Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. ГРАФИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА СТУДЕНТОВ В УСЛОВИЯХ ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ КАК ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА 16
1.1. Роль новых информационных технологий в образовании и анализ научно - практических исследований в области графической подготовки студентов высшей школы 17
1.2. Информационно-технологический подход - теоретическая база организационно - методического обеспечения графической подготовки 37
1.3. Дидактический комплекс совершенствования графической подготовки студентов в техническом вузе 63
Выводы по первой главе 87
Глава 2. ОПЫТНО - ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ РАБОТА ПО РЕАЛИЗАЦИИ
ИНФОРМАЦИОННО - ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ
ОРГАНИЗАЦИОННО - МЕТОДИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
ГРАФИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ СТУДЕНТОВ 90
2.1. Содержание педагогического эксперимента по применению информационно - технологической составляющей организационно - методического обеспечения графической подготовки 89
2.2. Методика реализации дидактического комплекса совершенствования графической подготовки студентов с использованием интеллектуальных интерактивных компьютерных систем автоматизированного проектирования 99
2.3. Сравнительный анализ эксперимента и его итоги 151
Выводы по второй главе 174
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 176
ЛИТЕРАТУРА 179
ПРИЛОЖЕНИЯ 208
- Роль новых информационных технологий в образовании и анализ научно - практических исследований в области графической подготовки студентов высшей школы
- Информационно-технологический подход - теоретическая база организационно - методического обеспечения графической подготовки
- Содержание педагогического эксперимента по применению информационно - технологической составляющей организационно - методического обеспечения графической подготовки
Введение к работе
Актуальность исследования. На современном этапе общественно-экономического развития многие страны осуществляют идею информатизации образования. Всесторонняя информатизация образования в XXI веке рассматривается как необходимое условие прогрессивного общественного развития (В.Н.Агеев, Т.В.Белова, С.А.Бешенков, Б.Н.Богатырь, Т.П.Воронина, А.Г.Гейн, Б.С.Гершунский, Г.Р.Громов, АЛ.Денисова, Ю.М.Долгоруков, В.А.Извозчиков, К.К.Колин, В.Н.Ларионов, Е.И.Машбиц, А.И.Ракитов, И.В.Роберт, Б.Я.Советов, О. К.Тихомиров, САХристочевский [9, 40, 47, 51, 52, 70, 84, 98, 106, 113, 140, 169, 170, 192, 219, 275, 280, 308, 330, 354] и др.). Она подразумевает коррекцию содержания образования в соответствии с требованиями научно-технического прогресса, совершенствование методики воспитания и обучения на основе достижений информатики и компьютерных технологий и предполагает использование в образовательном процессе таких новых информационных технологий (НИТ) как автоматизированные обучающие системы (АОС), системы автоматизированного проектирования (САПР) и телекоммуникационные системы высокой производительности. Это поможет решить обострившуюся в настоящее время проблему неадекватности подготовки специалистов требованиям логики общественного развития, ее несоответствия новым социальным и производственным технологиям. Пути преодоления разрыва между необходимым и фактическим уровнем подготовки в вузах исследовали А.А.Вербицкий, В.В.Давыдов, С.И.Дворецкий, О.В.Долженко, З.Д.Жуковская, М.Н.Катханов, В.В.Карпов, О.К.Лихачев, Д.Ш.Матрос, Н.Н.Мельникова, Е.И.Муратова, Д.М.Полев, А.М.Саранов, Н.А.Селезнева, А.В.Соловов, А.И.Субетто, О.К.Филатов, В.Л.Шатуновский, А.Ф.Шиян [60, 103, 105, 114, 125, 152, 153, 205, 214, 299, 310, 311, 316, 342, 395] и ДР В Москве в соответствии с соглашением между Правительством Российской Федерации и ЮНЕСКО был открыт Институт информационных технологий в образовании, приоритетами в работе которого являются следующие: • улучшение качества образования посредством фундаментализации и применения новых информационных технологий;
• повышение творческого потенциала системы образования и расширение спектра образовательных программ для подготовки молодежи к жизни и труду в различных сферах общества;
• расширение возможности получения образования посредством информационных технологий.
В системе фундаментальной инженерной подготовки существенная роль принадлежит графическим дисциплинам. Исследованию проблем графического образования посвятили свои работы педагоги: И.Н.Акимова, Л.В.Андреева, О.В.Анякина, А.Я.Блаус, Г.Ф.Горшков, ЖЖЕсмуханова, Н.Н.Киселева, И.Б.Кордонская, В.И.Нилова, Н.Г.Плющ, Г.А.Хомиченко, Н.Ф.Четверухин, В.И.Якунин [11, 22, 26, 49, 93, 123, 160, 180, 242, 262, 352, 393, 410] и др.
Но в этих работах не рассмотрены специфические аспекты решения этой проблемы в условиях компьютеризации графической подготовки путем использования дидактического потенциала изучаемых студентами технических вузов интеллектуальных интерактивных САПР.
Анализ литературы по проблеме исследования и опыта обучения графическим дисциплинам студентов базовых вузов Министерства РФ по атомной энергии: Снежинского государственного физико - технического института (СГФТИ), Северского государственного технологического института (г.Северск, Томская обл.), Озерского технологического института (филиала) Московского государственного инженерно-физического института (технического университета) и др. в сопоставлении с аналогичным опытом других технических вузов России позволил выявить следующие противоречия графической подготовки будущих специалистов между:
• ростом спроса на специалистов, имеющих качественную фундаментальную общеинженерную графическую подготовку, способных творчески работать с интеллектуальными САПР, и отставанием педагогических возможностей, существующего организационно - методического обеспечения процесса обучения будущих специалистов современному циклу графических дисциплин, включающему интерактивную компьютерную графику; • слабой геометрической и чертежной подготовкой выпускников средней школы и сложностью учебной программы по графическим дисциплинам в технических вузах России, что при общей тенденции сокращения аудиторного времени и невозможности уменьшения объема содержания создает дополнительные трудности при усвоении графических дисциплин начинающими студентами; • высокими потенциальными возможностями интеллектуальных компьютерных интерактивных 3-мерных (3D) инженерных САПР для использования в качестве педагогического средства совершенствования образовательного процесса, воспитания профессионально значимых качеств будущих специалистов и существующей практикой обучения графическим дисциплинам, не использующей эти возможности. Из выявленных противоречий вытекает педагогическая проблема: как должно быть организовано и обеспечено методически обучение и воспитание будущих специалистов в процессе графической подготовки на основе использования интерактивных интеллектуальных компьютерных САПР, чтобы гарантировать ее соответствие современным квалификационным требованиям?
Исследование путей решения этой проблемы привело к необходимости анализа организационно - методического обеспечения графической подготовки в информационно-технологическом аспекте и оценки универсальности функциональных возможностей компьютерного моделирования и графики 3-мерных САПР. Результаты этого анализа привели к идее использования применяемых в отрасли и учебном процессе вуза инженерных систем автоматизированного проектирования в качестве исходного элемента информационно-технологической составляющей организационно-методического обеспечения графической подготовки. При этом проблема использования 3-мерных компьютерных САПР в цикле графических дисциплин должна рассматриваться комплексно, как проблема реализации потенциальных обучающих и воспитательных возможностей средств профессиональных НИТ и как проблема обучения основам собственно компьютерной графики и электронного моделирования. Необходимость оценки организационной и методической эффективности применения новых информационных инженерных технологий (интеллектуальных систем автоматизированного проектирования) при изучении студентами технических вузов дисциплин графического цикла потребовала экспериментального исследования и определила актуальность сформулированной нами темы исследования: «Информационно - технологическая составляющая организационно - методического обеспечения графической подготовки студентов технического вуза».
Основным профессионально значимым свойством, которое должно быть сформировано у будущего специалиста в соответствии с целями и назначением графической подготовки и современными квалификационными требованиями, является высокое качество графической подготовки. Под качеством графической подготовки традиционно понимаются развитость пространственного мышления, конструктивно-геометрических представлений, способности к анализу и синтезу пространственных форм, практически реализуемых в виде графических форм-чертежей (И.С.Альтшуллер, О.А.Вольберг, Н.А.Глаголев, В. О. Гордон, МАСеменцов-Огиевский [17, 68, 89, 91] и др.). Следовательно, критерием качества графической подготовки специалиста служит качество выполняемых им чер-тежно-графических работ: безошибочность двухмерного отражения пространственных форм, соответствие чертежа стандартам Единой системы конструкторской документации (ЕСКД), высокая исполнительская графическая культура. В современных условиях глобальной информатизации производственных процессов профессиональную ценность представляют также знания и умения автоматизированного электронного моделирования и компьютерной графики, то есть создания виртуальных твердотельных (трехмерных) изделий и конструкторской чертежной документации средствами интерактивных компьютерных САПР.
В настоящее время высокое качество профессиональной подготовки связано с формированием у будущих специалистов способностей самообучения и самосовершенствования, творческого мышления, самосознания, чувства долга и ответственности, коммуникабельности, организованности, умений работать в коллективе и т.д.
В процессе проведения диссертационного исследования особое внимание было обращено на поиск и изучение работ, связанных с фактической реализацией предписаний государственного образовательного стандарта (ГОС) по обучению будущих специалистов интерактивным системам компьютерной графики. Однако, нами найдены лишь единичные исследования, связанные с обучением студентов работе с графическими НИТ ( В.В.Алейников, Г.В.Виноградова, Г.Ф.Горшков, Е.А.Ерофеева, Г.М.Овчинникова [ 14, 65, 93, 121, 248]). Не удалось выявить научные работы, направленные на совершенствование фундаментальной графической подготовки студен тов технических вузов путем использования 3-мерных САПР в качестве необходимого исходного элемента информационно-технологической составляющей ее организационно-методического обеспечения, что подтверждает актуальность и новизну настоящего исследования.
Цель исследования - разработать, теоретически обосновать и экспериментально проверить эффективность дидактического комплекса информационно-технологической составляющей организационно - методического обеспечения графической подготовки студентов.
Объект исследования - организационно - методическое обеспечение графической подготовки студентов в условиях компьютеризации профессиональной школы и инженерной деятельности.
Предмет исследования - информационно - технологическая составляющая организационно - методического обеспечения графической подготовки студентов в техническом вузе.
Гипотеза исследования - повышение эффективности графической подготовки студентов в техническом вузе будет обеспечено, если:
• в структуру организационно-методического обеспечения образовательного процесса по графическим дисциплинам будет введена информационно-технологическая составляющая на основе использования функциональных возможностей и дидактического потенциала интеллектуальных САПР, основной целью которой станет повышение эффективности графической подготовки;
• информационно-технологическая составляющая организационно-методического обеспечения графической подготовки будет разработана и реализована на основе использования применяемых в отрасли и образовательном процессе вуза интеллектуальных 3-мерных САПР, как система, включающая в себя следующие необходимые компоненты:
- подсистему образовательных мероприятий с использованием интеллектуальных компьютерных САПР,
- подсистему методов и приемов организации образовательного процесса и самостоятельной работы студентов с использованием интеллектуальных компьютерных САПР,
- подсистему учебно-методического инструментария обучения, контроля и самоконтроля на основе использования интеллектуальных компьютерных САПР.
В соответствии с целью и гипотезой исследования в работе решались следующие задачи:
1. Оценить роль НИТ в профессиональном образовании и проанализировать проблему обеспечения качества графической подготовки в условиях всеобщей компьютеризации процессов обучения.
2. Предложить вариант теоретической модели информационно - технологической системы графической подготовки в техническом вузе.
3. Исследовать и выделить функциональные возможности интеллектуальных компьютерных САПР для использования в направлении повышения эффективности образовательного процесса и обеспечения высокого качества графической подготовки.
4. Исследовать дидактический комплекс совершенствования графической подготовки студентов на основе использования интеллектуальных компьютерных САПР.
5. Разработать структуру и содержание информационно-технологической составляющей организационно-методического обеспечения графической подготовки, обеспечивающие ее эффективность и способствующие формированию у студентов профессионально значимых качеств специалиста.
6. Экспериментально проверить влияние применения разработанной информационно-технологической составляющей организационно-методического обеспечения на качество графической подготовки студентов технического вуза.
Теоретики - методологической основой исследования являются труды исследователей по проблемам:
• содержания профессионального образования и качества общетехнической подготовки студентов профессиональной школы: (О.В.Алексеев,
С.И.Архангельский, Ю.К.Бабанский, С.Я.Батышев, В.С.Безрукова, О.В.Варни-кова, З.Д.Жуковская, В.С.Леднев, И.Я.Лернер, З.С.Лукина, И.П.Подласый, ЗАРешетова, А.М.Сохор [15, 29, 30, 32, 37, 39, 59, 125, 194, 199, 201, 208, 264,278, 315] и др.);
• графической подготовки специалистов (И.Н.Акимова, О.В.Анякина, А.Я.Блаус, ЖЖЕсмуханова, Б.Ф.Ломов, Л.А.Найниш, В.И.Нилова, А.Д.Посвян-ский, С.А.Фролов, Н.Ф.Четверухин, И.С.Якиманская, В.И.Якунин [11, 26, 49, 123, 206, 237, 242, 269, 346, 349, 393, 408, 410] и др.);
• педагогической технологии (В.П.Беспалько, А.А.Вербицкий, В.Н.Воронин, С.Б.Голуб, Т.Ф.Гурова, О.В.Долженко, З.Д.Жуковская, В.А.Извозчиков, З.З.Кирикова, В.Б.Попов, Е.В.Романов, А.Я.Савельев, Н.Ф.Талызина, Ю.Г.Татур, В.Л.Шатуновский [45, 46, 62, 69, 99, 114, 125, 140, 159, 268, 291, 292, 322] и др.);
• развития научно-технического творчества студентов (В.И.Андреев, В.Н.Бессонова, Е.И.Еремина, И.П.Калошина, Б.М.Кедров, С.А.Новоселов, А.И.Половинкин [20, 21, 44, 120, 148, 155, 244, 245, 267] и др.);
• подходов, использующих методы системного анализа (А.Я.Блаус, Л.Г.Викторова, Г.Ф.Горшков, Н.А.Довгалевская, З.Д.Жуковская, Т.А.Ильина, Н.В.Кузьмина [49, 63, 93, 111, 125, 141, 186, 225] и др.);
• оптимизации образовательного процесса на основе НИТ (Ю.М.Баяковский, И.Р.Высоцкий, С.И.Дворецкий, А.Л.Денисова, Д.Джонассен, Е.А.Ерофеева, В.А.Извозчиков, О.К.Лихачев, В.М.Монахов, Д.П.Муравлев, Е.И.Муратова, В.В.Петрусинский, И.В.Роберт, В.А.Садовничий, А.В.Соловов, В.Д.Трухина [38, 75, 81,105, 106, 108, 122, 140, 205, 233, 236, 261, 282, 294, 310, 332] и др.);
• психологических аспектов обучения (Б.Г.Ананьев, В.И.Андреев, Л.А.Барановская, Г.П.Волкова, Л.С.Выготский, П.Я.Гальперин, Дж.Гилфорд, В.В.Давыдов, Э.Ф.Зеер, В.П.Зинченко, А.Г.Крицкий, И.С.Ладенко, А.Н.Леонтьев, А.К.Маркова, Т.А.Матис, З.А.Решетова, В.В.Рубцов, Л.И.Рувинский, В.М.Симонов, М.А.Тимошенко, Е.Н.Титова, Н.П.Фетискин, Г.И.Щукина, Д.Б.Эльконин [19, 20, 36, 74, 78, 88, 101, 132, 134, 135, 136, 190, 196, 197, 210, 211, 278, 289, 303, 326, 327,341, 401, 402, 403] и др.).
Методы исследования: анализ, синтез, абстрагирование, конкретизация, моделирование, изучение передового педагогического опыта, наблюдение, анкетирование, собеседование, тестирование, изучение продуктов графического творчества студентов, педагогический эксперимент, методы математической статистики для обработки результатов эксперимента.
Научная новизна исследования состоит в том, что:
• разработана структура информационно-технологической составляющей организационно-методического обеспечения графической подготовки студентов, состоящая из трех необходимых взаимосвязанных компонентов:
- подсистемы образовательных мероприятий с использованием интеллектуальных компьютерных САПР,
- подсистемы методов и приемов организации образовательного процесса и самостоятельной работы студентов с использованием интеллектуальных компьютерных САПР,
- подсистемы учебно-методического инструментария обучения, контроля и самоконтроля на основе использования интеллектуальных компьютерных САПР;
• выделены, теоретически обоснованы и экспериментально апробированы педагогические возможности интеллектуальных компьютерных САПР и комплекс дидактических методов и средств на их основе в направлении повышения эффективности графической подготовки в техническом вузе.
Теоретическая значимость исследования состоит в следующем:
• предложено и разработано направление повышения эффективности образовательного процесса, обеспечивающее высокое качество графической подготовки и способствующее воспитанию профессионально значимых качеств будущего специалиста, на основе использования в образовательном процессе функциональных возможностей и дидактического потенциала интеллектуальной компьютерной 3D САПР;
• предложен вариант теоретической модели информационно-технологической системы графической подготовки в техническом вузе;
• уточнено понятие информационно-технологической составляющей организационно-методического обеспечения графической подготовки студентов;
• теоретически обоснованы структура, содержание, методы и приемы использования информационно-технологической составляющей организационно-методического обеспечения графической подготовки студентов технического вуза.
Практическая значимость исследования заключается в следующем:
• разработанная методика реализации информационно-технологической составляющей организационно-методического обеспечения графической подготовки на основе использования интеллектуальных 3D САПР позволяет повысить эффективность образовательного процесса, поднять качественный уровень фундаментальной общеинженерной графической подготовки, способствует воспитанию профессионально значимых качеств будущих специалистов;
• результаты исследования используются в процессе графической подготовки студентов СГФТИ, готовящего квалифицированных специалистов для Российского Федерального ядерного центра;
• разработан и апробирован в учебном процессе авторский учебно-методический комплекс (УМК), созданный с использованием средств интерактивных компьютерных САПР, применяемых в атомной отрасли, как в традиционных, так и электронных дистанционных вариантах для повышения эффективности образовательного процесса и качества графической подготовки.
Основные этапы исследования:
1 этап: (1996 - 1998 г.г.) - изучалось явление всеобщей информатизации образования и состояние проблемы совершенствования графической подготовки в условиях информатизации; накапливался эмпирический материал для последующей исследовательской работы; осуществлялся предварительный анализ исследуемой проблемы в технических вузах; выявлялись противоречия,
разрабатывалось направление, формулировалась гипотеза, определялись объект, предмет, цели, задачи и методика исследования;
2 этап: (1998 - 1999 г.г.) - проводился констатирующий эксперимент; разрабатывались компоненты информационно-технологической составляющей организационно-методического обеспечения графической подготовки и предлагаемая технология преподавания курса графических дисциплин; проводилась их апробация; уточнялась рабочая гипотеза;
3 этап: (1999 - 2001 г.г.) - проводился формирующий эксперимент по оценке влияния разработанной информационно-технологической составляющей организационно-методического обеспечения графической подготовки, основанной на использовании функциональных возможностей и дидактического потенциала интеллектуальной 3D САПР, на качество графической подготовки студентов; с помощью методов математической статистики обрабатывались полученные результаты; осуществлялось внедрение положительных результатов эксперимента в педагогическую практику; оформлялось диссертационное исследование.
На зашиту выносятся:
1) Положение о целесообразности выделения в организационно-методическом обеспечении графической подготовки студентов информационно-технологической составляющей, позволяющей организовать образовательный процесс на базе использования функциональных возможностей и дидактического потенциала интеллектуальных 3-мерных САПР, что повышает культуру преподавания и учения, облегчает понимание учебной информации и способствует повышению эффективности графической подготовки студентов технического вуза.
2) Структура и содержание информационно-технологической составляющей организационно-методического обеспечения графической подготовки студентов, как системы, включающей в себя следующие взаимосвязанные компоненты:
- подсистему образовательных мероприятий с использованием интеллектуальных компьютерных САПР,
- подсистему методов и приемов организации образовательного процесса и самостоятельной работы студентов с использованием интеллектуальных компьютерных САПР,
- подсистему учебно-методического инструментария обучения, контроля и самоконтроля на основе использования интеллектуальных компьютерных САПР.
Достоверность и обоснованность результатов исследования обеспечены:
основательной проработкой и объективностью исходных методологических позиций;
организацией опытно-экспериментальных исследований в единстве с педагогической практикой и с ориентацией на нее;
использованием комплекса методов, адекватных объекту, целям и задачам педагогического исследования;
воспроизводимостью результатов опытно-экспериментальной работы;
решением всех конкретных задач, поставленных в исследовании;
использованием методов математической статистики для проверки достоверности полученных результатов.
Апробация и внедрение результатов исследования.
Ход и результаты теоретических и экспериментальных исследований докладывались и обсуждались на международных, отраслевых, региональных, межвузовских, городских научных конференциях и методических семинарах:
— научно-технической конференции «Дни науки-99» (Озерск,1999);
— второй Межвузовской отраслевой научно-технической конференции (Но-воуральск,1999);
— научно-практической конференции вузов области «Проблемы становления информационного общества на рубеже 21 века» (Снежинск, 2001);
— 11-ой Международной научно-практической конференции по графическим информационным технологиям и системам КОГРАФ 2001 (Нижний Новгород, 2001);
— межотраслевой научно-технической конференции «Дни науки ОТИ МИФИ» (Озерск, 2002);
— на методических семинарах СФТИ и кафедры общетехнических дисциплин.
По результатам исследования опубликовано 10 статей и тезисов докладов в сборниках научных трудов и 16 учебно - методических пособий [364... 390J.
Роль новых информационных технологий в образовании и анализ научно - практических исследований в области графической подготовки студентов высшей школы
Глобальная информатизация и компьютеризация общества сегодня являются не только объективной реальностью, но также одной из доминирующих тенденций развития цивилизации. В современных условиях социально-экономического развития ни одна страна не может остаться в стороне от этого явления. Для решения актуальных проблем, связанных с информатизацией всех сфер человеческой деятельности, во многих странах разработаны государственные программы. Существуют такие программы и в России.
Цели и проблемы всеобщей информатизации нашли свое отражение и в системе образования [175, 176, 177, 179, 192, 207, 239, 241, 266, 270, 343]. По отношению ко всем другим сферам общественно-экономической деятельности человека именно информатизация образования выделяется приоритетным характером, потому что система образования является базовой, определяющей истоки формирования и развития процессов информатизации всего общества. Всепроникающие наступательные процессы информатизации и компьютеризации, ворвавшиеся в систему образования, принявшую их как необратимый факт со всеми проблемами, огромными возможностями и последствиями, неотложно потребовали коренного пересмотра традиционных подходов к обучению, развитию и воспитанию на всех образовательных уровнях.
Потребовалось прогрессивное преобразование традиционной образовательной среды, сложившейся в прошлом веке, для того, чтобы дать возможность новому поколению подготовиться к самостоятельной жизни на более высоком информационном, технологическом, интеллектуальном и культурном уровне.
Конкретные задачи, которые в первую очередь необходимо решить для осуществления успешной информатизации в России, были сформулированы в Национальном докладе Российской Федерации «Политика в области образования и новые информационные технологии» [266] на II Международном конгрессе ЮНЕСКО; среди них: « - обеспечить первоочередное развитие структур, механизмов, прежде всего, в науке и образовании, гарантирующих опережающее (по сравнению с другими сферами - политической, экономической и социальной) производство информации и знаний;
- подготовить квалифицированные кадры;
- реализовать комплексное внедрение информационных технологий в сферу производства, управления, образования, науки, культуры, транспорта, энергетики и т. п.».
Несмотря на трудности становления, в высшей школе постоянно ведутся практические поиски, направленные на использование современных технических компьютерных средств и НИТ в подготовке будущих инженеров, научных работников и иных специалистов.
Одной из причин этого стал повышенный интерес специалистов практически всех отраслей к проблемам автоматизации производственной деятельности средствами компьютерных систем автоматизированного проектирования (САПР), разработке и профессиональному применению которых в последние два десятилетия придавалось первостепенное значение, как за рубежом, так и в России. Создание промышленных САПР и умение их квалифицированного использования приобрело государственную значимость.
Самые мощные универсальные САПР поражают воображение своими интеллектуальными и функциональными возможностями, реализуемыми во всевозможных сферах научной и производственной деятельности. Среди главных достоинств высококлассных САПР машиностроительной ориентации - возможность виртуального параметрического 3-мерного (3D) моделирования деталей и сборочных узлов, полная ассоциативность, обеспечивающая мгновенное получение безошибочных аксонометрических и 2-мерных проекционных изображений созданных электронных моделей реальных изделий и обеспечение высокого стандартного качества чертежно-конструкторской документации. Средства компьютерного моделирования и графики позволяют повысить эффективность инженер нои графической деятельности, способствуют ее оптимизации, освобождают время и создают возможность для творчества.
Информационное преобразование всей образовательной политики естественным образом предполагает изменение подходов к содержанию образования, методам, организационным формам и средствам обучения. Бурное развитие процесса информатизации в образовании все заметней отражается на целях образования, что, несомненно, влечет за собой «необходимость разработки соответствующих гибко адаптированных информационных моделей педагогических систем, адекватных уровню информатизации общества в конкретный временной промежуток» [96, с.43].
Знания в традиционном понимании уже не могут выступать в качестве цели обучения. Иногда знания устаревают раньше, чем учащиеся сумеют их усвоить. Утвердилось мнение, что гораздо важнее приобщить молодых людей к культуре мышления и информационной культуре [260, 329], необходимой для постоянного совершенствования своих знаний и умений в разных сферах деятельности, для самостоятельного приобретения новых знаний, новой профессии, если в этом будет необходимость [160].
Информационно-технологический подход - теоретическая база организационно - методического обеспечения графической подготовки
Важной технологической особенностью современных систем высшего профессионального образования является применение новых информационных технологий в управлении обучением, проектировании средств и методов обучения, диагностике результатов образования и обучения, что способствует качественно новому уровню подготовки специалистов в соответствии с требованиями времени и задачами будущей инженерной деятельности.
Как показали обзорно - аналитические исследования, однозначного подхода к проблеме совершенствования инженерной графической подготовки и компьютеризации учебной деятельности студентов в условиях глобальной информатизации образования не существует (И.Н.Акимова, Л.В.Андреева, Л.А.Андреева, В.А.Анисимов, О.В.Анякина, А.А.Вербицкий, Г.Ф.Горшков, Н.Н.Киселева, Н.Д.Коваленко, Л.А.Найниш, В.И.Нилова, В.Д.Трухина [11, 22, 23, 25, 26, 60, 93, 160, 165, 237, 242, 332] и др.).
Развивающиеся системы искусственного интеллекта, которые расширяют диапазон применения в системе образования, это уже не только специализированные автоматизированные обучающие системы (АОС), но и высококлассные компьютерные интерактивные системы автоматизированного проектирования (САПР), которые базируются на новых подходах к решению задач искусственного интеллекта.
В основу нашего информационно-технологического подхода, с одной стороны, положено понятие «информационная технология», связанное с применением систем автоматизированного проектирования (САПР), являющихся новыми интеллектуальными информационными технологиями инженерного назначения; с другой стороны, понятие информационной (компьютерной) педагогической технологии.
В качестве существенных признаков информационно-технологического подхода мы отмечаем следующие:
Информационно-технологический подход возник не случайно. Он отражает концепцию информатизации профессионального образования в глобальном процессе информатизации и компьютеризации всех сфер человеческой деятельности.
Информационно-технологический подход активно влияет на образовательный процесс и совершенствует практику обучения. Так, реализуя информационно-технологический подход в процессе графической подготовки студентов, мы тем самым совершенствуем, повышаем эффективность образовательного процесса.
Информационно-технологический подход направлен на совершенствование всей педагогической системы, и под углом этого подхода совершенствуются практически все элементы педагогической системы
Смена приоритетов в образовании, когда на первый план выдвигается обучение мыслить и действовать в новых социально-экономических условиях и всеохватной информатизации деятельности человека, утверждения ценности фундаментальных знаний и высокого профессионализма стали определяющими критериями нашего стремления к поискам новых путей совершенствования графического образования в технических вузах.
В современных условиях активного развития явлений компьютеризации образовательных процессов появляются потребности в новых подходах к проектированию организационно-методического обеспечения учебных процессов по конкретным учебным дисциплинам.
На наш взгляд, совпадающий со сложившимися традиционно представлениями, организационно-методическое обеспечение образовательного процесса -это описание технологии подготовки деятельности педагога и создание условий для ее успешного осуществления.
В.В.Краевский [325] предлагает рассматривать организационно-методическое обеспечение в рамках теории научного обоснования процесса обучения и определяет организационно-методическое обеспечение как его методологию.
В.С.Безрукова и В.П.Беспалько [40, 45] рассматривают организационно-методическое обеспечение учебного процесса как педагогическую категорию в теории технологии проектирования педагогического процесса.
В исследовании, посвященном организационно-методическому обеспечению курса «Техническое черчение», М.М.Комарова [172] определяет его как систему форм педагогического проектирования, объединенных единой целью, функциями, связью, последовательно и целостно обеспечивающих разработку технологии обучения. По ее мнению, сущность организационно-методического обеспе чения заключается в синтезе научных достижении и передового педагогического опыта.
Н.Н.Киселева [160] рассматривает организационно-методическое обеспечение графической подготовки студентов как часть проектирования педагогического процесса по дисциплине «Начертательная геометрия», выделяя в его структуре компоненты, подчиненные единой цели обеспечения и измерения качества графических знаний, умений и навыков, которые образуют квалиметриче-скую составляющую организационно-методического обеспечения графической подготовки студентов.
На основании личного конструкторского и педагогического опыта использования новых информационных технологий инженерного назначения, а также анализа исследований, посвященных рассмотрению аспектов организационно-методического обеспечения, как педагогической категории, мы считаем возможным в современных условиях информатизации образования ввести в организационно-методическое обеспечение образовательного процесса по графическим дисциплинам информационно-технологическую составляющую и предложить разработанную нами на этой основе технологию обучения циклу графических дисциплин.
Информационно - технологическая составляющая организационно - методического обеспечения графической подготовки в техническом вузе - это система, состоящая из взаимосвязанных компонентов, подчиненных общим целям повышения культуры преподавания и учения, обеспечения эффективности графической подготовки студентов и позволяющих организовать образовательный процесс на основе использования функциональных и дидактических возможностей современных инженерных технологий компьютерного моделирования и графики.
class2 ОПЫТНО - ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ РАБОТА ПО РЕАЛИЗАЦИИ
ИНФОРМАЦИОННО - ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ
ОРГАНИЗАЦИОННО - МЕТОДИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
ГРАФИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ СТУДЕНТОВ class2
Содержание педагогического эксперимента по применению информационно - технологической составляющей организационно - методического обеспечения графической подготовки
Универсальность интеллектуальной САПР Pro/ENGINEER и все разработанные нами на ее основе элементы информационно - технологической составляющей организационно - методического обеспечения графической подготовки студентов позволили нам провести сравнительный эксперимент по оценке эффективности применения информационно - технологической составляющей в учебном процессе Снежинского государственного физико - технического института.
Экспериментальная проверка эффективности педагогического процесса по обучению циклу графических дисциплин с использованием разработанной информационно - технологической составляющей организационно - методического обеспечения, включающей:
подсистему воспитывающих, обучающих и контролирующих мероприятий
с использованием интеллектуальной САПР:
- аудиторная работа с педагогом; консультации;
- самостоятельная работа в лаборатории компьютерного проектирования и в электронной библиотеке;
- методическая работа студентов;
- участие в конкурсах и олимпиадах по инженерной и компьютерной графике;
- тематические контрольные работы;
- программированный экспресс-контроль;
- тестирование;
- экзамен или дифференцированный зачет;
подсистему приемов и методов организации учебного процесса и самостоятельной работы студентов с использованием интеллектуальных САПР, ориентированную на совершенствование преподавания и учения, повышение качества графической подготовки студентов, формирование профессионально значимых качеств будущего специалиста;
учебно - методический инструментарий обучения, контроля и самоконтроля на основе использования интеллектуальных САПР:
- учебные пособия по обучению работе с интеллектуальной параметрической системой автоматизированного проектирования Pro/ENGINEER,
- электронные обучающие программы, демонстрационные файлы по начертательной геометрии и инженерной графике, анимационные демонстрационные и тренировочные файлы по 2D и 3D конструкторскому моделированию, созданные в графических модулях САПР Pro/ENGINEER,
- самоконтролируемые средствами САПР задания для самостоятельной работы по начертательной геометрии и инженерной графике с образцами выполнения,
- тестовые задания и карты экспресс - контроля в бумажном и электронном вариантах, созданные средствами системы Pro/ENGINEER, проводилась на базе кафедры общетехнических дисциплин Снежинского государственного физико - технического института в 1999 - 2001 гг. В эксперименте принимали участие 65 студентов первого курса специальностей «Средства поражения и боеприпасы», «Приборостроение», «Динамика и прочность машин».
Планируя наш эксперимент, мы исходили из того, что существующая педагогическая теория не содержит рекомендаций по применению новых информационных технологий промышленного назначения для обучения студентов технического вуза фундаментальным общеинженерным графическим знаниям, умениям и навыкам.
Формулируя гипотезу, мы рассматривали ее в качестве исходного положения новой теории, при необходимом условии, что исследуемые нами новые факты, проявляющиеся в процессе внедрения в систему организационно - методического обеспечения обучения графической подготовки информационно - технологической составляющей, отражают новые отношения и новые педагогические закономерности.
Поскольку информационно - технологическая составляющая может применяться, а может и не применяться для графической подготовки будущих специалистов, у нас появляется возможность сравнивать по критериям эффективности традиционную и инновационную системы обучения студентов циклу графических дисциплин.
Эксперимент проводился нами на основе сравнения двух сходных пар групп - экспериментальных и контрольных. Показатели обучения экспериментальных групп сравнивались с показателями контрольных групп, где эксперимент не проводился, то есть интеллектуальная компьютерная САПР и компоненты информационно-технологической составляющей организационно-методического обеспечения графической подготовки не использовались.
Сравнение проводилось по следующим аспектам:
по каждой изучаемой теме;
по тематике каждого модуля;
по каждой дисциплине, входящей в графический цикл;
по качеству итоговых знаний и умений в экспериментальном и контрольном блоке групп.
Похожие диссертации на Информационно-технологическая составляющая организационно-методического обеспечения графической подготовки студентов технического вуза
