Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Теоретические основы исследования процесса формирования технического мышления 10
1.1. Анализ деятельности и профессионально важных качеств личности инженера 10
1.2. Структурно-функциональные особенности технического мышления 30
1.3. Закономерности интеллектуального развития личности в студенческом возрасте 44
Выводы по главе 1 64
Глава 2. Исследование уровня сформированности технического мышления студентов агроинженерного вуза 67
2.1. Методика исследования 67
2.2. Динамика уровня технического мышления 70
2.3. Осознанность студентами и преподавателями процесса формирования технического мышления 84
Выводы по главе 2 102
Глава 3. Моделирование процесса формирования технического мышления студентов агроинженерных вузов 104
3.1. Система способов формирования технического мышления будущих инженеров 104
3.2. Модель процесса формирования технического мышления студентов агроинженерных вузов 136
3.3. Условия реализации модели формирования технического мышления студентов 165
Выводы по главе 3 172
Заключение 176
Список литературы 178
Приложения 198
- Анализ деятельности и профессионально важных качеств личности инженера
- Методика исследования
- Система способов формирования технического мышления будущих инженеров
Введение к работе
Актуальность исследования. Все возрастающая техническая сложность средств производства предъявляет высокие требования к профессиональным интеллектуальным качествам инженера и к его творческим способностям. Техническое мышление является профессионально важным видом мышления инженера. Сформированность этого вида мышления и успешность инженера в будущей профессиональной деятельности во многом определяются качеством образовательного процесса на этапе профессиональной подготовки в вузе. Ориентация образования на развитие личности связана с созданием условий для раскрытия и формирования индивидуальности обучающегося, его качеств как субъекта социальной, профессиональной и интеллектуальной активности. Поэтому все большую актуальность в настоящее время приобретают исследования путей профессионального становления личности в процессе подготовки в вузе, и в частности, возможностей формирования профессионально важного для будущих инженеров вида мышления.
Проблема исследования. Техническое мышление привлекало к себе пристальное внимание педагогов и психологов уже на этапе становления, а тем более в процессе развития инженерного образования (Т. Рибо, П.К. Энгельмейер, П.М. Якобсон, Дж. Диксон и др.). Исследования Б.Ф. Ломова, В.П. Зинченко, В.А. Моляко, Т.В. Кудрявцева, Э.Ф. Зеера, Г.С. Альтшуллера, СМ. Василейско-го, В.И. Качнева, И.С. Якиманской и других ученых позволили выделить техническое мышление, установить его» структуру, обосновать его самостоятельность и наметить пути формирования. Однако при рассмотрении проблем формирования технического мышления психологи и педагоги решали в основном частномето-дические задачи: формирование технического мышления студентов инженерно-педагогического факультета при изучении курса физики (Е.Ф. Коваленко); совершенствование графической подготовки будущего инженера (В.Л. Куровский); развитие технического творчества будущих учителей предмета «технология» (А.И. Влазнев); исследование развивающего техническое мышление эффекта таких способов воздействия на обучающихся, как обобщенная инструкция для тру-
4 довых заданий (Р.А. Пономарева, Е.В. Гурьянов), учебный эксперимент (СМ. Василейский), анализ и обсуждение рационализаторских предложений (В. Блейхер, Н. Старшинов), чтение технического текста (Д. Хамблин), решение конструкторско-технологических задач разных видов (Т.В. Кудрявцев, И.С. Якиманская) и др. Система формирования творческого инженерного мышления в процессе изучения курса «Детали машин» предложена М.М. Зиновкиной.
Проведенный анализ позволяет констатировать, что в настоящее время недостаточно полно разработана теория формирования технического мышления студентов инженерных вузов. Необходима система, которая позволит аккумулировать уже известные способы формирования технического мышления и обеспечит возможность комплексного и целенаправленного их использования в практике учебно-воспитательного процесса агроинженерного вуза для формирования профессионально важного вида мышления будущих инженеров.
Таким образом, сложилось противоречие между признанием необходимости совершенствовать в современном вузе интеллектуальную подготовку будущих инженеров в целом и неразработанностью научно обоснованной системы формирования технического мышления студентов, в частности.
Проблема исследования состоит в выявлении педагогических условий эффективного формирования технического мышления в процессе профессиональной подготовки будущих инженеров.
Объект исследования - профессиональная подготовка студентов агроин-женерных вузов.
Предмет исследования — формирование технического мышления студентов агроинженерных вузов.
Цель исследования — разработать модель формирования технического мышления студентов инженерных специальностей вузов и механизм ее реализации в условиях агроинженерного вуза.
Гипотезу исследования составили следующие предположения.
Формирование технического мышления студентов агроинженерных вузов будет более эффективным, если:
моделирование процесса формирования технического мышления будет осуществляться согласно научным представлениям о его структуре и качественных характеристиках, на основе научно обоснованных способов его формирования;
изучение дисциплин, актуализирующих техническое мышление, будет организовано в соответствии с моделью, в которой компоненты структуры педагогического процесса раскрываются с помощью действий, необходимых для организации формирования технического мышления;
в качестве критериев уровня сформированности технического мышления могут выступать такие его характеристики, как интегративность, оперативность, уровень творчества и рефлексивность;
-механизм реализации модели формирования технического мышления будет направлен на обеспечение осознанности этого процесса всеми его участниками, включая студентов, что станет возможным при условии четкого распределения функций по формированию технического мышления между разными организационными уровнями педагогического коллектива, психологической службы и курсами повышения квалификации преподавателей.
Задачи исследования были определены в соответствии с целью и выдвинутой гипотезой:
Провести анализ научных представлений о техническом мышлении и уточнить его место и роль в профессиональной деятельности инженера.
Проанализировать состояние проблемы формирования технического1 мышления студентов в психолого-педагогической теории и практике агроинже-нерного вуза.
Обобщить и систематизировать научно обоснованные способы формирования технического мышления в соответствии с его структурой и качественными характеристиками.
Разработать модель формирования технического мышления студентов аг-роинженерных вузов.
5. Разработать механизм реализации модели формирования технического мышления студентов в учебном процессе агроинженерных вузов. Методологической основой исследования являются:
фундаментальные работы, посвященные современным тенденциям развития профессионального образования (С.Я. Батышев, Э.Ф. Зеер, П.Ф. Кубрушко, B.C. Леднев, В.А. Поляков, И.П. Смирнов, Е.В. Ткаченко, В.А. Федоров и др.);
положения о сущности технического мышления и технического творчества (Г.С. Альтшуллер, В.И. Качнев, Т.В. Кудрявцев, И.С. Якиманская и др.);
системный подход и методы моделирования (В.П. Беспалько, Н.В. Кузьмина, И.Я. Лернер, П.И. Пидкасистый, М.Н. Скаткин, И.Ф. Харламов и др.),
современные теории совершенствования профессионального обучения (Е.В. Бондаревская, А.А. Вербицкий, В.В. Давыдов, А.В. Дружкин, И.А. Зимняя, Г.Л. Ильин, A.M. Матюшкин, М.И. Махмутов, СЕ. Шишов и др.),
теории профессиональной деятельности и подготовки инженера (Р.В. Габдре-ев, М.М. Зиновкина, В.А. Моляко, М.К. Тутушкина, Э.С. Чугунова и др.).
Методы исследования: теоретико-методологический анализ психолого-педагогической литературы по проблеме исследования; сравнительный анализ; моделирование; анкетирование студентов и преподавателей; метод экспертных оценок; тестирование (стандартизованный тест Беннета «Оценка уровня развития технического мышления» в рамках лонгитюдного исследования и метода среза; опросник Йовайши, позволяющий оценить склонность студентов к различным сферам профессиональной деятельности); методы математической статистики (описательной и корреляционной).
Этапы и база исследования. Исследование проводилось на базе Московского государственного агроинженерного университета имени В.П. Горячкина (МГАУ) в три этапа с 2001 по 2007 год:
Первый этап (2001—2002) — подготовительный: изучалась литература по проблеме исследования, определялись методологические предпосылки, цели и задачи научного поиска, формулировалась гипотеза и разрабатывалась программа исследования.
Второй этап (2003—2004) — основной: осуществлялся сбор эмпирических данных, их обработка и анализ. На основе накопленного материала проводилось теоретическое обоснование и конструирование системы способов формирования технического мышления студентов.
Третий этап (2005-2007) - заключительный: разрабатывались модель формирования технического мышления и рекомендации по ее реализации в учебном процессе агроинженерного вуза. Осуществлялось оформление работы.
Научная новизна результатов исследования заключается в следующем:
выявлена динамика формирования технического мышления будущих инженеров при традиционном обучении в агроинженерном вузе;
систематизированы способы формирования технического мышления будущих инженеров в соответствии с его структурой и качественными характеристиками;
разработана модель формирования технического мышления студентов аг-роинженерных вузов, включающая целевой, содержательный, технологический и оценочно-результативный компоненты, и определен механизм ее практической реализации.
Теоретическая значимость исследования:
-уточнены представления о специфических особенностях технического мышления;
-обобщены и систематизированы научно обоснованные представления о путях и способах формирования технического мышления-будущих инженеров;
- теоретически обоснованы модель формирования технического мышления
студентов и условия ее реализации в агроинженерных вузах;
-в целом усовершенствована теория формирования технического мышления студентов агроинженерных вузов, что расширяет дидактические основы подготовки будущих инженеров.
Практическая значимость исследования состоит в том, что представленная модель формирования технического мышления студентов агроинженерных вузов может быть использована при разработке государственных образователь-
8 ных стандартов, способствует развитию профессиональной компетентности педагогических коллективов агроинженерных вузов и создает предпосылки для разработки современных программ повышения психолого-педагогической квалификации преподавателей технических дисциплин. Разработанные в ходе исследования рекомендации по формированию технического мышления используются в работе преподавателей МГАУ и психологической службы МГАУ, а также на курсах повышения квалификации преподавателей. Результаты исследования могут быть использованы также в технических вузах другого профиля. Основные положения, выносимые на защиту
В структуре технического мышления выделяются взаимосвязанные компоненты: понятийный, образный и действенный. Действенный компонент характеризуется следующими качествами: интегративность, оперативность, уровень творчества и рефлексивность, которые могут выступать критериями оценки уровня сформированности данного вида мышления у будущих инженеров.
Содержательной основой для разработки конкретных программ педагогических воздействий, обеспечивающих эффект развития технического мышления студентов, является система способов формирования компонентов технического мышления (понятийного, образного и действенного) и его качественных характеристик (интегративности, оперативности, необходимого уровня творчества и рефлексивности).
Модель формирования технического мышления включает целевой, содержательный, технологический и оценочно-результативный компоненты, для которых разработана совокупность организационно-методических действий, обеспечивающих целенаправленное и эффективное формирование технического мышления.
Деятельность вуза по формированию технического мышления может быть эффективной только при обеспечении четкой координации действий всех участников процесса. Механизм реализации предусматривает распределение функций педагогического коллектива на разных уровнях его организации, включая психологическую службу вуза и курсы повышения квалификации преподавателей. При этом
9 ключевым фактором является осознанность процесса формирования технического мышления всеми его участниками, в том числе и студентами.
Достоверность результатов исследования обеспечивается методологической обоснованностью теоретических положений; применением комплекса методов, адекватных цели и задачам исследования; многочисленностью и разнообразием источников по теме исследования, апробацией и внедрением результатов работы.
Апробация и внедрение результатов исследования. Основные положения и результаты исследования опубликованы автором в статьях, докладывались и обсуждались на международных и межвузовских научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава Московского государственного агроинженерного университета имени В.П. Горячкина (Москва, 2002-2007). Разработаны и внедрены в МГАУ рекомендации для преподавателей по формированию технического мышления будущих инженеров.
Анализ деятельности и профессионально важных качеств личности инженера
Проблема становления личности профессионала является традиционной для отечественной и зарубежной науки. Исследования в области данной проблематики вызваны тем, что практика профориентации, профотбора и профессиональной подготовки требуют соответствующего научного обеспечения. Суть проблемы заключается в соотнесении требований к личности профессионала, обусловленных спецификой профессиональной деятельности, с одной стороны, и личностных особенностей субъекта этой деятельности с другой. Таким образом, практический интерес исследователей сконцентрирован на выделении системы профессионально важных качеств и последующем подборе адекватного методического инструментария для диагностики как базовых, так и динамических особенностей личности потенциальных профессионалов (школьников, абитуриентов, студентов).
Основополагающим для отечественной психологической науки является положение о том, что деятельность играет ведущую роль в развитии, становлении, формировании личности. Взаимодействие личности и деятельности проявляются во взаимной адаптации, приспособлении компонентов личностной и деятельно-стной структур. Мы можем наблюдать и фиксировать процесс «обеспечения достаточно надежного поведения индивида в конкретных и типичных жизненных и профессиональных условиях, что определяет формирование устойчивых черт личности, характерных, в частности, для ведущего вида деятельности [21, с.4]. Таким образом, деятельностные факторы выступают в качестве требований к личности, стимулов развития личности и критериев оценки уровня ее подготовленности к профессиональной деятельности.
В отечественной науке имеется немало работ, посвященных обоснованию общих подходов к решению проблемы становления личности профессионала и изучению отдельных аспектов этой проблемы [1, 12, 13, 21, 74, 98, 99, 151 и др.]. Причинами усиления интереса к проблеме формирования личности профессионала в последние годы являются следующие обстоятельства:
1. Современный этап развития нашего общества, происходящие в нем политические и социально-экономические преобразования, неизбежный и закономерный рост научно-технического прогресса, повсеместная технико-технологическая реорганизация производства предъявляют новые требования к подготовке специалистов с высшим образованием. Данная тенденция влечет за собой изменение социального заказа на квалифицированный труд в народном хозяйстве страны и соответственно на труд инженера. Это требует существенных изменений в подготовке специалиста: интенсификации и тех-нологизации образования, ориентирования на непрерывность и самостоятельность образовательного процесса, профессионально-личностную успешность, межотраслевую мобильность, гуманистическую направленность. Студент должен получить такое базовое профессиональное образование, которое позволит ему относительно легко осваивать постоянно расширяющиеся горизонты своей будущей профессии.
2. Увеличивается количество исследований в области психологии личности, ее развития и становления, проблем самоопределения, ее жизненного и профессионального пути, генезиса мотивационно-потребностной сферы, способностей и т.д.
3. Развиваются гуманистические тенденции в области образования; в том числе и профессионального.
Проблема профессионального становления личности является комплексной. Содержательно в ней можно выделить физиологические, медицинские, психологические, педагогические, профессиональные и другие аспекты. В педагогическом плане — это проблема формирования профессиональной деятельности в процессе профессионализации в зависимости от особенностей личности, а также проблема развития личности (ее мотивов, интересов, способностей, профессионально важных качеств и т.д.) на различных этапах профессионального пути.
Любая профессиональная деятельность имеет свое содержание и определяется законами организации и осуществления деятельности. Прежде чем выделить отличительные характеристики инженерной деятельности, рассмотрим основные компоненты деятельности вообще и трудовой в частности.
В отечественной психологии разработан ряд плодотворных концепций деятельности и методологических подходов к ее изучению. Это работы общетеоретического плана [1, 8, 9, 88, 89, 107, 108, 109, 110, 135, 163, 164, 165, 166, 180, 181, 202, 203]; исследования, раскрывающие психофизиологическую сущность трудовой деятельности [9, 29, 66, 142, 143, 169 по 127]; исследования, выполненные в русле психологии труда и инженерной психологии [43, 66, 67, 68, 72,112, 113, 150].
«Деятельность — это специфическая форма общественно-исторического бытия людей, состоящая в целенаправленном преобразовании ими природной и социальной действительности. Любая деятельность, осуществляемая субъектом, включает в себя цель, средство процесс преобразования и его результат. При выполнении деятельности существенно меняется и развивается сам ее субъект» [54,с.З].
Методика исследования
Цель эмпирической части исследования — изучение динамики уровня сформированности технического мышления студентов в процессе их обучения и представлений преподавателей и студентов о ключевых моментах формирования технического мышления будущих инженеров.
Восхождение человека к профессионализму - это целостный непрерывный процесс становления личности профессионала, начинающийся с момента выбора профессии. Исходя из логики данного утверждения, основную массу участников исследования составили студенты: начиная с тех, кто только осуществил свой профессиональный выбор и находится на исходном этапе становления профессионализма (1 год обучения в вузе), заканчивая теми, кто уже должен был получить достаточно полное представления о получаемой профессии и столкнулся с различными сложностями профессионализации (4 курс). Студенты, обучающиеся на пятом курсе, не вошли в данную выборку по организационным причинам.
Местом проведения эмпирической части исследования был выбран Московский государственный агроинженерный университет, в состав которого входят сугубо инженерные факультеты (факультет процессов и машин, факультет технического сервиса в АПК и энергетический факультет) и факультеты, готовящие специалистов по сдвоенным специальностям, а именно; инженерно-экономический и инженерно-педагогический- факультеты. Студенты последних двух факультетов изучают технические дисциплины (в соответствии с учебным планом) в меньшем объеме, чем первых трех факультетов.
Чтобы получаемая информация не была односторонней, т.е. полученной только от одного из субъектов процесса обучения (студентов), было решено собрать и проанализировать мнения по этим же вопросам второго субъекта — преподавателей. В исследовании они выступили в роли «эталонной» группы. Так как преподаватели являются профессионалами в данной деятельности (обладают глубокими общенаучными, техническими и технологическими знаниями), очень важно знать их мнения о содержании понятия «техническое мышление», о степени сформированности этого вида мышления у студентов, о динамике профессионально важного вида мышления в процессе изучения студентами технических дисциплин.
Таким образом, участников исследования можно было разделить на три группы: студенты ф-тов ПРиМА, ТСвАПК и энергетический (1-4 курс), студенты ф-тов ИПФ и ИЭФ (1-4 курс) и преподаватели, работающие на различных факультетах.
Поскольку эмпирическое исследование имело в большей степени поисковый и описательный характер, оно не предварялось выдвижением конкретных гипотез-следствий, требующих непосредственной (прямой) верификации. Учитывая сложность и многогранность изучаемой проблематики, мы выделили основные направления проводимого исследования.
Во-первых, нас интересовало отношение студентов различных факультетов (с различной степенью глубины инженерной подготовки) к техническому мышлению как к профессионально важному виду мышления:
- понимание термина «техническое мышление»;
- самооценка уровня сформированности ТМ;
- осознание (как осознают) процесса формирования ТМ в ходе высшего инженерного образования.
Во-вторых, нас интересовало мнение преподавателей о ТМ как о; профессионально важном виде мышления:
- субъективное содержание понятия «техническое мышление»;
- оценка степени сформированности ТМ у студентов на разных этапах изучения технических дисциплин;
- определение наиболее эффективных методов психолого-педагогического воздействия, направленных на развитие ТМ будущих инженеров.
В-третьих, нам было важно определить уровень сформированности ТМ у студентов разных курсов, изучить динамику этого уровня и разных факультетов и установить причины, определяющие эту динамику. В качестве таких причин было проанализировано следующие факторы:
- влияние пола (тендерный признак);
- влияние уровня успеваемости по учебным предметам, актуализирующим техническое мышление;
- влияние склонностей студентов к различным видам деятельности;
- влияние уровня осознания обучающимися склонности к техническим видам деятельности.
Все это необходимо было знать для создания системы формирования технического мышления студентов при получении ими высшего технического образования.
В эмпирическом исследовании, проводившемся в 2002-2005 годах на базе МГАУ им. В.П. Горячкина, в общей сложности приняло участие 2478 человек, в том числе:
студенты - 2418 человек, из них 996 девушек и 1422 юноши;
преподаватели - 60 человек, из них 15 женщин и 45 мужчин, со стажем работы от нескольких месяцев до 45 лет.
В качестве основных методов исследования были избраны следующие:
1. Тест Беннета - стандартизованный тест для оценки уровня развития технического мышления (оценка умения читать чертежи, разбираться в схе- t мах технических устройств, решать простейшие физико-технические задачи) [136].
2. Опросник Иовайши для оценки склонности студентов к различным сферам профессиональной деятельности (искусство, работа с техникой, с людьми, физический труд, производство и потребление материальных благ) [154]. В качестве дополнительного студентам было предложено задание на рефлексию: указать не более двух наиболее предпочитаемых сфер деятельности.
Система способов формирования технического мышления будущих инженеров
На начальном этапе моделирования процесса формирования технического мышления будущих инженеров, по нашему мнению, необходимо собрать в единую систему все выявленные и экспериментально проверенные в психологических и педагогических исследованиях способы формирования данного вида мышления.
В психологии и педагогике имеется большое количество работ [55, 103, 171, 190 и др.], посвященных поиску способов формирования технического мышления у обучающихся в школе и в специальных учебных заведениях среднего звена. В этих исследованиях речь идет о внеклассной работе с учащимися в кружках и секциях технического творчества [93, 133, 190, 208] о новых способах организации занятий по техническому труду [66, 67, 68] производственному обучению [19, 55, 137]. Авторы этих исследований правы в том, что начинать формирование способностей мыслить с техническими объектами необходимо в довузовский период. Ведь старший школьный возраст (подростковый и начало юношеского периода) является сензитивным периодом для выявления и формирования способностей [9].
Существуют исследования, в которых обосновываются! отдельные- способы формирования технического мышления студентов высших учебных заведений [71,171, 174].
Если бы технические способности были сформированы в довузовский период, перед системой высшего образования только стояли бы задачи диагностики этих способностей у абитуриентов и соответствующего профессионального отбора.
Вместе с тем опыт работы преподавателей МГАУ им. В.П. Горячкина, нашедший отражение в результатах проведенного нами исследования, и опыт преподавателей других инженерных вузов [63, 71, 79] свидетельствует о низком уровне сформированности технического мышления студентов первого курса. Поэтому задача формирования технического мышления студентов инженерных вузов является актуальной.
Мышление как психический процесс проявляется и формируется только в проблемных ситуациях, когда обучающемуся приходится преодолевать опреде ленные препятствия. Это ситуации усвоения нового сложного материала и ре шения задач. Развивает мышление не само знание, а деятельность по его усвое нию и осознание этой деятельности, т.е. рефлексия. «Психическое развитие, особенно интеллектуальное развитие человека, осуществляется только в усло виях преодоления «препятствий», интеллектуальных трудностей» [124]. Главным источником интеллектуального развития является познавательная потребность личности. Важнейшим правилом развития способностей человека является обучение на грани высокой, но преодолимой трудности. Только такое обучение создает зону ближайшего развития [39]. Легкое учение приносит не пользу, а вред, так как не вовлекает задатки [7].
Поэтому в разрабатываемой системе формирования ТМ в качестве основного обучающего воздействия будет рассматриваться учебная задача. Разные виды задач активизируют и формируют различные умственные действия. Решение задачи представляет определенную трудность, которая «дозируется» преподавателем в зависимости от конкретных условий обучения, специфики учебного материала, индивидуальных особенностей обучающихся. Усваиваемые в процессе решения за дач познавательные операции носят обобщенные характер, образуя некую; когни тивную «сетку».
Таксономия учебных задач разработала Д. Толлингерова [185]. В! ней содержится 36 типов учебных действий, объединенных в 6 категорий учебных задач. Таксономия построена по принципу усложнения познавательных действий. Задачи первой категории включают воспроизведение запомненных данных и требуют узнавания или репродукции отдельных фактов, правил. Эти задачи формулируются следующим образом: какая из, как называется, дайте определение и т.д. Ко второй категории отнесены задачи, решение которых включает элементарные мыслительные действия: перечисление, сопоставление, конкретизация. К третьей категории относятся задачи, предполагающие реализацию сложных мыслительных операций (трансформацию, индукцию, дедукцию, аргументацию, оценку, интерпретацию). В четвертую категорию входят задачи, предполагающие обобщение знаний и порождение речевых высказываний (составление конспекта, резюме, доклада, отчета, самостоятельные письменные работы и проекты). Пятая категория определяется как требующая творческого мышления, т.е. предполагающая самостоятельность в решении задач. Это, как правило, задачи практического приложения, проблемные задачи и др. Они начинаются примерно так: придумайте практический пример, сформулируйте основную проблему и т.д. В шестую группу входят рефлексивные задачи, которые решаются в ситуации необходимости осознания и выделения собственных способов когнитивных действий.
