Studiul investighează evoluția competențelor de reprezentare grafică ale elevilor clasei a IX-a în urma unor activități remediale care au utilizat animații tridimensionale, rabatări animate ale planelor de proiecție și secționări animate ale pieselor. Cercetarea a fost realizată în anul școlar 2024–2025, pe un grup de 24 de elevi. Lucrările practice au fost evaluate înainte și după intervenție printr-o grilă de criterii tehnice, rezultatele fiind exprimate prin procentul obiectivelor atinse. Gradul mediu de realizare a obiectivelor a crescut de la 46,88% la 81,46%, corespunzător unui progres de 34,58 puncte procentuale. Diferența dintre cele două momente de evaluare a fost semnificativă statistic. Cele mai mari progrese au fost observate la așezarea normală a proiecțiilor și la alegerea planului de secțiune. Rezultatele susțin utilitatea pedagogică a reprezentărilor 3D interactive în activitățile remediale, fără a permite atribuirea exclusivă a progresului acestei resurse didactice.
Cuvinte-cheie: desen tehnic; reprezentări 3D interactive; proiecții ortogonale; secțiuni; gândire spațială; activități remediale; evaluarea competențelor
1. Contextul și fundamentarea cercetării
Învățarea regulilor de reprezentare în proiecție ortogonală și în secțiune presupune corelarea formei tridimensionale a pieselor cu desenele bidimensionale. Elevul trebuie să anticipeze vizual rezultatul proiectării, să identifice vederile necesare și să aplice convențiile grafice specifice. Cercetările privind abilitățile spațiale arată că acestea pot fi dezvoltate prin instruire și exercițiu (Sorby, 2009; Uttal et al., 2013). De asemenea, principiile învățării multimedia susțin utilizarea atent structurată a reprezentărilor vizuale pentru explicarea proceselor complexe (Mayer, 2020).
În anul școlar 2024–2025, la clasa a IX-a, în cadrul capitolului „Reguli de reprezentare în proiecție ortogonală a pieselor”, am constatat că numeroși elevi întâmpinau dificultăți în alegerea și dispunerea proiecțiilor, precum și în înțelegerea reprezentării în secțiune. Explicațiile repetate consumau timp, iar ritmul activității era afectat inclusiv pentru elevii interesați de disciplină. Ca răspuns, au fost organizate activități remediale folosind reprezentări 3D, animații de rabatare și secționări animate. Scopul a fost transformarea unor operații abstracte de vizualizare spațială în succesiuni observabile, urmate de aplicarea regulilor în lucrări practice.
2. Scopul, obiectivele și ipotezele cercetării
Scopul cercetării a fost investigarea progresului înregistrat în înțelegerea și realizarea proiecțiilor ortogonale și a secțiunilor după introducerea unor activități remediale bazate pe reprezentări tridimensionale interactive.
Obiectivele au vizat: identificarea dificultăților inițiale; evaluarea gradului de realizare a obiectivelor înainte și după intervenție; analizarea progresului individual și colectiv; identificarea criteriilor la care s-au înregistrat cele mai importante îmbunătățiri.
Au fost formulate trei ipoteze: I1 – după intervenția remedială, gradul de realizare a obiectivelor crește; I2 – progresul este vizibil atât la proiecțiile ortogonale, cât și la reprezentarea secțiunilor; I3 – îmbunătățirile sunt mai pronunțate la criteriile care presupun înțelegerea relațiilor spațiale decât la cele privind convențiile grafice.
3. Metodologia cercetării
Cercetarea a avut un design de intervenție pedagogică cu măsurări repetate înainte și după activitățile remediale, fără grup de control separat. Au participat 24 de elevi de clasa a IX-a, în anul școlar 2024–2025. Evaluarea s-a realizat constant, prin lucrări practice de desen tehnic, pe baza unei grile cu obiective și criterii explicit definite.
Criteriile au urmărit: alegerea numărului de proiecții; alegerea proiecției principale; așezarea normală a proiecțiilor; utilizarea corectă a tipurilor de linii; alegerea planului de secțiune; indicarea planului de secțiune; reprezentarea secțiunii; hașurarea. Pentru fiecare elev, rezultatele au fost exprimate procentual, în funcție de gradul de realizare a obiectivelor evaluate.
Intervenția a inclus observarea pieselor tridimensionale, urmărirea formării proiecțiilor și a rabaterii planelor, precum și vizualizarea secționării. Activitățile au fost corelate cu explicațiile profesorului și cu realizarea desenelor de către elevi. Analiza a urmărit diferențele dintre evaluările anterioare și cele ulterioare intervenției, inclusiv prin testul t pentru eșantioane perechi și testul Wilcoxon. Pragul de semnificație a fost stabilit la p < 0,05.
4. Prezentarea, analiza și interpretarea rezultatelor
4.1. Evoluția generală
Înaintea intervenției, gradul mediu de realizare a obiectivelor a fost de 46,88%. După activitățile remediale, media a crescut la 81,46%, diferența fiind de 34,58 puncte procentuale. Toți cei 24 de elevi au înregistrat îmbunătățiri, cu progrese individuale raportate între 20 și 45 de puncte procentuale.
Compararea rezultatelor perechi a indicat o diferență semnificativă statistic: t(23) = 24,00, p < 0,001. Intervalul de încredere de 95% pentru progresul mediu a fost de 31,60–37,56 puncte procentuale; testul Wilcoxon a indicat, de asemenea, p < 0,001. Rezultatele susțin ipoteza I1, în sensul existenței unui progres după intervenție.
4.2. Analiza pe criterii
La alegerea numărului de proiecții, gradul mediu de realizare a crescut de la 48,13% la 81,04% (+32,92 puncte procentuale). Pentru alegerea proiecției principale, creșterea a fost de la 65,21% la 100% (+34,79 puncte procentuale). Cel mai mare progres s-a înregistrat la așezarea normală a proiecțiilor: de la 35,83% la 82,08% (+46,25 puncte procentuale).
La utilizarea tipurilor de linii, rezultatele au crescut de la 71,04% la 100% (+28,96 puncte procentuale). Alegerea planului de secțiune a evoluat de la 58,96% la 100% (+41,04 puncte procentuale), iar indicarea planului de secțiune de la 72,08% la 100% (+27,92 puncte procentuale). La reprezentarea secțiunii, media a crescut de la 48,13% la 82,08% (+33,96 puncte procentuale), iar la hașurare de la 72,08% la 100% (+27,92 puncte procentuale).
Creșterile constatate la toate criteriile susțin descriptiv ipoteza I2. Valorile de 100% reprezintă atingerea integrală a criteriilor în evaluările raportate, nu o afirmație despre stăpânirea permanentă a competențelor în orice context.
4.3. Interpretarea pedagogică
Cele mai mari progrese au apărut la așezarea normală a proiecțiilor și alegerea planului de secțiune, operații care solicită vizualizarea raporturilor dintre piesă, plane și reprezentarea grafică. Animațiile au făcut observabile etape care, în explicația statică, trebuie reconstruite mental. Această interpretare este compatibilă cu literatura privind dezvoltarea abilităților spațiale și învățarea multimedia (Sorby, 2009; Mayer, 2020).
Totuși, progresele procentuale depind și de nivelul inițial: criteriile cu valori deja ridicate aveau un spațiu mai redus de îmbunătățire. În consecință, ipoteza I3 este susținută numai parțial, la nivel descriptiv; datele nu demonstrează o superioritate statistică a progresului la toate competențele spațiale față de convențiile grafice.
5. Limitele cercetării
Cercetarea a cuprins un singur grup de 24 de elevi, fără repartizare aleatorie și fără grup de control. Progresul observat poate fi influențat atât de suportul 3D, cât și de exersarea suplimentară, explicațiile individualizate și familiarizarea cu sarcinile. Deși grila de evaluare a utilizat criterii tehnice explicite, aprecierea lucrărilor de către profesor poate introduce o componentă subiectivă. Nu a fost analizată păstrarea competențelor pe termen lung și nici transferul către alte domenii curriculare. Prin urmare, rezultatele descriu riguros evoluția grupului investigat, dar nu demonstrează un efect cauzal exclusiv al reprezentărilor 3D.
6. Concluzii și implicații pentru practica didactică
Activitățile remediale bazate pe reprezentări 3D interactive au fost urmate de o îmbunătățire substanțială a rezultatelor practice ale celor 24 de elevi: de la 46,88% la 81,46% din obiectivele realizate, în medie. Cele mai mari creșteri au vizat așezarea normală a proiecțiilor și alegerea planului de secțiune, două sarcini care solicită înțelegerea relațiilor spațiale.
Din perspectivă didactică, rezultatele recomandă utilizarea reprezentărilor dinamice ca resurse complementare explicațiilor și lucrărilor practice, nu ca substitut al desenării efective. Experiența intervenției a motivat profesorul să integreze ulterior suportul digital încă din etapa predării, pentru prevenirea dificultăților; eficiența acestei utilizări preventive rămâne o temă distinctă de cercetare, care necesită evaluări complete.
În ansamblu, studiul evidențiază valoarea intervenției remediale adaptate dificultăților reale ale elevilor și justifică investigarea în continuare a contribuției vizualizării tridimensionale la formarea competențelor de desen tehnic.
Bibliografie
Mayer, R. E. (2020). Multimedia Learning (3rd ed.). Cambridge University Press.
Sorby, S. A. (2009). Educational research in developing 3-D spatial skills for engineering students. International Journal of Science Education, 31(3), 459–480.
Uttal, D. H., Meadow, N. G., Tipton, E., Hand, L. L., Alden, A. R., Warren, C., & Newcombe, N. S. (2013). The malleability of spatial skills: A meta-analysis of training studies. Psychological Bulletin, 139(2), 352–402.