shared tools. As students progress, they adopt specialized software that aligns more closely with their fieldspecific needs. The article analyzes widely used and accessible software tools for creating and handling 3D models, identifying Tinkercad as particularly suitable for educational use. Examples include student projects in the biomedical engineering program, such as eye prosthesis models developed with Tinkercad in the "Introduction to 3D Modeling" course. Additionally, the integration of 3D technologies in the educational process is illustrated through the Erasmus+ (CBHE) BioArt project: "Innovative Multidisciplinary Curriculum on Artificial Implants for Bioengineering" (Project No. 586114-EPP-1- 2017-1-ES-EPPKA2-CBHE-JP).The article also explores the potential of 3D modeling in various fields, including architecture, costume design, film, and performing arts. 3D technologies have opened new avenues in the arts, contributing to the emergence of "3D art," where artists often rely on intuitive techniques, allowing unique creative expressions. The study further examines the use of 3D technologies in the "Primary Education: Art" program as part of the Erasmus+ Jean Monnet Module (Project No. 620252-EPP-1- 2020-1-UAEPPJMO- MODULE), which prepares future teachers to integrate European best practices in developing young children’s soft skills through theatrical activities. In conclusion, the integration of 3D technologies in training students in both technical and artistic disciplines is not merely an educational trend but a necessity to prepare students for the modern labor market and ensure high-quality professional training, promoting the incorporation of new technologies in professional and educational settings. Future research directions include developing and implementing new educational projects and innovative technologies in medical and artistic fields, as well as enhancing educational programs to equip graduates with the skills needed to thrive in an innovative economy and education landscape.