Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Теоретические предпосылки формирования готовности студентов оперировать пространственными объектами 15
1.1. Особенности геометро-графической подготовки студентов в условиях реализации компетентностного подхода 15
1.2. Трактовка понятия «готовность оперировать пространственными объектами» 26
1.3. Педагогические аспекты организации самостоятельной работы студентов 42
1.4. Применение квалиметрического подхода в сфере образования ... 46
1.5. Средства интенсификации самостоятельной работы студентов... 55
1.6. Модель организации геометро-графической подготовки студентов 74
1.7. Алгоритм организации геометро-графической подготовки студентов 81
Выводы по первой главе 95
Глава 2. Разработка организационно-методического обеспечения геометро-графической подготовки студентов с применением информационных технологий 98
2.1. Организационно-методическое обеспечение геометро-графической подготовки студентов 98
2.2. Опытно-поисковая проверка результативности внедрения новой методики организации геометро-графической подготовки для форми рования готовности студентов оперировать пространственными объектам 108
Выводы по второй главе 130
Заключение 132
Список литературы
- Трактовка понятия «готовность оперировать пространственными объектами»
- Применение квалиметрического подхода в сфере образования
- Организационно-методическое обеспечение геометро-графической подготовки студентов
- Опытно-поисковая проверка результативности внедрения новой методики организации геометро-графической подготовки для форми рования готовности студентов оперировать пространственными объектам
Трактовка понятия «готовность оперировать пространственными объектами»
Согласно положениям Концепции долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации на период до 2020 года, одной из целей Государственной программы развития образования является: обеспечение соответствия качества российского образования меняющимся запросам населения и перспективным задачам развития российского общества и экономики [161].
Качество подготовки современных специалистов определяется требованиями, приведенными в ФГОС ВПО, разработанных на основе компетентностного подхода к высшему профессиональному образованию [17]. Согласно этому подходу все составляющие образовательного процесса направлены на приобретение обучающимися компетенций, которые в дальнейшем позволят им находить креативные решения реальных профессиональных задач.
Вопросы организации учебной деятельности в высшей школе, основанной на принципах компетентностного подхода, рассматривали в Исследовательском центре проблем качества подготовки специалистов (В. И. Байденко, А. А. Вербицкий, И. А. Зимняя, А. С. Казурова, А. И. Субетто, Н. А. Селезнева, Ю. Г. Та-тур, И. В. Челпанов), а также А. С. Белкин, Н. Н. Курильченко, И. Я. Лернер, Г. М. Можаев, Г. М. Романцев, В. А. Федоров, И. С. Якиманская [17, 21, 37, 39, 79,83, 111, 115, 135, 183, 196,200,213,229].
В теории компетентностного подхода исследователями выделяются два ключевых понятия: компетенция и компетентность. Компетенция, по-мнению А. В. Хуторского, представляет собой объединенные качества личности (знания, умения, навыки, способы деятельности), необходимые для качественной продук 16 тивной деятельности по отношению к определенному кругу предметов и процессов [211]. Компетентность же определяется как владение человеком какой-либо компетенцией.
А. С. Белкин и В. В. Нестеров охарактеризовали компетентность как совокупность профессиональных и личностных качеств, которые обеспечивают эффективную реализацию компетенций [21].
Исходя из определений компетентностного подхода, компетентности и компетенций, можно сказать, что компетентностный подход к образованию - это путь от общего к частному, так как называются критерии результата процесса обучения, к которому нужно стремиться с помощью целей, содержания, организационного и технологического обеспечения процесса подготовки специалиста на основе выделения специальных, общих и ключевых компетенций, гарантирующих высокий уровень и результативность профессиональной деятельности.
В настоящее время исследователи все чаще выделяют и обосновывают необходимость рассмотрения компетентностей, характеризующих инженерное образование [13, 23, 40, 51, 143, 211]. При этом нет единого мнения в формулировке и определении таких компетентностей.
Некоторые авторы в своих исследованиях рассматривают инженерную компетентность, давая ей определение интегративного личностного качества, необходимого современному инженеру, т. е. выпускнику технического вуза, отмечая, что формирование инженерной компетентности является феноменом становления инженера [13, 23, 51, 211].
Е. В. Вехтер, С. И. Осипова и Е. Б. Ерцкина в инженерном образовании выделяют проектно-конструкторскую компетентность [40, 143]. Е. В. Вехтер отмечает, что это личностно-интегративная характеристика выпускника, проявляющаяся в способности и готовности к проектированию в условиях интенсивного развития техники и технологий с применением современных информационных технологий и средств проектирования [40].
О. В. Жуйкова отмечает, что в основе инженерной профессии лежат различные виды деятельности специалиста: исследование, проектирование, конструиро 17 вание, технологическая подготовка и производство изделия, его реализация. Каждый из этапов связан с разработкой и выполнением различных графических документов: эскизов, чертежей, схем, технологических карт и др. Соответственно, подготовка инженера-бакалавра в техническом вузе как специалиста, который поддерживает, эксплуатирует, модернизирует созданные объекты, процессы, изделия, должна охватывать весь цикл работ «от идеи до продукта». Каждый студент должен принимать активное участие во всех стадиях этого цикла, четко представлять производственный процесс и условия организации труда, понимать сущность технологического процесса. Что касается выпускника технического вуза, то он должен обладать такими профессиональными компетенциями, которые отражают профессиональные особенности его будущей деятельности [70].
Как отмечают И. А. Сергеева и А. В. Петухова, графическая подготовка студентов является важной составляющей технического образования [184]. Подчеркивая значимость графической составляющей инженерно-технического образования, некоторые авторы выделяют графическую компетентность [96, 97, 99, 144, 188]. Отмечается, что графическая компетентность является составляющей подготовки студентов технического вуза. П. А. Острожков наиболее полно раскрывает понятие графической компетентности, говоря, что она выступает предпосылкой к развитию научно-исследовательской деятельности, заключает в себе возможности для успешного решения профессиональных задач, опирается на развитое при помощи компьютерных технологий пространственное мышление и способствует развитию творческих способностей [144].
Е. П. Box, в целом, приводя аналогичное определение графической компетентности, также видит ее как часть графической подготовки, под которой она понимает интеллектуальную деятельность будущих инженеров, связанную с процессами пространственного мышления, направленную на усвоение национальных стандартов и правил выполнения чертежей, овладением умений и навыков применения их на практике [44].
Графическую подготовку часто характеризуют как компонент общепрофессиональной инженерной подготовки, который заключается в приобретении зна 18 ний, умений и навыков в области освоения способов создания, анализа, редактирования, хранения и применения графической информации, в том числе средствами современных технологий [66, 76, 93, 102, 120, 162, 215, 222].
Многие авторы рассматривают более узкое понятие «геометро-графическая подготовка», подразумевая изучение дисциплин геометро-графического блока, к которым относятся школьные дисциплины «Изобразительное искусство», «Геометрия», «Черчение», дисциплины высшей школы «Начертательная геометрия», «Инженерная графика», «Компьютерная графика», специальные дисциплины, связанные с работой над созданием или использованием готовых чертежей, выполнение выпускных квалификационных работ [9, 19, 58, 71, 176, 221]. Данное уточнение можно объяснить стремлением конкретизировать более широкое понятие «графическая подготовка» и ограничить его рамками применения чертежных инструментов и программ.
Дисциплины школьного курса представляют собой первую ступень в геометро-графической подготовке. При изучении предмета «Изобразительное искусство» обучающиеся знакомятся с такими понятиями, как «композиция», «тень», «перспектива», рассматривают состав и строение объемных тел, учатся создавать рисунок как основу для дальнейшего изучения технического рисунка и эскизиро-вания.
В рамках дисциплины «Геометрия» при изучении раздела «Стереометрия» формируются основы для изучения раздела «Аксонометрические проекции» дисциплины «Инженерная графика».
В процессе изучения предмета «Черчение» учащиеся знакомились с понятием «стандарты Единой системы конструкторской документации», основами и методами проецирования и созданием ортогонального чертежа, что позволяло создать условия для успешного изучения темы «Проекционное черчение» дисциплины «Инженерная графика».
Вторая ступень состоит из дисциплин высшей школы «Начертательная геометрия», «Инженерная графика» и «Компьютерная графика», являющихся объектом данного исследования. На третьей ступени происходит активное использование полученных знаний, умений и применение навыков в предпрофессиональной деятельности студентов.
Основываясь на вышесказанном, можно сказать, что в рамках данного исследования геометро-графическая подготовка - это изучение дисциплин «Начертательная геометрия», «Инженерная графика» и «Компьютерная графика», направленное на усвоение правил выполнения чертежей и национальных стандартов, освоение умений и навыков применения их на практике.
Изучение геометро-графических дисциплин направлено на формирование графической культуры выпускника. Существует много вариаций определения графической культуры, в рамках данной работы обратимся к исследованию Л. В. Брыковой, которая делает следующие выводы [34]: - это базовое, интегральное качество личности инженера; - это результат профессиональной подготовки, включая профессиональное становление, обучение и воспитание; - уровень сформированности графической культуры определяется содержанием и структурой образовательного процесса учебной организации; содержание и структура образовательного процесса зависят от того, какой мы хотим видеть графическую культуру будущего инженера; - феномен графической культуры обусловлен действием общих, особенных и единичных требований к профессионализму инженера, его сущность и структура определяются сформированностью у выпускника технического вуза комплекса качеств, отвечающих требованиям, целям, задачам и характеру его профессиональной деятельности.
Применение квалиметрического подхода в сфере образования
Как уже отмечалось, самостоятельная работа студентов в современной высшей школе становится основой образовательного процесса. По некоторым оценкам, доля самостоятельной работы увеличилась до 60-70 % [133, 150]. Исследователи предлагают различные методы интенсификации самостоятельной работы студентов, т. е. ее активного включения в образовательный процесс: - методы активного обучения (технология «жужжащих» групп, игровое проектирование, игры-«катастрофы», деловые игры и др. [73, 147]; - применение презентаций [183]; - применение рабочих тетрадей [20, 24, 36, 225]; - применение электронных курсов [25, 133, 150]. У методов активного обучения исследователи выделяют недостатки, основными из которых можно назвать [140, 204]: - относительная сложность подготовки и проведения для преподавателя, большие затраты учебного времени; - сложность соотнесения игрового пространства с реалиями жизни; - отсутствие стандартного, четкого алгоритма проведения мероприятия; - сложность при проведении объективной оценки.
В условиях дефицита аудиторного времени, выделяемого для изучения геометро-графических дисциплин, и большого объема информации, сложного для самостоятельного изучения, требующего разъяснения преподавателя, применение методов активного обучения представляется как вспомогательное средство, не способное заменить классические формы обучения.
С развитием информационных технологий и оснащением учебных помещений специальным оборудованием стало актуальным применение презентаций. Мультимедийная презентация представляет собой сочетание цвета, гипертекстовых ссылок, компьютерной анимации, графики, видео, музыки. Кроме того презентация имеет структуру, организованную для удобного восприятия информации [224].
И. Н. Семенова и А. В. Слепухин выделяют особый вид презентаций - визуально-разъяснительные, где присутствуют особенности: вербальная лаконичность, фрагментарность представления информации, символичность, целевая анимация и цветодинамика, наличие управляющих символов [183]. В процессе создания презентации выделяется несколько этапов [191]:
Подготовка презентации. На данном этапе происходит постановка общих (информирование, убеждение, развлечение) и поддерживающих целей, дополняющих и конкретизирующих общую; построение концепции сообщения; выбор структуры выступления; введение и заключение; подбор и поиск материалов для презентации; выбор средств и приемов проведения презентации; подготовка мультимедийной информации. Процесс презентации. Предполагается четкое начало презентации и установление зрительного контакта с аудиторией; включает в себя основную часть презентации и заключение.
Результат презентации. Проводится оценка достижения поставленной цели. Как отмечает О. В. Жуйкова, «использование электронных презентаций при изучении графических дисциплин позволяет значительно повысить информативность и эффективность материала, способствует увеличению его динамизма и выразительности» [72, с. 45].
Одним из средств интенсификации самостоятельной работы студентов является применение рабочих тетрадей. Некоторые исследователи отмечают, что задания, особым образом выстроенные в таких рабочих тетрадях, являются наиболее эффективным методическим приемом, позволяющим сформировать у обучающихся приемы умственной деятельности [24, 88, 217]. Цель использования рабочих тетрадей в учебном процессе: обеспечение качественного усвоения учебного материала; выработка умений и навыков учебной деятельности; формирование навыков самостоятельной работы; активизация учебно-познавательной деятельности [217].
Вопросами использования рабочих тетрадей в процессе подготовки специалистов в вузе в разное время занимались А. Барон, С. А. Богатенков, Н. А. Василькова, Г. И. Голобокова, Н. Е. Эрганова [20, 36, 50, 225]. Т. Г. Плохотнюк дает следующее определение рабочей тетради: «это особый вид учебно-методического пособия, предназначенного для работы студентов, как на лекции и практическом занятии, так и для самостоятельной подготовки, в котором соединяется изложение основных положений курса с выработкой общих и профессиональных компетенций студента» [153, с. 8].
В качестве уточнения служит определение Е. В. Белоруссовой: это пособие с печатной основой для работы на содержащихся в нем заготовках; используется для увеличения объема практической деятельности и разнообразия форм и содержания работы, а также видов деятельности студентов [24]. Выделяются различные типы рабочих тетрадей [50, 153, 225]:
1. Тренинговая тетрадь. Задания ориентированы на терминологический, хронографический и понятийный материал, предусмотрена работа с тестами и картами. Выполнение упражнений и заданий не занимает много времени, поэтому целесообразно использовать такую тетрадь при текущем закреплении материала во время занятий или для текущего контроля знаний, умений и навыков студентов.
2. Тетрадь на основе принципов графического моделирования с рисуночно-знаковыми, познавательными заданиями. Такие задания понимаются как определенные учебные ситуации, требующие от студента активизации всех познавательных процессов: мышления, воображения, памяти, внимания и др. При разработке таких заданий в основном применяются рисунки, макеты, натуры, символы в процессе их графического моделирования. Эти тетради используются при подготовке домашних заданий, на занятиях при решении проблемных ситуаций.
3. Тетрадь-хрестоматия служит дополнением к учебнику. Содержит текст, источники, аналитические и практические данные, фрагменты художественной и научно-популярной литературы. Возможно применять на занятии, но следует учитывать, что временные затраты увеличиваются, а учебный процесс становится однообразным, что нежелательно. В связи с этим использование данной рабочей тетради рационально при внеаудиторной самостоятельной работе.
4. Семиотико-семантическая тетрадь, основанная на сочетании рисунков, схем, символов, моделей со смысловыми интеллектуальными задачами преобра зующего и творческого уровня. Выделяются следующие виды познавательных за дач: задача-противоречие, задача-прогноз, задача-альтернатива, задача на поиск не достающих данных, задача-размышление, задача-фантазия и др. Тетрадь данного типа эффективна для развития творческих способностей студентов. Работа с ней не требует значительных временных затрат и ее можно применять на занятиях, а также при подготовке домашнего задания.
Организационно-методическое обеспечение геометро-графической подготовки студентов
Стоит отметить, что студенты, не сумевшие указать какие-либо преимущества или недостатки, в процессе обучения регулярно задавали вопросы по работе с электронными курсами, многие из которых можно объяснить отсутствием адаптированного руководства пользователя, предназначенного для студентов, впервые начинающих изучать какую-либо дисциплину с применением электронного курса.
На этом же этапе работы с электронными курсами стало очевидным, что на начальном периоде каждый год необходимо проводить групповые консультации, направленные на объяснение целей, задач и функций подобных курсов, рассказывать о наиболее часто возникающих проблемах и вопросах, чтобы у студентов изначально не возникало негативного впечатления по отношению к тому, что электронный курс - навязанный сверх нормы и не обязательный вид нагрузки, а не форма организации обязательной самостоятельной работы, призванная облегчить процесс геометро-графической подготовки.
Опытно-поисковая проверка результативности внедрения новой методики организации геометро-графической подготовки для формирования готовности студентов оперировать пространственными объектами Экспериментальная выборка, включающая студентов первого курса, составила 283 человека. Опытно-поисковая работа включала три этапа: два констатирующих и формирующий. Целью констатирующих этапов являлось: - выявление базового уровня знаний по предмету «Черчение» после окончания общеобразовательной школы; - выявление уровня сформированное готовности студентов оперировать пространственными объектами после изучения дисциплин геометро-графического блока в течение года.
Следует отметить, что графическая грамотность, формируемая в общеобразовательной школе, была направлена на формирование готовности школьников распознавать в окружающих их предметах геометрические тела, оперировать абстрактными понятиями геометрических фигур, таких как прямоугольник, окружность, призма, пирамида, цилиндр, конус и т. д. [72].
Вместе с тем, в современных условиях обозначились проблемы, описанные в первой главе. В результате студенты технических вузов вынуждены начинать изучение предметов блока геометро-графических дисциплин со знакомства с положениями, ранее преподававшимися в общеобразовательной школе, что приводит к нерациональной организации учебного процесса [170].
В рамках первого констатирующего этапа в 2009/10 учебном году на кафедре «Графика» в ФГБОУ ВПО «Уральский государственный университет путей сообщения» 58 студентов первого курса специальности 270102 «Промышленное и гражданское строительство» прошли тестирование в начале и в конце изучения курса геометро-графических дисциплин, состоящего из «Начертательной геометрии», «Инженерной графики» и «Компьютерной графики». При тестировании применялся тест В. Серебрякова [185], представленный в двух вариантах по 70 заданий и рассчитанный на выполнение за 50 минут.
В течение двух семестров при преподавании дисциплин нововведений не применялось. В рамках аудиторной работы действовала рейтинговая оценка деятельности студентов, во время аудиторной работы проводилось промежуточное тематическое и контрольное тестирования по заданиям, разработанным коллективом кафедры [88, 94]. Самостоятельная работа студентов состояла из решения домашних задач и выполнения расчетно-графических работ.
При оценивании результатов тестирования использовалась критерии оценки, приведенные в первой главе. Из диаграммы видно, что спустя год изучения дисциплин, направленных на формирование готовности оперировать пространственными объектами, средний прирост по группе составил 3,2 % (максимальный результат получил один студент во время второго тестирования). Другими словами, полученные результаты не отвергают высказываний ученых о том, что независимо от первоначального результата при систематическом изучении теоретической части и освоении практических навыков после изучения геометро-графических дисциплин уровень сформированное готовности оперировать пространственными объектами повысится, но и столь малая результативность не может стать показателем качественной геометро-графической подготовки студентов.
В рамках второго констатирующего этапа опытно-поисковой работы было принято решение внести следующие изменения: сократить количество заданий в тесте и время, отводимое на процедуру тестирования. При этом авторы руководствовались положениями, представленными А. Н. Майоровым, а также А. И. Бу-равлевым и В. Ю. Переверзевым, которые считают, что оптимальное количество заданий в тесте должно быть от 30 до 50, а время тестирования - до 40 минут [35, 122]. В это же время были изменены некоторые формулировки заданий, чтобы сделать их максимально лаконичными и понятными для студентов.
Одним из положений квалиметрического подхода является создание условий для обратной связи со студентами во время изучения дисциплины (тестирование, анкетирование, опросы и пр.) для возможности корректировки применяемых педагогических технологий, методов и приемов. В связи с этим из предлагаемой методики В. Серебрякова было скомпоновано три варианта тестов по 48 заданий на 40 минут для трехкратного тестирования (включили промежуточное), чтобы по канонам квалиметрического подхода иметь возможность своевременной корректировки применяемых педагогических технологий. Таким образом, первое тестирование проходило, как и прежде, на первом занятии учебного года, второе тестирование - на первом занятии второго семестра, это же было и первое занятие по инженерной графике, третье тестирование - на последнем занятии учебного года. На данном этапе исследования в тестировании приняли участие 56 студентов первого курса специальности 270102 «Промышленное и гражданское строительство» (рисунок 10). Г"
Опытно-поисковая проверка результативности внедрения новой методики организации геометро-графической подготовки для форми рования готовности студентов оперировать пространственными объектам
На формирующем этапе рассматривались результаты тестирования 65 студентов направления подготовки 270800 «Строительство». Из графиков видно, что результаты первого тестирования сопоставимы с результатами первого тестирования на констатирующих этапах. Увеличение среднего по группе уровня сформированное готовности оперировать пространственными объектами составило 27 %.
Выводы по второй главе
1. На основе разработанных модели и алгоритма была разработана и внедрена новая система организации геометро-графической подготовки студентов бакалавриата с применением электронной обучающей среды MOODLE для интенсификации их самостоятельной работы. Электронные курсы рассматривались как средство организации и контроля самостоятельной работы студентов, позво 131 ляющее проводить ее объективную оценку с точки зрения регулярности, активности и результативности.
2. Разработан инструментарий для формирования и оценки готовности студентов оперировать пространственными объектами, состоящий из электрон ных курсов, сборников разноуровневых профессионально-ориентированных зада ний, рабочей тетради, модифицированного теста. Применение данного инструментария позволило реализовать личностно-ориентированное обучение, направленное на дифференциацию заданий по сложности на основании результатов входного или текущего контроля.
3. Результаты опытно-поисковой работы по реализации новой системы ор ганизации геометро-графической подготовки студентов бакалавриата в учебном процессе ФГБОУ ВПО «Уральский государственный университет путей сообще ния» свидетельствуют о ее результативности, обеспечении повышения качества геометро-графической подготовки. Современные требования к подготовке инженера внесли изменения в структуру и содержание его геометро-графической подготовки, для обеспечения качества которой необходимо внедрение информационных технологий в проектирование учебного процесса и обучение студентов дисциплинам геометро-графического блока.
Обобщая результаты проведенного теоретического и опытно-поискового исследования проблемы формирования готовности студентов оперировать пространственными объектами, можно сделать следующие выводы:
1. Актуальность проблемы формирования готовности студентов оперировать пространственными объектами в рамках их геометро-графической подготовки в техническом вузе определяется социальной потребностью в подготовке конкурентоспособных инженеров, обладающих высоким уровнем графической грамотности; особенностью геометро-графической подготовки студентов и ее планируемых результатов в условиях компетентностного подхода; индивидуальными особенностями и интересами обучающихся, а также методологическими подходами к проектированию учебно-методического обеспечения процесса индивидуализации геометро-графической подготовки.
2. В результате исследования с позиций профессиональной педагогики уточнено понятие «готовность студентов оперировать пространственными объектами» как интегративное качество личности студента технического вуза, позволяющее трансформировать созданный образ, адаптировать его к определенным внешним условиям, представлять двухмерное изображение созданного образа на основе трехмерной модели или, наоборот, по двухмерному изображению создавать трехмерную модель.
3. Предложено дополнить перечень компетенций, формируемых в процессе геометро-графической подготовки, готовностью оперировать пространственными объектами.
4. Конкретизированы темы дисциплин геометро-графического блока, непосредственно определяющие необходимость оперирования пространственными объектами.
5. Разработана и реализована система подготовки согласно структурной модели организации геометро-графической подготовки студентов, направленная на формирование готовности студентов оперировать пространственными объектами путем интенсификации их самостоятельной работы. Модель построена на принципах системности, интегративности, интерактивности, индивидуализации, профессиональной направленности обучения, мотивации, самоорганизации и содержит три блока: теоретико-методологический, технологический, диагностический.
6. Выявлено, что при интенсификации самостоятельной работы студентов средствами информационных технологий происходит повышение качества их аудиторной работы и геометро-графической подготовки в целом.
5. Разработан инструментарий для формирования и оценки готовности студентов оперировать пространственными объектами, состоящий из электронных курсов, сборников разноуровневых профессионально-ориентированных заданий, рабочей тетради, модифицированного теста.
6. Результаты опытно-поисковой работы по реализации новой системы организации геометро-графической подготовки студентов бакалавриата в учебном процессе ФГБОУ ВПО «Уральский государственный университет путей сообщения» свидетельствуют о ее результативности в формировании готовности оперировать пространственными объектами, обеспечении повышения качества геометро-графической подготовки в целом.
Проведенное исследование не претендует на исчерпывающую полноту разработки проблемы, возможные направления ее дальнейшего изучения могут быть связаны с выявлением, определением и обоснованием научно-теоретических и методических оснований возможности использования разработанной системы организации геометро-графической подготовки, при соответствующей адаптации, на других направлениях высшего технического образования, в образовательных организациях системы среднего профессионального образования, а также в профильных классах общеобразовательных школ.