В связи с тенденциями современной архитектуры, развитием строительных технологий, расширением проектных возможностей и мобильности самого архитектора, глобальностью его творчества, а также с возрастающими требованиями к качеству профессиональной подготовки возникает проблема формирования пространственно-проектного мышления, его уровней и структурирования, наряду с художественным, его общих геометрических характеристик. Графические пакеты информационных технологий, как инструмент, воспроизводят, визуализируют концепцию в виде чертежа. Но тем не менее идея формообразования, моделирования конструкций принадлежит самому архитектору.
Геометрические характеристики пространственно-проектного мышления проявляются, прежде всего, через многообразие, сложность архитектурных форм, их геометрии и гармонизации. Проблема заключается в выявлении роли пространственно-проектного мышления в создании оригинальной архитектуры.
Цель исследования состоит в выявлении особенности пространственно-проектного мышления будущих архитекторов и определении уровней его формирования посредством геометро-графической подготовки студентов архитектурных направлений не только как изучение процесса визуализации предметов окружающей среды, но, прежде всего, как процесс мыслительной деятельности по созданию геометрически обоснованной формы. В системе общей архитектурной подготовки, ее геометро-графической составляющей, начертательная геометрия непосредственно связана с изучением возможностей визуализации архитектурных объектов, их формообразования, моделирования и конструирования. Формирование пространственно-проектного мышления во взаимосвязи с модифицированным проектно-аналоговым методом максимально приближено к архитектурной практике и выполняет развивающую функцию.
Материалы и методы исследования
Методология профессиональной деятельности в обучении проявляется прежде всего в освоении основного метода – «метода архитектора», который заключается в стремлении к гармонизации архитектурных форм, пространства и его элементов, к их оригинальности и многообразию. Вопросы формирования проектного мышления и связанного с ним в контексте архитектуры пространственного мышления рассматривались ведущими специалистами в архитектуре и архитектурном образовании, такими как И.Г. Лежава, А.В. Иконников, Н.Ф. Метленков, А.Л. Кудрявцев, А.В. Степанов, Е. Асс и др. Методологию развития пространственного мышления, его структуру изучали и рассматривали в своих работах Е.А. Сысоева, Л.П. Русинова, И.А. Суленко, согласно которым пространственное мышление есть особый вид мыслительной деятельности, связанный с ориентированием в теоретическом и практическом пространстве. В США в исследованиях, проводимых Минтруда и опубликованных в New York Times, утверждалось, что одним из ключевых качеств архитектора является способность к образной визуализации – умение прокрутить объект в голове, разбить на части или изменить его. Данная способность непосредственно связана с методологией профессиональной деятельности.
С целью развития способности мысленного создания образа был разработан комплекс заданий по начертательной геометрии, связанных с формообразованием в архитектуре. Проектная компонента, в данном контексте является определяющей, и учебный процесс опирается на последовательность действий и операций в соответствии с технологией применения модифицированного проектно-аналогового метода обучения будущего архитектора начертательной геометрии [1, 2].
Геометрия архитектурной концепции проявляется через морфологию геометрической формы (ясность линий, их начертание, расположение точек, определение плоскости, положение в пространстве и т.п.) и дает представление формы архитектурного объекта. Пути графического изображения целостной концепции предполагают развитие практических навыков визуализации мысленно созданного образа и проработкой его отдельных деталей. Основой подобной визуализации служат понятия проецирования и проекции (ортогональные проекции, аксонометрия и перспектива). Именно через освоение приемов создания графического отображения мысленно созданного образа будущего объекта, осмысление его положения в пространстве, геометрии композиции, технологии формообразования происходит постижение «метода архитектора». Пространственное мышление подразумевает мысленное создание архитектурного образа, его пространственной структуры, операции по положению в пространстве и графическая визуализация на всех стадиях процесса его создания. Пространственно-проектное мышление представляет собой взаимодействие мысленного создания архитектурного образа, его пространственной структуры, с навыками проектирования по его моделированию и положению в пространстве, а также со способами графической визуализации на всех стадиях проектирования, включая и процесс эскизирования.
Особенность проектного мышления архитектора связана с развитым восприятием действительности, ее аспектов, способностью видеть результат проектирования, используя при этом процедуры отображения объекта в рамках профессиональной деятельности [3–5].
Геометрические знания и технология воспроизведения образа осваиваются студентами в ходе изучения геометро-графических дисциплин, начертательной геометрии в частности, которая является базовой и необходимой для постижения «метода архитектора» на занятиях по стержневой дисциплине «Архитектурное проектирование».
Традиционно считается, что данная дисциплина способствует формированию пространственного мышления и пониманию пространства в целом. В процессе общей архитектурной подготовки начертательная геометрия играет важную роль, так как рассматривает правила и законы изображения пространственных форм на плоскости, при этом плоское изображение есть геометрическая модель пространственного объекта, его перспективные и аксонометрические проекции, что имеет непосредственное отношение к формированию пространственно-проектного мышления у будущего архитектора [6].
Пространственно-проектное мышление имеет следующие компоненты:
1. Репродуктивные компоненты: представление абстрактного геометрического образа, анализ его расположения в пространстве и морфологических характеристик; трансформация образа, его перемещение; изменение положения в пространстве, проекционные преобразования.
2. Продуктивно-творческие компоненты: изменение структуры объекта с помощью добавления элементов, их сочетаний; объединение различных образов в целостную композицию; одновременное изменение формы, структуры, положения образа и представление целостной формы с различных сторон, вращая ее [3, 6].
Анализ геометрического образа, состоящего из абстрактных геометрических образов, является основой понимания конструкции архитектурного объекта и, соответственно, позволяет прочитать проекционное изображение – чертеж, то есть конструктивно-пространственного представления. Таким образом, метод начертательной геометрии – графический метод отображения и исследования пространственных форм с помощью чертежа, формирующий навыки в изображении пространственных архитектурных композиций на плоскости, то есть на проекционном чертеже. Основной метод, изучаемый в начертательной геометрии, есть метод ортогонального проецирования, а именно метод выполнения на плоскости планиметрических построений для решения пространственных задач. Плоские изображения получаются с помощью операции проецирования. Комплекс изображений или чертеж подчиняется требованиям обратимости, то есть возможности однозначно определить все геометрические свойства объекта, взаимосвязь элементов и связь с окружающей средой, простоты и наглядности, возможности по плоскому изображению составить пространственное представление об объекте, максимально приближенное к зрительному восприятию, а также композиционных достоинств [4, 6].
Проекцией пространственного объекта можно назвать множество проекции всех его точек, полученных в результате операции проецирования. Поверхность как геометрический образ представляет собой непрерывное множество точек, положений линий, перемещающееся в пространстве. Поверхность на чертеже задают проекциями геометрической части ее определителя, согласно алгоритму ее формирования из заданных геометрических объектов, со сведениями о характере формы образующей и законе ее перемещения. При этом операция проецирования дает возможность решения прямой задачи – изобразить мысленно созданный образ, архитектурную форму. Мысленный образ формируется в сознании студента, отображает объект в конкретной окружающей среде. Геометрический образ – воспроизведение мысленного образа архитектурного объекта, его преобразование посредством операции проецирования в виде чертежа. В архитектурном творчестве мысленный образ какого-либо объекта принято определять как основную идею или концепцию, требующую отображения на плоскости. Таким образом, аналоговый, зрительный образ модели преобразуется в архитектурную концепцию через морфологию его формы (линии, плоскости и т.п.), конструктивных закономерностей формообразования. Морфологический подход позволяет рассмотреть геометрию будущего объекта и способы его изображения с наибольшей наглядностью, то есть перейти от морфологии образа к архитектурно-конструктивной модели.
Формирование пространственно-проектного мышления будущего архитектора посредством графики и начертательной геометрии подчиняется принципам уровневости и преемственности обучения. Содержательная составляющая представляет собой сквозные знания, необходимые в первую очередь для стержневой дисциплины «Архитектурное проектирование».
Уровни развития пространственно-проектного мышления взаимосвязаны и взаимозависимы в теоретическом и практическом плане. Особенность развития пространственно-проектного мышления будущих архитекторов заключается в наличии пропедевтического уровня, целью которого является подготовка к началу обучения в архитектурном вузе. Задача пропедевтической подготовки заключается в развитии умений наглядно-образного воспроизведения объекта, то есть умения отобразить объект на плоскости в ортогональных и аксонометрических проекциях. Кроме того, обучающиеся осваивают инструментарий, приемы работы с ним, технологию выполнения чертежа. Основной метод обучения – практические задания с элементами творческого подхода, связанными с моделированием предмета, проведение аналогий с объектами концептуальной архитектуры и дизайна [6]. Освоение данного уровня выявляется в процессе проведения конкурсных творческих испытаний и позволяет перейти к проектной подготовке в контексте архитектурной практики.
Уровни развития пространственно-проектного мышления:
Понятийный уровень. На данном уровне происходит формирование проектного мышления через освоение операционной единицы отображения пространства и его элементов. Рассматривается морфологическая составляющая отображения пространства, его мысленного образа, понятийный аппарат взаиморасположения элементов в пространственной структуре, возможности преобразования и геометрического моделирования через действия и операции. При этом под операциями подразумевается графическая технология изображения, инструментарий построения на плоскости, в том числе и с помощью компьютерных технологий. Совокупность операций позволяет выполнить действие по переходу от мысленного образа к его графическому изображению и дальнейшему преобразованию.
Операционный уровень. Конкретизация элементов пространства, их взаиморасположение, преобразование и моделирование на основе изменения положения в пространстве. Данный уровень является переходным и позволяет освоить манипулирование пространственной структурой на базе коллинеарного соответствия, гомологии. Студенты осваивают теоретические знания, которые необходимы для архитектурного формообразования, конструирования.
Формирующий уровень. Непосредственно связан с созданием объекта. Определяет действия по переходу от мысленного созданного образа к конкретному объекту через освоение геометрических закономерностей создания и изображения поверхностей. Содержательная составляющая представляет собой классификационные характеристики геометрических форм, определяющие направление формообразования. Определители той или иной поверхности диктуют способы отображения результата в виде проекционного чертежа. Созданный абстрактный геометрический образ с помощью манипулирования возможно преобразовать в конкретную архитектурно-образную форму [7, 8]. Именно в соответствии с содержанием данный уровень можно считать наиболее важным в процессе развития пространственно-проектного мышления.
Конструктивно-преобразующий уровень. Проявляется через синтез знаний объекта формообразования, корректирование действий по его созданию и изображению. Освоение данного уровня опирается на применение модифицированного проектно-аналогового метода для придания профессионально-практического контекста процессу обучения. Студент осваивает аналоговое проектирование, а именно геометрические образы воспроизводятся им как своеобразные модели целостного объекта, созданного в воображении, и затем отображаются на плоскости. Практическая значимость формирования конструктивно-преобразующего уровня пространственно-проектного мышления усиливается при использовании модифицированного проектно-аналогового метода обучения, который опирается на взаимосвязь архитектурного проектирования с геометрическим формообразованием, изучаемым в курсе начертательной геометрии, и строится в аналогии с работой в архитектурной мастерской [1, 3].
Проектный уровень. Является обобщающим и непосредственно связан со стержневой дисциплиной «Архитектурное проектирование» и операциями с архитектурными образами. Успешное развитие пространственно-проектного мышления в этой связи демонстрирует умение составить целостный образ в архитектурном, градостроительном, конструктивном и геометрическом контекстах на основе сочетания фантазии и пространственного воображения проектируемого объекта архитектуры в нескольких контекстах. Особенности пространственно-проектного мышления на данном уровне заключаются в умении видеть предполагаемый результат и процедуры для его достижения, восприятии действительности в рамках проектирования, проявление креативности через генерацию идей, создание концепций, методологию профессиональной деятельности. Геометро-графическая подготовка в данном контексте носит прикладной характер, проявляющийся в умении видеть связи внутри геометрического объекта и его внешней средой, расположением в пространстве, усмотрение технологии визуализации, логики построения и выполнения чертежа, согласно нормативным процедурам.
Результаты исследования и их обсуждение
Характеристика уровней пространственно-проектного мышления выявлялась через понимание и узнавание студентами простых геометрических образов, точки, линии, плоскости, манипулирование которыми позволяет создать и отобразить по геометрическим законам поверхности как аналога архитектурной концепции. Способность видеть и удерживать мысленно созданный целостный архитектурный образ, его структуру и расположение в пространстве является особенностью пространственно-проектного мышления студента – будущего архитектора и проектной деятельности. Результаты текущей аттестации 56 студентов архитектурных направлений показали, что 90 % из них справляются с задачами образования криволинейных, гранных поверхностей и поверхностей вращения, а также со способами их изображения. Успешность выполнения заданий была связана с консультирующей ролью преподавателя, как руководителя проекта, что не противоречит применению модифицированного проектно-аналогового метода [1, 3, 9]. 10 % из общего числа студентов потребовалось дополнительное объяснение задач, связанных с архитектурной практикой, что обусловлено пробелами на уровне пропедевтической подготовки.
Заключение
Особенности развития пространственно-проектного мышления будущего архитектора посредством начертательной геометрии и графики позволили выделить репродуктивные и продуктивно-творческие уровни.
Репродуктивные уровни: понятийный и операционный.
Репродуктивно-формирующий уровень, который является переходным и общим для геометро-графической подготовки будущих архитекторов, так как демонстрирует овладение ключевыми знаниями и умениями в области формообразования.
Продуктивные уровни: конструктивно-преобразующий и проектный.
Оценка проектного уровня производится по результатам выполнения работы по архитектурному проектированию, что позволяет оценить формирование пространственно-проектного мышления как необходимого профессионального качества на основе представления, создания и изображения целостного образа. Все уровни представляют собой единую структуру взаимосвязанных элементов, освоение которых есть необходимое условие формирования пространственно-проектного мышления для ведения архитектурной практики с применением модифицированного проектно-аналогового метода, обеспечивающего максимальное приближение к ней.