Введение

Современный этап цифровой трансформации образования связан с расширением практико-ориентированных инструментов, позволяющих обучающимся создавать цифровые продукты, проектировать объекты и развивать инженерно-проектные умения [1]. В условиях развития цифровой экономики и STEM-направлений особую значимость приобретает формирование у школьников умений работать с пространственными объектами, анализировать их форму, структуру и взаимное расположение элементов [2].

Пространственное мышление выступает одним из базовых компонентов инженерной, архитектурной, дизайнерской и технологической подготовки [3]. Оно обеспечивает способность мысленно преобразовывать объекты, соотносить двумерные и трехмерные изображения, понимать систему координат, выполнять операции поворота, масштабирования и перемещения объектов [4]. Недостаточная сформированность данных умений затрудняет освоение инженерной графики, технического моделирования, программирования, промышленного дизайна и смежных направлений [5].

Одним из эффективных средств развития пространственных представлений являются цифровые среды трехмерного моделирования [6]. Их педагогический потенциал обусловлен возможностью самостоятельного конструирования объектов, изменения их параметров, проверки пропорций и анализа результата действий в цифровой среде [7]. В отличие от традиционных графических заданий, 3D-моделирование сочетает визуальные, операциональные и проектные действия, что делает его значимым для обучающихся подросткового возраста [8].

В педагогической практике дополнительного образования школьников используются различные программные средства трехмерной графики [9]. Blender 3D привлекает доступностью, свободным распространением, широкими возможностями визуализации и высокой вариативностью проектных решений [10]. Профессионально ориентированные программные средства трехмерного моделирования обеспечивают широкие возможности для формирования у школьников инженерного мышления, развития проектных навыков и освоения технологий цифрового моделирования [11].

При выборе цифровой среды для обучения подростков необходимо учитывать ее педагогические возможности, доступность интерфейса, удобство самостоятельного освоения и влияние на учебную мотивацию обучающихся [12]. В связи с этим сравнительная оценка программных сред должна включать не только технические характеристики, но и образовательные эффекты их применения [13].

В отечественных исследованиях и зарубежных работах [14, 15] применение 3D-моделирования в образовании рассматривается в контексте развития инженерного и пространственного мышления, проектной деятельности, цифровой грамотности и технологической подготовки школьников. Вместе с тем анализ указанных работ показывает недостаточную представленность исследований, в которых сопоставляется педагогическая эффективность конкретных цифровых сред трехмерного моделирования применительно к развитию пространственного мышления обучающихся 8-х классов в условиях краткосрочной летней профильной смены.

Существует противоречие между необходимостью целенаправленного развития пространственного мышления школьников средствами цифровых технологий и недостаточной обоснованностью выбора конкретных программных инструментов для работы с обучающимися подросткового возраста. Данное противоречие определило проблематику настоящего исследования.

Цель исследования – провести сравнительный анализ педагогической эффективности цифровых сред Blender 3D и Autodesk 3ds Max в развитии пространственного мышления обучающихся 8-х классов в условиях летней профильной смены и определить рациональную последовательность их использования в образовательном процессе.

Материалы и методы исследования

Исследование выполнено в формате сравнительного педагогического анализа эффективности цифровых сред трехмерного моделирования Blender 3D и Autodesk 3ds Max в развитии пространственного мышления обучающихся 8-х классов в условиях летней профильной смены.

Объект исследования – обучение восьмиклассников 3D-моделированию.

Предмет исследования – педагогические возможности применения цифровых сред Blender 3D и Autodesk 3ds Max в процессе развития пространственного мышления обучающихся 8-х классов.

Эмпирическая база включала две группы обучающихся 8-х классов (13–14 лет), сформированные в 2024 и 2025 гг. В каждой группе участвовало по 40 чел. (всего N = 80). В 2024 г. использовался Blender 3D, в 2025 г. – Autodesk 3ds Max. Условия обучения (длительность 1 месяц, 3 занятия в неделю, формат итогового мини-проекта) были идентичны.

Операциональные определения исследуемых понятий. Под пространственным мышлением в исследовании понимается способность обучающихся воспринимать, анализировать и мысленно преобразовывать пространственные объекты, а также соотносить их двумерные и трехмерные изображения. Педагогическая эффективность цифровых сред оценивалась по динамике результатов диагностики, качеству итоговых проектов, уровню самостоятельности и особенностям выполнения учебных заданий. Мотивационная вовлеченность обучающихся в учебно-проектную деятельность определялась по активности обучающихся, устойчивости интереса к занятиям и стремлению завершить проектную работу. Творческая вариативность рассматривалась как способность самостоятельно изменять модель и предлагать решения, отличающиеся от учебного образца. Алгоритмическая осознанность понималась как способность объяснять последовательность построения модели, обосновывать выбор инструментов и самостоятельно исправлять допущенные ошибки.

Образовательный процесс включал этапы: вводный (освоение интерфейса и базовых операций), практический (выполнение учебных заданий по моделированию), проектный (разработка мини-проекта) и рефлексивно-оценочный (презентация и защита работы).

Для оценки уровня пространственного мышления использовался диагностический комплекс, включавший задания на мысленное вращение объектов, определение взаимного расположения элементов, переход от двумерных изображений к трехмерным моделям, а также выполнение пространственных преобразований (масштабирование, поворот и перемещение объектов). Итоговый результат определялся по 100-балльной шкале.

Каждое задание оценивалось по критериям правильности выполнения, точности пространственных преобразований, самостоятельности и способности обучающегося объяснить последовательность действий. Максимальное количество баллов составляло 100.

Для повышения надежности результатов использовалось сопоставление данных входной и итоговой диагностики, экспертной оценки проектных работ и результатов педагогического наблюдения.

Оценка результатов проводилась по когнитивным, операциональным, проектным и мотивационно-деятельностным критериям. Уровень пространственного мышления измерялся по 100-балльной шкале на входе и выходе, а итоговые проекты оценивались по пяти параметрам (максимум 50 баллов) с использованием единой экспертной карты. Экспертная карта итогового проекта включала пять параметров: точность пространственных преобразований, техническую аккуратность модели, самостоятельность выполнения работы, творческую вариативность проектного решения и способность обучающегося объяснить алгоритм построения модели. Каждый показатель оценивался по 10-балльной шкале, максимальная суммарная оценка составляла 50 баллов. Экспертная оценка осуществлялась преподавателем профильной смены на основе единых критериев анализа проектных работ.

Статистическая обработка включала критерий Вилкоксона для связанных выборок и U-критерий Манна – Уитни для межгруппового сравнения при уровне значимости p < 0,05. Статистический анализ был направлен на выявление динамики показателей пространственного мышления внутри каждой группы, а также на сопоставление результатов, полученных при использовании Blender 3D и Autodesk 3ds Max. Для описания результатов использовались показатели центральной тенденции и сравнительный анализ итоговых значений. Статистически значимыми считались различия при уровне значимости p < 0,05. Описание дизайна, критериев оценки и операциональных определений позволяет воспроизвести основные процедуры и проверить результаты в границах описанных условий исследования.

Результаты исследования и их обсуждение

Результаты исследования представлены в таблице. Полученные данные свидетельствуют о положительной динамике показателей пространственного мышления обучающихся при использовании обеих программных сред.

Как видно из таблицы, обе программные среды обеспечили положительную динамику развития пространственного мышления обучающихся. В группе Blender 3D средний показатель увеличился с 43,6 до 72,4 балла (прирост – 28,8 балла), в группе Autodesk 3ds Max – с 44,1 до 74,8 балла (прирост – 30,7 балла). Более высокие результаты в группе Autodesk 3ds Max отмечены по итоговой диагностике, средней экспертной оценке проектов, доле завершенных работ, точности геометрии, самостоятельности выполнения операций и способности обучающихся объяснять алгоритм моделирования. В условиях проведенного исследования эта совокупность результатов могла быть связана с более структурированной логикой построения объектов и последовательным освоением пространственных преобразований.

В группе, обучавшейся с использованием Blender 3D, наблюдались более высокие показатели мотивационной вовлеченности и творческой вариативности. Полученные результаты позволяют сделать вывод, что различия между исследуемыми программными средами обусловлены не только их функциональными возможностями, но и особенностями организации учебной деятельности.

Сравнительные результаты освоения Blender 3D и Autodesk 3ds Max обучающимися 8-х классов

Примечание: составлена автором на основе полученных данных в ходе исследования.

Полученные наблюдения позволяют предположить, что особенности организации работы в Blender 3D могли поддерживать творческую инициативу и поисковую активность обучающихся.

Следует отметить, что выявленные различия не свидетельствуют о преимуществе одной программной среды над другой, а отражают различную направленность их педагогического воздействия. В условиях проведенного исследования использование Blender 3D сопровождалось более высокими показателями мотивационной вовлеченности и творческой вариативности, тогда как применение Autodesk 3ds Max – более высокими показателями технической точности, самостоятельности и способности объяснять алгоритм построения модели. Статистическая обработка результатов с использованием критерия Вилкоксона выявила статистически значимую положительную динамику внутри каждой группы при p < 0,05. Межгрупповое сопоставление с применением U-критерия Манна – Уитни выявило различия в направленности педагогического эффекта, однако не дает оснований рассматривать одну программную среду как универсально более эффективную, поскольку обучение проводилось в разные годы и в условиях естественной образовательной практики.

Таким образом, полученные результаты указывают на возможность дифференцированного использования Blender 3D и Autodesk 3ds Max в образовательном процессе. Blender 3D рекомендуется применять на начальном этапе обучения для формирования устойчивой учебной мотивации и развития творческой активности, тогда как Autodesk 3ds Max целесообразно использовать на последующих этапах для совершенствования технической точности, алгоритмического мышления и проектной дисциплины обучающихся.

Ограничения исследования. Необходимо учитывать, что исследование проводилось в условиях летней профильной смены на базе одной образовательной организации, что ограничивает возможность переноса полученных результатов на другие формы обучения и возрастные группы. Экспертная оценка итоговых проектов осуществлялась одним преподавателем, поэтому межэкспертная согласованность не рассчитывалась.

Сравнение Blender 3D и Autodesk 3ds Max проводилось в разные годы: Blender 3D использовался в 2024 г., Autodesk 3ds Max – в 2025 г. На результаты могли повлиять различия в составе групп, уровне подготовки и мотивации обучающихся, а также организационные условия профильных смен.

Кроме того, исследование не предполагало строгого формирующего эксперимента с контрольной группой. В связи с этим полученные данные следует рассматривать как практико-ориентированное обоснование использования цифровых сред в дополнительном образовании, а не как доказательство абсолютного преимущества одной программной среды над другой.

Заключение

Проведенное исследование показало положительную динамику показателей пространственного мышления обучающихся 8-х классов в условиях использования цифровых средств трехмерного моделирования в рамках летней профильной смены. Полученные результаты позволяют говорить о положительной динамике показателей пространственного мышления при использовании как Blender 3D, так и Autodesk 3ds Max в условиях проведенного исследования.

Сравнительный анализ показал различную педагогическую направленность исследуемых программных сред. В условиях проведенного исследования использование Blender 3D сопровождалось более высокой мотивационной вовлеченностью и творческой вариативностью обучающихся, тогда как использование Autodesk 3ds Max – более высокими показателями технической точности, алгоритмической осознанности и самостоятельности при выполнении школьниками проектных заданий.

С учетом обозначенных ограничений полученные результаты позволяют рекомендовать поэтапное использование исследуемых программных средств в образовательном процессе: Blender 3D – на этапе формирования у обучающихся интереса к трехмерному моделированию и освоения ими базовых графических операций, Autodesk 3ds Max – на этапе развития у школьников технических навыков, пространственной точности и проектной дисциплины. Предложенная последовательность может быть рекомендована для разработки и реализации дополнительных общеобразовательных программ технической направленности на этапе школьного образования.