Все возрастающие требования к качеству профессиональной подготовки архитектора показывают необходимость формирования важнейшего для архитектора наряду с художественным и пространственного мышления как необходимой составляющей проектного мышления, а также их общих геометрических характеристик. «Прошли века, но роль геометрии в архитектуре не изменилась. Она по-прежнему остается грамматикой архитектора» (Ле Корбюзье). Создавая уникальные решения, архитектор использует геометрические построения на плоскости, моделирует объемы и пространственные структуры. Геометрические характеристики пространственно-проектного мышления архитектора проявляются через стремление к гармонизации архитектурных форм, их оригинальности и многообразию; к сложности линий и сочетаний объемов, что продиктовано окружающей исторической и эмоциональной средой; и в конечном итоге к полной свободе формотворчества [1].
Цель исследования состоит в выявлении особенности формирования пространственно-проектного мышления будущих архитекторов посредством геометро-графических дисциплин, а именно начертательной геометрии и графики. В системе архитектурной подготовки начертательная геометрия и графика непосредственно связаны с обучением основам архитектурного проектирования через изучение возможностей визуализации архитектурных объектов, способов формообразования, моделирования и отображения результата. Связка пространственного и проектного мышления выполняет развивающую функцию и максимально приближена к архитектурной деятельности через применение модифицированного проектно-аналогового метода [2].
Материалы и методы исследования
Вопросы формирования профессионального мышления изучались в работах Н.Ф. Метленкова, А.Л. Кудрявцева, А.В. Степанова. Дидактические основы оптимизации геометро-графической подготовки исследовались Ю.П. Короевым, М.И. Тосуновой, М.И. Макаровой, Ф.Д.К. Чинь. Структуру и специфику пространственного мышления изучали Е.А. Сысоева, Л.П. Русинова, И.А. Суленко, Н.В. Федотова, согласно которым пространственное мышление есть особый вид мыслительной деятельности, связанной с ориентированием в теоретическом и практическом пространстве [3]. Проектное мышление связано с методологией профессиональной деятельности архитектора, умением отобразить проектируемый объект, его контекстный образ [4]. Исследование касалось развития у студентов-архитекторов пространственно-проектного мышления, необходимого для формотворчества в архитектуре. С этой целью был разработан комплекс заданий по созданию и отображению поверхностей и их применению в архитектуре. Проектная составляющая является определяющей, и, соответственно, учебный процесс опирается на совокупность действий и операций и их определенную последовательность, что соответствует технологии применения модифицированного проектно-аналогового метода обучения, в том числе и начертательной геометрии [2].
Профессионализм архитектора опирается на понимание профессии, освоение необходимой базы теоретических знаний, овладение методом практической деятельности, связанной с организацией пространственных элементов, манипулирования ими для формообразования конкретного объекта и графическим отображением результата, – «методом архитектора», то есть методом создания и изображения архитектурных решений, что и составляет совокупность пространственного и проектного мышления архитектора, связанную с методологией его практической деятельности. Возможность осуществления проектной практической деятельности и, соответственно, пространственно-проектного мышления основана на комплексе соответствующих знаний и умений, а также способности прямого усмотрения будущего архитектурного решения на основе интуиции, использования единичных факторов для определения общего смысла объекта, конструкции и путей ее воспроизведения, через творческое воображение оперировать пространственными и объемными структурами. В данном контексте, теоретической базой можно считать знание простых геометрических образов, точки, линии плоские и пространственные, плоскости, при манипулировании которыми возможно создание по геометрическим законам поверхностей и затем архитектурного объекта как их целостного образа.
Система подготовки архитекторов уже предполагает наличие у них способности ориентироваться в пространстве и видеть его элементы, воспринимать и воспроизводить их, графических способностей для подобного воспроизведения. Таким образом, можно утверждать, что интеграция способностей, пространственного усмотрения и ориентирования лежит в основе геометро-графического отображения самого пространства, его элементов, архитектурного объекта в целом и его замысла [2].
Пространственно-проектное мышление архитектора предполагает совокупность художественных способностей воспроизведения замысла архитектурного объекта, наглядно-образного и пространственного мышления, творческого воображения для создания объекта, кроме того при обучении будущий архитектор: оперирует системой теоретических знаний и практических умений по отображению предметно-пространственных структур (образование поверхностей по заданным геометрическим условиям, их взаиморасположение); развивает способности к формотворчеству, созданию проектов архитектурных образов (объемно-планировочное решение и идейно-художественное содержание, связанное со стилистическими, конструктивными особенностями); определяет взаимосвязь между человеком и пространством, зданием и пространством, масштабом отдельного элемента, человека и окружения; овладевает проектными методами создания формы, проектной графикой, геометро-графическими процедурами визуализации.
Мысленное создание геометрических образов предполагаемых архитектурных решений и умение оперировать данными образами, преобразовывать их определяет пространственное мышление и напрямую связано с их графической визуализацией.
Основой визуализации служит понятие проецирования и проекции ортогональной или перспективной. Постижение «метода архитектора» происходит через создание графического образа, отображение мысленно созданного объекта, осмысление положения его в пространстве, геометрии композиции и технологии формообразования.
Проектное мышление является результатом взаимодействия пространственного мышления и навыков проектирования. Пространственное мышление подразумевает создание архитектурного образа, оперирование им в пространстве, формирование самих пространственных структур и дальнейшая визуализация. Такой исходной единицей может быть геометрическая форма объекта, отвечающая условиям образования и назначения, мысленно созданный образ, который требует визуализации и проработки, предполагающей возможность моделирования формы, изменения расположения, преобразования и т.п. Пространственное мышление получает развитие у студентов посредством геометро-графических дисциплин, начертательной геометрии в частности [5]. Тем не менее мысленное создание образа архитектурной формы, как исходной единицы, сформировано у большинства студентов на довузовском этапе, к которому относится обучение на подготовительных курсах. Поскольку подготовка проводилась по трем направлениям (рисунок, черчение, композиция), то, можно сказать, развитие образного и пространственного мышления производилось во взаимодействии трех аспектов: образное восприятие и художественное воспроизведение, графическая визуализация и наглядное изображение, манипуляции с элементами пространства. В свою очередь, графическая визуализация проводилась на основе ортогонального проецирования и аксонометрии, с использованием геометрических построений и требований к изображению, приобретением навыков использования инструментария.
Ортогональное проецирование в рамках конкурсных испытаний не требовало действий по созданию объекта, он был уже задан. Задача заключалась в построении проекций (видов) готового конкретного объекта графически точно, что и определяет базовый уровень развития пространственно-проектного мышления, связанный с узнаваемостью формы для ее правильного воспроизведения. Вид предмета определяется его визуальными свойствами, к которым относятся форма и освещенность. Узнаваемость объекта и его формы по однозначному точечному соответствию элементов изображения и его образа происходит в соответствии с заданными условиями изображения.
Тем не мене сложности восприятия пространства и его элементов сохранились примерно у 40 % студентов, как показал первичный анализ, проведенный после первого месяца обучения геометро-графическим дисциплинам, не все студенты справляются в равной степени с оперированием пространственными образами. Проведение оценки первичного состояния готовности к обучению архитектурной профессии на основе результатов вступительных испытаний показало, что все студенты в равной степени владеют умениями и навыками графической визуализации. Для первичной диагностики были сформированы две группы студентов:
1 гр. – прошли предварительную подготовку в большом объеме (подготовительные курсы в течениие 5 или 8 месяцев) – 42 человека.
2 гр. – прошли только интенсивную подготовку в рамках 1-месячных курсов перед экзаменом – 35 человек.
Задания направлены на четкое представление трехмерного объекта в пространстве: определение положения точки в октанте пространства по ее ортогональной проекции, ее основных параметров – глубина и высота; определение положения прямой линии относительно плоскостей проекций; представление о следе прямой как воображаемой точки; определение взаиморасположения прямых линий, понимание принадлежности точки линии; геометрические определители плоскости, расположение плоскостей в пространстве, правила принадлежности.
По результатам выполнения первых текущих заданий по ортогональному проецированию точки, прямой и плоскости видно, что студенты, которые планомерно в течение года проходили предварительную подготовку легко самостоятельно справились с задачами (87 %). Студенты 2 гр., прошедшие только интенсивную подготовку в течение месяца, испытывали трудности с восприятием геометрического пространства, т.е. с заданиями без подсказки справились только 59 % обучающихся. Интенсивная, но фрагментарная подготовка была направлена прежде всего на успешное преодоление вступительных испытаний по черчению, но недостаточна для пространственно-проектного мышления и восприятия будущего архитектурного объема или структуры.
Важной характеристикой процесса проектирования сооружения является использование элементов теоретического и практического пространства по правилам геометрии, с которыми знакомятся студенты – будущие архитекторы, в первую очередь с ортогональными проекциями точки, прямой, плоскости различного положения, их свойств, с возможностью преобразования их изображения. Овладение соответствующими знаниями есть теоретическая база развития пространственно-проектного мышления, позволяющая вплотную подойти к архитектурному формообразованию. Между элементами пространства можно устанавливать различные соответствия, осуществлять его преобразование и отображение [5, 6].
Анализ положения точки и прямой в пространстве, а также их взаиморасположения позволяет в дальнейшем производить манипуляции с пространственными структурами на основе анализа пространственных элементов (точка, прямая), их свойств и взаиморасположения: проекции пересекающихся прямых, параллельных прямых, скрещивающихся прямых, проецирование прямого угла и проведение плоскостей, их положения в пространстве. Стандартизированные задачи начертательной геометрии представляют собой двухмерный геометрический аппарат, набор алгоритмов для исследования свойств геометрических объектов и манипуляций с ними в процессе формообразования. Манипулирование предполагает трансформацию исходных данных, изменения пространственного положения и возможность создания новых. Кроме того, плоскость проекций является моделью пространства, на которой способами моделирования выполняется изображение заданной формы возможного архитектурного объекта [5]. Именно при теоретическом описании пространственно-проектного мышления выявляется отставание студентов, не имеющих широкой многоаспектной подготовки. Они испытывают трудности с идентификацией пространственного положения геометрического элемента. Преодолеть подобные трудности во многом помогают информационные технологии при построении 3D моделей, а также совместная работа по подготовке в сфере пространственных искусств и комплексные задания по стержневой дисциплине «Архитектурное проектирование» [7].
Тем не менее основополагающим для будущего архитектора является геометрическое моделирование и формообразование, овладение различными способами образования поверхностей, как теоретическими, так и практическими, что напрямую связано с проектной деятельностью. Выявление особенностей образования формы, связей между пространственными элементами, взаимозависимости и взаиморасположения позволяет будущему архитектору ориентироваться в пространстве, создавать архитектурные формы и геометрически их обосновывать. Результативность развития пространственно-проектного мышления оценивалась по итогам выполнения задания «Образование поверхностей». Студенту предлагались геометрические условия образования поверхностей вращения, линейчатой и винтовой, по которым необходимо создать новый объект и построить его ортогональные проекции. Кроме того, описать полученный объект и найти его аналоги в архитектурной практике. Задание позволяет погрузиться в проектную деятельность и идентифицировать себя как архитектора, что вызывает интерес у студентов. При выполнении данного задания студентам требовалось четкое представление в деталях архитектурного объекта: анализ поставленной задачи и ее разделение на составляющие; синтез геометрических объектов в единое целое; определение и выделение значимых определителей объекта и действия с ними.
Анализ геометрической формы объекта является основой понимания его конструкции, технологии выполнения изображения. Именно вторая фаза связана со способностью четко представлять трехмерный объект в деталях, с ориентацией в пространстве, видоизменением объекта, его трансформацией и графической визуализацией в ортогональных и перспективных проекциях.
Анализируя и классифицируя поверхности по способу их образования, студенту предлагается создать новую поверхность по заданным геометрическим условиям; выявление образующей, оси вращения, направляющих и т.п. Исходные данные представляют собой геометрические условия формообразования и ортогонального проецирования поверхности (поверхности вращения, линейчатой и винтовой). Необходимо создать поверхность, ортогонально спроецировать, подчеркнув способ образования, дать название и определить инцидентность точки и линии на поверхности.
Важной составляющей задания является выявление полученных поверхностей в существующей архитектурной практике.
Геометрический образ поверхности необходимо представить наиболее наглядно. Для этого предлагалось использовать специальные разделы начертательной геометрии: построение теней, аксонометрия и перспектива. Анализ и использование освещенности, определение расположения источника света, точки наблюдения и т.п. связаны с ориентированием в пространстве, представлением объекта в пространстве и решением проектной задачи визуализации объекта, что и составляет практику использования пространственно-проектного мышления.
Результаты исследования и их обсуждение
При выполнении работы у 32 % студентов возникли трудности с идентификацией поверхности и способа ее образования, что не позволило подобрать примеры из реальной архитектурной практики. Большинство из них имели неполную предварительную подготовку на подготовительных курсах и в детской архитектурной школе, которая проводится с целью успешного преодоления конкурса и дальнейшего обучения в вузе. Дальнейший опрос показал, что у студентов данной группы отсутствовало понимание самой поверхности, связанное в том числе с теоретическими знаниями. Преодоление проблемы увидели на основе совместных консультаций по выполнению задания и курсового проекта по дисциплине «Основы архитектурного проектирования». Более 50 % студентов справились с заданием при наличии консультации преподавателя как руководителя проекта, что не противоречило применению модифицированного проектно-аналогового метода. 18 % из общего числа студентов выполнили задание в полном объеме с помощью преподавателя, так как присутствовала неуверенность в правильности решения. В этой связи вместо абстрактного геометрического образа была предложена конкретная архитектурная форма, что позволило идентифицировать поверхность и способ ее образования.
Заключение
Анализ текущих результатов позволил определить структуру пространственно-проектного мышления будущего архитектора: анализ и определение геометрических условий создания объекта с помощью операций: синтез отдельных элементов создаваемого объекта, изменение его положения в пространстве (преобразование объекта, изменение положения оси вращения, построение сечений и вырезов); обобщение и создание целостного образа объекта, используя в том числе расположение источника света или точки наблюдения (освещенность, перспективные проекции).
Кроме того, систему геометро-графической подготовки в направлении развития пространственно-проектного мышления можно разделить на две фазы: 1 фаза – теоретические знания, решение метрических задач; 2 фаза – практико-ориентированные знания, геометрической формы, их взаиморасположение, придание наглядности.
Особенности формирования пространственно-проектного мышления посредством начертательной геометрии:
Ориентация в пространстве: понятие модели пространства, октантов пространства; координаты точки, ее удаленность; расположение линий, плоскостей; определение плоскостей. Четкое представление пространственных структур в деталях.
Манипуляции в пространстве: преобразование ортогональных проекций; вращение точки, линии, плоскости; изменение направления проецирования, замена плоскостей проекций, решение метрических задач. Анализ пространственных свойств и отношений, операции с пространственными структурами настоящими и воображаемыми.
Создание нового объекта, преобразование заданного: понятие очерка и каркаса поверхности, образование поверхности по исходным геометрическим определителям; анализ и синтез поверхностей, их применение в архитектуре; решение позиционных задач. Трансформация исходных пространственных структур и создание новых.
Отображение пространства и его элементов: повышение наглядности, перспектива и тени. Создание пространственных образов и структур, их визуализация в динамике.
Библиографическая ссылка
Данченко Л.В., Туктамышов Н.К. ОСОБЕННОСТИ ПРОСТРАНСТВЕННО-ПРОЕКТНОГО МЫШЛЕНИЯ В КОНТЕКСТЕ ОБЩЕЙ АРХИТЕКТУРНОЙ ПОДГОТОВКИ // Современные наукоемкие технологии. – 2018. – № 12-2. – С. 427-431;URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=37361 (дата обращения: 18.04.2024).