Застосування інноваційних методів під час викладання дисципліни «Конструкції будівель та споруд»

Застосування інноваційних методів під час викладання дисципліни «Конструкції будівель та споруд»

Дарина ВОЗНЮК, викладачка

спеціальних  дисциплін

   Серед тенденцій, які ми спостерігаємо в сучасному суспільстві, особливого значення набуває діджиталізація. Сьогодні цифровий світ є складовою суспільного життя та охоплює всі його сфери. Освітня діяльність не стає виключенням. Значні масиви інформації, якими ми щодня користуємося, знаходяться на мільйонах web–сайтів, які витісняють телебачення, газети та журнали. Електронна пошта, соціальні мережі, месенджери стають основними способами сучасного спілкування. Таким чином, ми можемо спостерігати таку трансформацію нашого суспільства, як перехід з офф–лайн до он–лайн режиму.

Сфера освіти також зазнає змін. Тепер за допомогою цифрових технологій викладачі можуть ефективніше надавати матеріал, можуть створювати навчальні спільноти, де студенти і фахівці обмінюються досвідом та ідеями.

Сучасні цифрові технології дають нам широкий вибір онлайн інструментів, без втрати якості і ефективності. Для впровадження нових форм проведення уроків, безпечного зберігання даних і ефективного обміну даними використовують хмарний сервіс Office 365, базовий тарифний план якого доступний для освітніх установ безкоштовно. Студенти та викладачі мають доступ до Office 365, який включає Word, Excel, OneNot, а також Microsoft Teams, який став незамінною платформою для проведення онлайн занять, а також для передачі навчальних матеріалів від викладачів до студентів.

Диджиталізація набуває обертів не тільки у сфері освіти але й у сфері будівництва.

У наш час будівельна галузь змінюється та трансформується так швидко, як ніколи раніше. Завдяки цифровим технологіям, зараз будівельні майданчики неможливо впізнати, порівнюючи, наприклад, з будівництвом на 20 років раніше.

Багато фахівців галузі з легкістю та оперативністю отримують інформацію щодо якості та швидкості процесу.

Моделювання будівельної інформації (BIM) стало поштовхом для переходу галузі в нову еру  – цифрову, яка також визначається користуванням інформації в «хмарі». 

BIM (Building Information Modeling) - це методологія проєктування, будівництва та експлуатації об'єктів, яка ґрунтується на створенні цифрової моделі будівлі або інфраструктурного об'єкта з використанням спеціальних програмних засобів. Така модель містить у собі інформацію про всі компоненти об'єкта - від конструктивних елементів до електрообладнання та сантехніки. BIM дає змогу інтегрувати всі дані про об'єкт у єдину цифрову модель, яка стає основою для всіх етапів життєвого циклу об'єкта - від проєктування і будівництва до експлуатації та реконструкції.

Проєктування в BIM починається зі створення тривимірної цифрової моделі об'єкта, до якої вводять усі необхідні параметри та характеристики. На цьому етапі проєктувальники можуть візуалізувати об'єкт і працювати з ним у тривимірному просторі, що дає змогу поліпшити взаємодію між проєктними командами, запобігти помилкам і прискорити процес проєктування.

Однією з основних переваг BIM є можливість візуалізації об'єкта в тривимірному просторі. Це дає змогу проєктувальникам і замовникам точніше уявляти собі майбутній об'єкт, а також вносити зміни та доповнення в режимі реального часу. Візуалізація в BIM може бути представлена у вигляді різних форматів - від статичних зображень до інтерактивних 3D-моделей.

BIM дає змогу різним учасникам проєкту працювати з єдиною цифровою моделлю об'єкта, що дає змогу легко координувати роботу між проєктними командами і скоротити кількість помилок і дублювання роботи. Завдяки цьому процес проєктування і будівництва стає більш ефективним і точним.

BIM також забезпечує можливість створення і зберігання цифрової документації, яка містить усі необхідні документи - від креслень і специфікацій до розрахунків і статистичних даних. Це дає змогу легко контролювати процес проєктування та будівництва об'єкта, а також поліпшити комунікацію між учасниками проєкту.

На сьогодні на ринку BIM-програм існує безліч різних рішень, які дають змогу виконувати проєктування в тривимірному форматі та використовувати його на всіх етапах будівництва.

В Україні найпопулярнішими програмами для BIM проєктування є AutoCAD Architecture, Revit і ArchiCAD 

AutoCAD Architecture є одним із найвідоміших програмних продуктів, розроблених компанією Autodesk. Це застосунок, який спеціалізується на проєктуванні архітектурних об'єктів.

 AutoCAD Architecture має широкі можливості для створення різних елементів будівель, таких як стіни, вікна, двері, сходи, балкони та багато іншого. Крім того, програма забезпечує можливість створення двомірних креслень, а також обміну даними з іншими BIM-додатками.

Програма AutoCAD активно використовується у ВСП ТБЕФК УНУС для навчання, виконання практичних завдань та курсових проектів.

Рис. 1. Вигляд креслень, виконаних у програмі AutoCAD.

Revit - це BIM-система, яка також розроблена компанією Autodesk. Програма призначена для проєктування будівель, споруд і споруд інфраструктури. Revit дає змогу створювати проєкти, які містять у собі як архітектурні, так і інженерні рішення. Крім того, програма забезпечує можливість моделювання об'єктів у тривимірному форматі, створення специфікацій і розрахунків, а також координацію проєкту між різними учасниками.

Рис. 2. Модель, виконана у програмі Revit.

Також у ВСП ТБЕФК УНУС активно використовується програма для навчання ArchiCAD для виконання практичних завдань,  курсових та типових проектів.

ArchiCAD — графічний програмний пакет САПР BIM (Building Information Modeling) для архітекторів, створений угорською компанією Graphisoft. Призначений для проєктування архітектурно-будівельних конструкцій і рішень, інженерії, а також елементів ландшафту, меблів та ін.

При роботі в пакеті використовується концепція віртуального будинку. Суть її полягає в тому, що проєкт ArchiCAD являє собою виконану у натуральну величину об'ємну модель реальної будівлі, що існує в пам'яті комп'ютера. Для її виконання проєктувальник на початкових етапах роботи з проєктом фактично «будує» будинок, використовуючи при цьому інструменти, що мають свої повні аналоги в реальності: стіни, перекриття, вікна, сходи, різноманітні об'єкти тощо. Після завершення робіт над «віртуальною будівлею», проєктувальник одержує можливість отримувати різноманітну інформацію по спроєктованому об'єкту: поверхові плани, фасади, розрізи, експлікації, специфікації, презентаційні матеріали та ін. Підтримує взаємодію з різними інженерними програмами через формат IFC.

Рис.3 Модель виконана у програмі ArchiCAD.

Для проведення занять з дисципліни "Конструкції будівель та споруд" можна використовувати різні інструменти доповненої реальності (AR) та візуалізації, які допоможуть інтерактивно відображати 3D-моделі будівельних конструкцій, вузлів і деталей. Серед популярних додатків:

•          AR-додатки на мобільні пристрої  - для перегляду 3D-моделей на смартфонах і планшетах.
•          Magic Leap та інші голографічні пристрої для інтерактивної візуалізації у класах.
•          Google Lens для навчального застосування AR-маркерів у навчальному процесі, наприклад, на будівельних кресленнях.

Віртуальна (доповнена) реальність вже перестала бути просто частиною фантастичних фільмів. Цю інноваційну технологію використовують все ширше. У різних сферах вона відкриває унікальні можливості для навчання, продажів, прийняття рішень, поліпшення сервісу.

AR технології також називають доповненою реальністю. Її принцип в тому, що в поле зору вводяться додаткові візуальні об’єкти, яких насправді не існує. При цьому можлива взаємодія з об’єктами, створеними в середовищі технології AR. Поява систем з доповненою реальністю стало справжньою революцією.

Технологія VR – інструменти для створення штучного світу, який передається людині через його зір, слух та інші почуття. Віртуальна і доповнена реальність імітують вплив на об’єкти і реакцію на цей вплив. Для створення ефекту реалістичності доповнена реальність AR і VR відтворює взаємодії в реальному часі.

У більшості випадків технології повного занурення у віртуальну реальність розробляються так, щоб об’єкти віртуального світу поводилися відповідно до законів фізики. Саме це робить VR і доповнену реальність застосовними в декількох сферах:

• освіті (в школах і вищих навчальних закладах для демонстрації експериментів і технологій);
• промисловості;
• медицині;
• сфері нерухомості;

Будівництво – сфера, в якій доповнена реальність стане корисним інструментом. Особливо це стосується завдань, які пов’язані з проєктуванням будівель і дизайном інтер’єрів. В обох випадках об’ємні моделі, побудовані на основі віртуальної реальності, допомагають раціонально використовувати простір, проводити розрахунки і оцінку ефективності різних конструкцій. За допомогою VR i AR  можна також презентувати результати роботи архітекторів і дизайнерів.

Рис. 4. Приклади використання AR в будівельній галузі.

Використана література:

1. Адаменко, Т. В. Цифровізація освіти: сучасні тенденції та виклики. – Освітологічний дискурс, №2(33), 2021.
2. Вознюк, О. В. Інформаційно-цифрова компетентність викладача: сучасні вимоги та перспективи розвитку. – Інформаційні технології і засоби навчання, 2020, №4.
3. Гончаренко, С. У. Педагогічні інновації в умовах цифрової трансформації освіти. – Київ: НАН України, 2022.
4. Мироненко, В. І., Крижановський, О. В. BIM-технології в будівництві: принципи, моделі, інструменти. – Харків: ХНУБА, 2021.
5. Autodesk. Revit User Guide. – Autodesk Official Documentation.
6. Graphisoft. ArchiCAD User Manual. – Graphisoft, 2022. 
7. Коваленко, І. М. Використання VR та AR технологій у професійній освіті. – Науковий вісник Університету імені Альфреда Нобеля. Серія: Педагогіка і психологія, 2022, №1.
8. Руденко, Л. Г. Інноваційні освітні технології у підготовці фахівців будівельної галузі. – Проблеми освіти, №95, 2021.
9. Дубровська, О. І. Потенціал технологій доповненої реальності у викладанні інженерних дисциплін. – Інноваційна педагогіка, №47, 2023.
10. Левченко, В. А. BIM як інструмент реалізації концепції “цифрового будівництва”. – Будівельні конструкції. Теорія і практика, 2022, №3.