Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. РОЛЬ НОВЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В СОВРЕМЕННОМ ОБЩЕСТВЕ И ОБРАЗОВАНИИ 21
1.1. Основные представления и понятия информатизации 21
1.2. История, тенденции и перспективы развития ЭВТ и новых информационных технологий в инженерном образовании 26
1.3. Анализ научных взглядов на информатизацию и рольновых информационных технологий в образовании 47
Выводы по первой главе 55
Глава 2. ИНФОРМАТИЗАЦИЯ ИНЖЕНЕРНОГО ГРАФИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ КАК ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА 58
2.1. Анализ педагогических исследований в области совершенствования графического образования студентов 58
2.2. Компьютерный инжиниринге графическом образовании студентов 74
2.3. Применение систем автоматизированного проектирования в графическом образовании студентов 84
Выводы по второй главе 97
Глава 3. ПРОБЛЕМА ПОВЫШЕНИЯ ТРЕБОВАНИИ К ЛИЧНОСТИ БУДУЩЕГО СПЕЦИАЛИСТА В АСПЕКТЕ ГРАФИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ В ВУЗЕ 99
3.1. Анализ научных публикаций по проблемам формирования профессионально важных качеств личности будущего специалиста 99
3.2. Проблема обоснования системы профессионально важных личностных качеств будущих специалистов в аспекте графической подготовки 122
3.3. Специфика влияния графической подготовки студентов на формирование профессионально важных качеств личности будущего специалиста в условиях информатизации: понятийно-терминологический аспек 142
Выводы по третьей главе.. 198
Глава 4. СИСТЕМНО-СИНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПОДХОД К СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ ГРАФИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ СТУДЕНТОВ В УСЛОВИЯХ ИНФОРМАТИЗАЦИИ 200
4.1. Системно-синергетический подход к проектированию информационно-технологического обеспечения графической подготовки студентов технического вуза 201
4.2. Концептуальная модель системы информационно-технологического обеспечения графической подготовки студентов технического вуза 214
4.3. Особенности структуры системы информационно-технологического обеспечения графической подготовки студентов технического вуза 236
Выводы по четвертой главе
Глава 5. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ И МЕТОДИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГРАФИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ СТУДЕНТОВ ТЕХНИЧЕСКОГО ВУЗА 266
5.1. Способы и средства графической подготовки на основе интеллектуальной системы автоматизированного проектирования 266
5.2. Учебно-методический комплекс графической подготовки студентов 293
5.3. Результаты экспериментального исследования
эффективности системы информационно-технологического
обеспечения графической подготовки студентов 323
Выводы по пятой главе 332
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 334
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ 337
ЛИТЕРАТУРА 341
- Основные представления и понятия информатизации
- Анализ педагогических исследований в области совершенствования графического образования студентов
- Специфика влияния графической подготовки студентов на формирование профессионально важных качеств личности будущего специалиста в условиях информатизации: понятийно-терминологический аспек
Введение к работе
Актуальность исследования определяется назревшей в современных социально-экономических условиях потребностью в специалистах высокого уровня профессиональной компетентности, в том числе в сфере традиционной и автоматизированной инженерной графики. Это требует развития педагогических систем общеинженерной графической подготовки студентов, создания в технических вузах профессионально-ориентированной информационно-технологической среды и адекватных ей психолого-педагогических условий, направленных на совершенствование процесса графической подготовки студентов и повышение ее эффективности, с целью формирования значимых для учебной и профессиональной графической деятельности способностей и качеств личности будущих специалистов.
Педагогическая наука, поддерживающая инновационную образовательную парадигму, стремится преодолеть существующий разрыв между необходимым и фактическим уровнем профессиональной подготовки в российских вузах (К.Я.Вазина, А.А.Вербицкий, М.Н.Катханов, Ю.Ф.Катханова, В.В.Карпов, В.Н.Кругликов, О.К.Лихачев, Л.М.Пыжевич, A.M.Саранов, О.К.Филатов и др.).
Общеинженерная графическая подготовка студентов при условии совершенствования ее организационно-педагогического и методического обеспечения в направлении соответствия информационно-технологическому прогрессу и современным квалификационным требованиям, предъявляемым обществом к выпускникам технических вузов, может внести реальный вклад в решение этой задачи.
Изучением и разрешением различных проблем совершенствования графического образования будущих специалистов серьезно занимались многие ученые-педагоги: И.Н.Акимова, Л.В.Андреева, О.В.Анякина, А.Я.Блаус, А.Д.Ботвинников, Г.Ф.Горшков, Ж.Ж.Есмуханова, В.И.Нилова, Н.Г.Плющ, Г.А.Хомиченко, Н.Ф.Четверухин, В.И.Якунин и др.
Современная общеинженерная графическая подготовка оказалась в эпицентре информатизации профессионального образования. Информатизации образования, которая стала одним из главных условий общественного прогресса, в современном информационно-технологическом мире принадлежит особая роль (В.Н.Агеев, С.А.Алексеев, Б.Н.Богатырь, Т.П.Воронина, Б.С.Гершунский, А.Л.Денисова, В.А.Извозчиков, Е.И.Машбиц, И.В.Роберт, Б.Я.Советов, О.К.Тихомиров, С.А.Христочевский и др.). Она подразумевает коррекцию содержания образования в соответствии с требованиями научно-технических достижений, совершенствование методики обучения и воспитания на основе современных компьютерных технологий и предполагает использование в образовательном процессе таких новых информационных технологий (НИТ) как автоматизированные обучающие
системы (АОС), ориентированные на различные сферы жизни и профессиональной деятельности человека, телекоммуникационные системы и сети высокой производительности. В графической подготовке студентов технических вузов появились уникальные информационные технологии - системы автоматизированного проектирования (САПР). С появлением в технических вузах интеллектуальных компьютерных систем автоматизированного проектирования роль графической подготовки в фундаментальном инженерном образовании существенно возросла: расширилась содержательная область графической подготовки, обогатились ее интеллектуально-творческие возможности, утвердилась культурно-мировоззренческая значимость, наметилась личностно-развивающая ориентация.
Это стимулировало начало исследований, связанных с обучением студентов работе с интеллектуальными интерактивными графическими информационными технологиями и системами автоматизированного проектирования (В.В.Алейников, Г.В.Виноградова, Г.Ф.Горшков, Е.А.Ерофеева, Г.М.Овчинникова и др.), а также с решением проблемы формирования профессионально важных качеств личности будущего специалиста, являющихся целью и необходимым условием эффективности графической подготовки (В.Н.Кокурошникова, В.И.Нилова и др.).
Проведенный анализ показал, что на сегодняшний день не решены проблемы активизации развития образно-графического мышления и пространственного воображения у будущих инженеров, воспитания интеллектуальной, культурной, творческой личности в условиях применения в образовательном процессе технического вуза графических информационных технологий и систем.
Не систематизированы результаты исследований по применению новых информационных технологий в процессе развития профессионально значимых деловых и личностных качеств будущих специалистов (С.А.Алексеев, А.В.Богомолов, Г.П.Волкова, И.С Ладенко, Н.В.Сафонова, А.Н.Филатов и др.), при этом важно отметить, что формирование этих качеств не является побочным эффектом обучения, не происходит само по себе. Напротив, как отмечается в многочисленных исследованиях (Л.В.Андреева, Т.А.Варенцова, А.Ш.Гусейнов, В.А.Кор-вяков, Н.Б.Крылова, А.В.Мудрик и др.), воспитание таких качеств у студенческой молодежи требует особого внимания и специального педагогического воздействия, для чего в технических вузах необходимо сознательно создавать соответствующую атмосферу. Современная общеинженерная графическая подготовка должна содержать в структуре целей и содержании организационно-педагогической и методической работы совокупность элементов формирования на основе системного применения интеллектуальных компьютерных САПР значимых для учебной и профессиональной графической деятельности качеств личности. Исследования, проведенные нами в 1996-2004 годах, подтвердили это положение.
Таким образом, несмотря на то, что в течение последнего десятилетия опубликованы многочисленные результаты исследований педагогов высшей профессиональной школы, посвященные компьютеризации инженерной графической подготовки, в их работах не рассмотрены специфические аспекты решения проблемы совершенствования общеинженерной графической подготовки в технических вузах в условиях информатизации на основе использования дидактического и функционального потенциалов интеллектуальных компьютерных систем автоматизированного проектирования.
Следует отметить также, что до сих пор отсутствуют единые подходы к решению проблемы создания в технических вузах системы информационно-технологического обеспечения общеинженерной графической подготовки будущих специалистов, интегрирующей в себе необходимые компоненты организационно-педагогического, методического и технологического обеспечения традиционной и компьютерной инженерной графики.
Это позволило нам сделать предположение о необходимости теоретического обоснования и экспериментальной проверки эффективности системы информационно-технологического обеспечения общеинженерной графической подготовки студентов технического вуза, которая в условиях информатизации и компьютеризации приобретает особый приоритетный статус в фундаментальном инженерном образовании. Направленный на решение этой научной проблемы анализ диссертационных трудов, статей и монографий, а также обобщение практического опыта графической подготовки студентов технических вузов позволили установить следующие противоречия в системе графической подготовки будущих специалистов между:
объективно существующей стратегической потребностью общества в специалистах, имеющих фундаментальную общеинженерную графическую подготовку, способных квалифицированно и творчески использовать в научной и практической деятельности интеллектуальные компьютерные графические технологии и системы, и недостаточным уровнем традиционно существующего организационно-педагогического и методического обеспечения графической подготовки в технических вузах, не учитывающих глобальных процессов, происходящих в информационно-технологическом социуме;
низким уровнем сформированности у значительной части студентов младших курсов таких профессионально важных качеств личности, как чувство долга и ответственности, самосознание, логическое, образно-графическое, пространственное, техническое мышление, способность профессионального творческого саморазвития, информационная и коммуникативная культура, и высоким уровнем требований к развитию этих качеств для успешной
учебно-познавательной и учебно-профессиональной графической деятельности будущих специалистов.
потенциальными возможностями использования интеллектуальных компьютерных 3-мерных (3D) инженерных САПР в качестве педагогического средства формирования профессионально важных для учебно-познавательной, учебно-профессиональной и профессиональной графической деятельности качеств личности будущих специалистов и традиционными подходами к организации и педагогическому обеспечению процесса обучения графическим дисциплинам, не использующими эти возможности;
разносторонностью и результативностью проведенных исследований по проблематике совершенствования и повышения качества графической подготовки и недостаточным научным обоснованием системно-синергетического потенциала компьютерных информационных технологий автоматизированного проектирования для интеграции необходимых компонентов организационно-педагогического, дидактического и методического обеспечения общеинженерной графической подготовки студентов.
Анализ выделенных противоречий позволил сделать предположение о их разрешимости в системе информационно-технологического обеспечения общеинженерной графической подготовки студентов технического вуза, интегрирующей в себе необходимые компоненты организационно-педагогического и методического обеспечения на основе использовании функциональных и дидактических возможностей интеллектуальных компьютерных САПР и ориентированной на формирование личностных качеств будущего специалиста, значимых для его учебной и профессиональной графической деятельности.
Из выявленных противоречий вытекает педагогическая проблема: какими должны быть принципы, способы организации и структура системы информационно-технологического обеспечения общеинженерной графической подготовки студентов технического вуза, чтобы в процессе учебно-познавательной и учебно-профессиональной графической деятельности студентов формировались профессионально важные личностные качества, гарантирующие соответствие результатов общеинженерной графической подготовки будущих специалистов поставленным целям и современным квалификационным требованиям к выпускникам технических вузов, предъявляемым высоким уровнем социально-экономического и информационно-технологического развития?
Исследование путей решения этой проблемы привело к необходимости углубленного анализа систем организационно-педагогического и методического обеспечения общеинженерной графической подготовки студентов в информационно-технологическом, профессионально ориентированном и личностно-формирующем аспектах для научного осмысления и оценки системно-
синергетического потенциала трехмерных (3D) САПР, универсальности их функциональных и дидактических возможностей. Результаты этого анализа привели к идее разработки системы информационно-технологического обеспечения графической подготовки студентов технического вуза. При этом проблема использования трехмерных (3D) интеллектуальных компьютерных САПР в современном блоке общеинженерных графических дисциплин должна рассматриваться комплексно, как проблема обучения собственно инженерной компьютерной графике, виртуальному электронному моделированию и основам автоматизированного проектирования, и как проблема реализации потенциальных обучающих и личностно-формирующих возможностей средств этих профессиональных НИТ.
Цель исследования - научное обоснование, разработка и экспериментальная проверка эффективности системы информационно-технологического обеспечения графической подготовки студентов технического вуза.
Объект исследования - система графической подготовки студентов технического вуза в условиях информатизации и повышения квалификационных требований к выпускникам технических вузов.
Предмет исследования - принципы, способы организации, структура и функционирование системы информационно-технологического обеспечения графической подготовки студентов технического вуза на основе использования компьютерных графических информационных технологий.
Гипотеза исследования состоит в следующем.
1. Предполагается, что в процессе учебно-познавательной и учебно-
профессиональной графической деятельности студентов будут сформированы
профессионально важные личностные качества, гарантирующие соответствие
результатов графической подготовки будущих специалистов поставленным це
лям и современным квалификационным требованиям к выпускникам технических
вузов, если в вузе будет организована система информационно-технологиче
ского обеспечения графической подготовки студентов, интегрирующая в себе не
обходимые компоненты организационно-педагогического и методического обес
печения на основе использовании функциональных и дидактических возможно
стей интеллектуальных компьютерных САПР.
2. Предполагается, что эффективность функционирования системы инфор
мационно-технологического обеспечения графической подготовки студентов за
висит от выполнения следующих условий:
- в основу организации системы должны быть положены такие специфические педагогические принципы как: принцип осознанной потребности в инфор-
матизации графического образования и качественной графической подготовке будущих специалистов; актуализации дидактических возможностей функционального и интеллектуального потенциалов компьютерных систем автоматизированного проектирования (САПР); единства организационно-педагогического, методического и информационно-технологического обеспечения общеинженерной графической подготовки; релевантности традиционной и компьютерной составляющих общеинженерной графической подготовки студентов; учета лич-ностно-формирующих воздействий информационно-технологических способов организации графической подготовки студентов; формирования ценностного отношения к продуктам учебно-профессиональной графической деятельности студентов; эквивалентности обучения и воспитания в процессе графической подготовки студентов с использованием интеллектуальных графических информационных технологий; личной заинтересованности, энтузиазма, мастерства и творческого примера педагога;
в структуру и содержание системы информационно-технологического обеспечения графической подготовки студентов технического вуза будут включены следующие необходимые компоненты: подсистема методов и приемов организации образовательного процесса графической подготовки студентов с использованием интеллектуальных компьютерных САПР; подсистема организационных форм образовательного процесса, построенных на основе использования интеллектуальных компьютерных САПР; подсистема учебных и учебно-методических пособий, адекватных выбранным средствам, методам и организационным формам (учебно-методический комплекс общеинженерной графической подготовки на основе использования интеллектуальных компьютерных САПР);
функционирование системы информационно-технологического обеспечения графической подготовки студентов технического вуза будет организовано в специально созданной информационно-технологической компьютерной учебно-профессиональной среде, обеспеченной соответствующими организационно-педагогическими, техническими и программными средствами обучения и воспитания, такими как современная компьютерная и мультимедийная техника, периферийные устройства (принтеры и плоттеры), программные продукты конструк-торско-графических информационных технологий (системы автоматизированного проектирования с возможностью трехмерного виртуального моделирования и их приложения), электронные учебные пособия и т.д.
В соответствии с поставленной целью и сформулированной гипотезой исследования в работе решались следующие задачи :
1. Определить роль и место интеллектуальных инженерных систем автоматизированного проектирования в графической подготовке студентов
технического вуза на основе анализа тенденций развития новых информационных технологий в профессиональном образовании.
Проанализировать проблему организационного и методического обеспечения качества графической подготовки студентов технического вуза в условиях информатизации и компьютеризации образования.
Проанализировать проблему повышения требований к личности будущего специалиста в аспекте общеинженерной графической подготовки, организованной на основе функциональных возможностей и дидактического потенциала интеллектуальных компьютерных САПР.
На основе системно-синергетического подхода разработать концептуальную модель системы информационно-технологического обеспечения графической подготовки студентов технического вуза.
Выявить и обосновать основные и специфические принципы и способы организации и управления системой информационно-технологического обеспечения графической подготовки студентов.
Разработать авторский учебно-методический комплекс графической подготовки на основе использования интеллектуальных компьютерных САПР и методику его реализации.
Экспериментально доказать необходимость и достаточность сформулированных в гипотезе условий.
Теоретико-методологической основой исследования являются труды исследователей по проблемам: философии, теории, методологии и практики информатизации образования: (В.Н.Агеев, В.В.Алейников, Б.Н.Богатырь, А.А.Веря-ев, Т.Н.Воронина, В.П.Линькова, С.Пейперт, И.В.Роберт, Н.Н.Серебрякова, М.С.Чванова и др.); развития и применения систем искусственного интеллекта (С.В.Астанин, А.А.Зенкин, В.П.Зинченко, А.И.Змитрович, Г.С.Поспелов, В.М.Сергеев, О.К.Тихомиров и др.); подходов, использующих методы системного анализа (В.П.Беспалько, А.Я.Блаус, Л.Г.Викторова, Г.Ф.Горшков, Н.А.Довгалевская, З.Д.Жуковская, ТАИльина, Н.В.Кузьмина, А.И.Уемов, Э.Г.Юдин и др.); оптимизации образовательного процесса на основе НИТ (С.И.Дворецкий, А.Л.Денисова, Д.Джонассен, Л.Х.Зайнутдинова, В.А.Извозчиков, О.К.Лихачев, Д.П.Муравлев, В.В.Петрусинский, И.В.Роберт, А.В.Соловов и др.); профессионального обучения пользователей новых информационных технологий в высшей школе (В.В.Алейников, Г.В.Виноградова, Е.А.Ерофеева, О.К.Тихомиров и др.); психологии личности и психологических аспектов обучения и воспитания (Б.Г.Ананьев, В.И.Андре-ев, А.Г.Асмолов, Л.А.Барановская, Л.С.Выготский, П.Я.Гальперин, Дж.Гилфорд, В.В.Давыдов, Э.Ф.Зеер, Е.П.Ильин, А.Г.Ковалев, И.С.Ладенко, Н.Д.Левитов, А.Н.Леонтьев, С.П.Ломов, А.К.Маркова, А.Маслоу, Т.А.Матис, Л.И.Рувинский, В.М.Симонов, М.А.Тимошенко и др.); совершенствования учебно-воспитательного
процесса в высшей школе (В.П.Зинченко, А.И.Кочетов, В.С.Кузин, Б.Т.Лихачев, А.В.Мудрик, С.А.Новоселов, Е.В.Шорохов и др.); содержания профессионального образования и качества общетехнической подготовки студентов профессиональной школы (С.И.Архангельский, Ю.К.Бабанский, С.Я.Батышев, В.С.Безрукова, О.В.Варникова, К.Н.Катханов, В.С.Леднев, И.Я.Лернер, И.П.Подласый и др.); графической подготовки будущих специалистов (И.Н.Акимова, А.Я.Блаус, Ж.Ж.Есмуханова, Б.Ф.Ломов, Л.А.Найниш, В.И.Нилова, С.А.Фролов, И.С.Якиманская, В.И.Якунин и др.); педагогической технологии (В.П.Беспалько, А.А.Вербицкий, В.Н.Воронин, Т.Ф.Гурова, О.В.Долженко, З.Д.Жуковская, З.З.Кирикова, В.А.Крутецкий, А.Я.Савельев, Н.Ф.Талызина, Ю.Г.Татур, О.К.Филатов, В.Л.Шатуновский и др.).
В качестве источниковедческой базы использовались документы, специальная литература, публикации в научных сборниках и специализированных журналах, монографическая литература и диссертационные исследования, а также материалы по тематике настоящего исследования, полученные на основе информационного поиска в Internet. Среди них: электронные каталоги Российской государственной библиотеки, электронная документация, размещенная на сайте Министерства образования Российской Федерации, материалы международных, всероссийских, межвузовских, региональных и отраслевых конференций.
Для решения поставленных задач в исследовании использовалась совокупность методов:
теоретические методы:
анализ педагогической, психологической, философской, методической, технической литературы и информации, размещенной на сайтах Internet, по проблеме исследования;
системно-синергетический подход для определения основ педагогического проектирования;
синтез, абстрагирование, конкретизация, моделирование;
сравнительный анализ нормативных документов, учебных программ, содержания научных исследований и публикаций, определяющих роль и место новых информационных технологий прикладного назначения в системе высшего профессионального образования;
изучение передового педагогического опыта;
рефлексия собственной учебной и педагогической деятельности;
эмпирические методы:
наблюдение;
анкетирование и собеседование при работе со студентами и преподавателями;
изучение продуктов традиционного и компьютерного графического творчества студентов;
сбор и обобщение оперативной информации по вопросам создания и применения традиционных и электронных учебных пособий путем участия в межвузовских, региональных, отраслевых, всероссийских и международных конференциях по актуальным вопросам графического образования молодежи и графическим информационным технологиям и системам;
педагогический эксперимент;
экспериментальная опытно-конструкторская работа (ОКР) и научно-методическая работа со студентами по линии НИРС;
подготовка студентов к участию в международных, всероссийских, региональных олимпиадах и конкурсах по инженерной графике и графическим информационным технологиям и системам;
методы математической статистики для обработки результатов экспери
мента.
Иллюстративный и дидактический материал по методическому обеспечению графической подготовки студентов, а также представленные в диссертации учебно-профессиональные работы студентов Снежинской государственной физико-технической академии выполнены средствами универсальной параметрической компьютерной системы автоматизированного проектирования Pro/ENGINEER (Parametric Technology Corporation, США).
Научная новизна исследования состоит в том, что в нем:
обоснована зависимость качества графической подготовки студентов технического вуза от степени реализации системно-синергетического потенциала компьютерных информационных технологий автоматизированного проектирования в процессе интеграции необходимых компонентов организационно-педагогического, дидактического и методического обеспечения общеинженерной графической подготовки студентов;
предложена концептуальная модель и на ее основе разработана система информационно-технологического обеспечения графической подготовки студентов технического вуза, функционирование которой способно обеспечить наиболее полную реализацию системно-синергетического потенциала компьютерных информационных технологий автоматизированного проектирования в процессе интеграции необходимых компонентов организационно-педагогического, дидактического и методического обеспечения общеинженерной графической подготовки студентов;
сформулированы специфические принципы организации системы информационно-технологического обеспечения графической подготовки студентов технического вуза и рекомендованы правила их реализации;
обоснована необходимость создания специальной компьютерной учебно-профессиональной среды, оптимальной для функционирования системы информационно-технологического обеспечения графической подготовки студентов технического вуза,
разработан авторский учебно-методический комплекс (УМК) по современному циклу графических дисциплин, в который входят рабочие программы, методические разработки, демонстрационные и стендовые материалы, 21 учебное пособие, в том числе 8 электронных, зарегистрированных в установленном порядке на правах научных публикаций, включающий в качестве составляющих: УМК по начертательной геометрии, УМК по инженерной графике, УМК по компьютерной графике и основам автоматизированного проектирования.
Теоретическая значимость исследования заключается во вкладе в теорию профессионального образования следующих его результатов:
теоретически обоснован системно-синергетический подход к совершенствованию графической подготовки студентов технического вуза, основанный на комплексном использовании функциональных возможностей и дидактического потенциала интеллектуальных компьютерных САПР в направлении формирования в процессе учебно-познавательной и учебно-профессиональной графической деятельности студентов профессионально важных личностных качеств будущего специалиста;
разработаны теоретические модели педагогической системы графической подготовки студентов в условиях информатизации и системы информационно-технологического обеспечения графической подготовки студентов технического вуза;
выделена и развита система понятий и терминов, отражающая наиболее
существенные стороны исследуемых профессионально важных качеств в
условиях информатизации и компьютеризации графической подготовки;
теоретически обоснованы и разработаны способы реализации авторского
дидактического комплекса, ориентированного на совершенствование и по
вышение эффективности графической подготовки и формирование про
фессионально важных для графической деятельности качеств будущего
специалиста.
Практическая значимость исследования заключается в следующем:
исследование может быть использовано педагогическими и научно-
педагогическими работниками профессионального образования, а также
непосредственно студентами в целях повышения качества преподаватель-
ской, научно-исследовательской, учебно-познавательной, учебно-профессиональной и профессиональной инженерно-графической деятельности;
результаты исследования использованы при разработке учебных планов, рабочих программ, учебных пособий, методических рекомендаций по курсам «Начертательная геометрия», «Инженерная графика», «Компьютерная графика», «Основы автоматизированного проектирования», а также курсовых и исследовательских работ конструкторского направления в Сне-жинской государственной физико-технической академии, готовящей квалифицированных специалистов для Российского Федерального ядерного центра;
разработанный и апробированный в процессе графической подготовки как в традиционных, так и электронных (дистанционных) вариантах исполнения, авторский учебно-методический комплекс, созданный посредством интеллектуальных компьютерных САПР, может быть адаптирован к различным компьютерным графическим системам и использован другими вузами в образовательном процессе по графическим дисциплинам; результаты диссертационного исследования используются в образовательном процессе подготовки будущих инженеров специальностей «Приборостроение», «Средства поражения и боеприпасы», «Динамика и прочность машин», «Технология машиностроения», «Ядерная физика», для подготовки преподавателей из числа успешных студентов, обучения и повышения квалификации преподавателей графических дисциплин в Сне-жинской государственной физико-технической академии; авторские учебные пособия и практические руководства используются для обучения специалистов Российского Федерального ядерного центра Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики (РФЯЦ ВНИИТФ), Института сильноточной электроники Сибирского отделения РАН, графической подготовки студентов вузов Москвы, Санкт-Петербурга и др. вузов;
на основании Положения о порядке присвоения учебным изданиям грифа Министерства образования Российской Федерации, утвержденного приказом Минобразования России от 14.07.1999 № 81, учитывая заключение Учебно-методического объединения вузов Российской Федерации по университетскому политехническому образованию от 17.02.2003 № 16-06/93, рецензии независимых экспертов, Министерство приняло решение о присвоении учебному изданию «Pro/ENGINEER. Деталь-Сборка-Чертеж» грифа «Допущено Министерством образования Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности «Средства поражения
и боеприпасы» направления подготовки дипломированных специалистов «Оружие и системы вооружения»;
обучаясь по разработанной методике, только в 2002-2004 гг. студенты СГФТА стали победителями и призерами следующих олимпиад и конкурсов: X...XII Всероссийских и I Международной олимпиад студентов по графическим информационным технологиям и системам (НГТУ - Н.Новгород), региональной олимпиады студентов по САПР КОМПАС (ОмГТУ - Омск), 5-й и 6-й Всероссийских дистанционных олимпиад учащейся молодежи по дисциплинам графического цикла (РГАТА - Рыбинск), 4-го Международного конкурса пользователей инженерных графических технологий компании Parametric Technology Corporation (США), 6-го Всероссийского конкурса «КОМПЬЮТЕРНЫЙ ИНЖИНИРИНГ-2004» (МАТИ - Москва);
профессиональная компетентность в сфере современной инженерной графики, высокий уровень умений и навыков работы с мощными графическими информационными технологиями и системами автоматизированного проектирования, а также личностные качества, сформированные в процессе общеинженерной графической подготовки, позволяют студентам СГФТА выполнять крупные ответственные и наукоемкие работы, связанные с профессиональным использованием конструкторских модулей и графических редакторов интеллектуальных компьютерных систем автоматизированного проектирования.
Основные этапы исследования:
1 этап: (1997 - 1998 г.г.) - исследовалось явление всеобщей информатизации и компьютеризации, анализировался процесс внедрения новых информационных технологий в образование, проводилось изучение нормативной документации по изучаемым вопросам, оценивались роль и место интеллектуальных компьютерных САПР в графической подготовке высшей профессиональной школы; изучался опыт обучения студентов компьютерной графике и геометрическому моделированию за рубежом и в России; обосновывалось программное обеспечение САПР для использования в образовательном процессе вуза; выявлялись закономерности эффективной учебно-познавательной и учебно-профессиональной графической деятельности студентов; выяснялось состояние проблемы формирования профессионально важных личностных качеств будущего специалиста в технических вузах и пути ее решения; исследовалось организационно-педагогическое и методическое обеспечение графической подготовки студентов с целью проектирования эффективных систем общеинженерной графической подготовки студентов, нацеленных на формирование качеств личности будущего специалиста; анализировался понятийно-терминологический аппарат; накапли-
вался эмпирический материал для последующей исследовательской работы; выявлялись противоречия, разрабатывалось направление решения исследуемой проблемы, формулировалась гипотеза, определялись объект, предмет, цели, задачи и методика исследования.
этап: (1998 - 1999 г.г.) - проводились констатирующие эксперименты по изучению уровня школьной подготовки первокурсников по геометрии и черчению; анализировались показатели контрольных мероприятий по оценке знаний, умений и навыков фундаментальных общеинженерных графических дисциплин - начертательной геометрии, инженерной графики, инженерной компьютерной графики; шло изучение продуктов графического творчества студентов; проводилось анкетирование студентов, преподавателей и специалистов Российского Федерального Ядерного Центра для определения состояния проблемы воспитания профессионально важных качеств будущего специалиста; определялись наиболее значимые для профессиональной графической деятельности личностные качества специалиста; разрабатывались авторские рабочие программы и календарные планы нового курса «Основы автоматизированного проектирования» и прикладных учебных дисциплин, ориентированных на обучение студентов профессиональной работе с интерактивными САПР; шел поиск эффективных методик графической подготовки студентов, основанных на комплексном использовании функционального и педагогического потенциалов интеллектуальных компьютерных САПР; разрабатывались компоненты системы информационно-технологического обеспечения графической подготовки студентов технического вуза.
этап: (1999 - 2002 г.г.) - разрабатывались теоретические основы проектирования и функционирования системы информационно-технологического обеспечения графической подготовки студентов технического вуза; проводились экспериментальные исследования по формированию познавательных, мотивационных, деятельностных и эмоционально-волевых компонентов готовности к предстоящей графической подготовке и деятельности на более высоком учебном и профессиональном уровне, с творческим использованием интеллектуальных систем автоматизированного проектирования; исследовались и разрабатывались модели формирования конкретных профессионально важных личностных качеств будущего специалиста, необходимых для успешной инженерной графической подготовки и практики; определялись критерии оценки уровня их развития; уточнялась рабочая гипотеза; проводился анализ возможностей использования внутренних компьютерных коммуникационных сетей (лаборатории компьютерной графики и параметрического моделирования, электронной библиотеки) как средств профессионально и личностно ориентированной графической подготовки студентов; велась опытно-экспериментальная работа по внедрению разработанной системы информационно-технологического обеспечения графической подготовки в Сне-жинской государственной физико-технической академии; вносились изменения в
систему профессиональной подготовки будущих инженеров с учетом новых возможностей инженерных информационных технологий; адаптировались системы формирования конкретных профессионально важных качеств личности будущего специалиста к графической подготовке на основе непрерывного обучения студентов работе с интеллектуальными компьютерными САПР.
4 этап (2002 - 2004 г.г.) - осуществлялся систематический теоретический анализ и обобщение результатов опытно-экспериментальной работы по совершенствованию образовательного процесса графической подготовки студентов, нацеленной на формирование важных для учебной и профессиональной графической деятельности личностных качеств будущего специалиста; обобщались научные факты, формировались основные выводы; подтверждена гипотеза, что в результате создания в техническом вузе информационно-технологической учебно-профессиональной среды при определенных психолого-педагогических условиях в процессе учебно-познавательной и учебно-профессиональной графической деятельности у студентов будет развит комплекс наиболее важных в профессиональном отношении личностных качеств, обеспечивающих формирование профессиональной компетентности будущих специалистов в сфере традиционной и автоматизированной инженерной графической деятельности, гарантирующих соответствие результатов графической подготовки будущих специалистов поставленным целям и современным квалификационным требованиям к выпускникам технических вузов, предъявляемым высоким уровнем социально-экономического и научно-технического развития; методами математической статистики осуществлялась обработка полученных в процессе исследования данных; полученные результаты внедрялись в практику; завершалось оформление результатов научного исследования; изданы авторские учебные пособия для студентов технических вузов и монография.
На защиту выносятся следующие положения:
- Реализация системно-синергетического потенциала компьютерных информационных технологий автоматизированного проектирования в процессе интеграции необходимых компонентов организационно-педагогического, дидактического и методического обеспечения общеинженерной графической подготовки студентов технических вузов позволит привести в соответствие результаты учебно-познавательной и учебно-профессиональной графической деятельности будущих специалистов с современными квалификационными требованиями к графической подготовке выпускников технических вузов. Реализации системно-синергетического потенциала компьютерных информационных технологий автоматизированного проектирования способствует создание системы информацион-
но-технологического обеспечения графической подготовки студентов технического вуза.
В основу организации системы информационно-технологического обеспечения графической подготовки студентов должны быть положены следующие специфические педагогические принципы: принцип осознанной потребности в информатизации графического образования и качественной графической подготовке будущих специалистов; актуализации дидактических возможностей функционального и интеллектуального потенциалов компьютерных систем автоматизированного проектирования (САПР); единства организационно-педагогического, методического и технологического обеспечения общеинженерной графической подготовки; релевантности традиционной и компьютерной составляющих общеинженерной графической подготовки студентов; учета лич-ностно-формирующих воздействий информационно-технологических способов организации графической подготовки студентов; формирования ценностного отношения к продуктам учебно-профессиональной графической деятельности; эквивалентности обучения и воспитания в процессе графической подготовки студентов с использованием интеллектуальных графических информационных технологий; личной заинтересованности, энтузиазма, мастерства и творческого примера педагога.
Достижению целей системы информационно-технологического обеспечения графической подготовки студентов технического вуза способствует включение в ее структуру следующих необходимых компонентов: подсистемы методов и приемов организации образовательного процесса графической подготовки студентов с использованием интеллектуальных компьютерных САПР; подсистемы организационных форм образовательного процесса, построенных на основе использования интеллектуальных компьютерных САПР; подсистемы учебных и учебно-методических пособий, адекватных выбранным средствам, методам и организационным формам (учебно-методический комплекс общеинженерной графической подготовки на основе использования интеллектуальных компьютерных САПР).
- Необходимым условием эффективного функционирования системы ин
формационно-технологического обеспечения графической подготовки студентов
технического вуза является организация специальной информационно-
технологической компьютерной учебно-профессиональной среды, обеспеченной
соответствующими организационно-педагогическими, техническими и программ
ными средствами обучения и воспитания, такими как: современная компьютерная
и мультимедийная техника, периферийные устройства (принтеры и плоттеры),
программные продукты конструкторско-графических информационных технологий
(системы автоматизированного проектирования с возможностью трехмерного
виртуального моделирования и их приложения), электронные учебные пособия и
т.д.
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 способов, адекватных объекту, целям и задачам педагогического исследования; воспроизводимостью результатов исследовательской работы; решением всех конкретных задач, поставленных в исследовании; использованием методов математической статистики для проверки достоверности полученных результатов; актом приемки; присвоением грифа Министерства образования РФ учебному пособию «Pro/ENGINEER: Деталь - Сборка - Чертеж»; успешными выступлениями студентов СГФТА в региональных, всероссийских и международных олимпиадах и конкурсах по графическим дисциплинам; опытно-конструкторской и профессиональной деятельностью студентов и выпускников СГФТА в сфере автоматизированного проектирования и современной инженерной графики; присуждением призовых мест авторским учебно-методическим комплексам: по компьютерной графике и основам автоматизированного проектирования - 2 место, по начертательной геометрии - 3 место (6-й Всероссийский конкурс «КОМПЬЮТЕРНЫЙ ИНЖИ-НИРИНГ-2004», МАТИ им.К.Э.Циолковского, «Научно-исследовательский центр автоматизированных систем конструирования» - Москва).
Апробация и внедрение результатов исследования. Ход и результаты теоретических и экспериментальных исследований докладывались и обсуждались на научных конференциях и методических семинарах:
международных- Н.Новгород, 2001-2004; Снежинок, 2003; Самара, 2003; Москва, 2003, 2004; Шуя, 2004; Владивосток, 2004;
всероссийских - Екатеринбург, 2002; Н.Новгород, 2003; Рыбинск, 2003; Пермь, 2004;
отраслевых- Новоуральск, 1999; Озерск, 1999, 2002; Северск, 2003;
методических семинарах- СГФТА и кафедры общетехнических дисциплин.
По теме диссертационного исследования диссертантом опубликовано 3 монографии; 43 учебных пособия, в том числе 8 электронных, зарегистрированных на правах научных публикаций; 36 статей, докладов и тезисов в сборниках научных трудов и научных журналах; 13 авторских рабочих программ, 11 учебно-методических разработок и ОКР.
Структура диссертации определена предметом и логикой исследования и состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографии (572 наименований) и приложений. Кроме текстовых материалов, в работу включены схемы, таблицы, рисунки, демонстрационная компьютерная графика.
Основные представления и понятия информатизации
Одной из доминирующих реальностей цивилизации сегодня являются глобальная информатизация и компьютеризация общества. В современных условиях социально-экономического развития ни одна страна не может остаться в стороне от этого явления. Радикальные прогрессивные изменения во всех сферах жизнедеятельности человека, связанные с информатизацией и компьютеризацией, развитием электроники и автоматики, идентифицировали текущий исторический период, который стали называть информационной цивилизацией, информационным, постиндустриальным обществом, обществом информационных технологий.
По сравнению с предшествующим индустриальным обществом, где все было направлено на производство и потребление товаров, в информационном обществе должны производиться и потребляться интеллект, знания, что приводит к увеличению доли умственного труда. Это значит, что от человека требуется способность к интеллектуальному совершенствованию, творчеству. Граждане общества информационных технологий должны обладать способностями самостоятельно и активно действовать, самосовершентвоваться, принимать решения, гибко адаптироваться к изменяющимся условиям жизни. Решение этих задач требует усилий образовательных учреждений и всего общества.
Становление информационного общества в качестве первой ступени развития гармоничной ноосферы предполагает, что важнейшим продуктом общественной практики является производство, распространение, использование ин формации и информационных технологий [335]. В соответствии с разработанным В.И.Вернадским [89] учением, ноосферный процесс протекает в системе взаимодействия природы и общества на планете Земля. Ноосфера - высшая стадия развития биосферы, связанная с развитием человечества. Биосфера -это оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой обусловлены прошлой и современной деятельностью живых организмов; все процессы в биосфере связаны с трансформацией энергии, поступающей из космоса. Человечество, развивая техносферу, познавая законы природы и совершенствуя технику, становится крупнейшей силой, которая начинает оказывать определяющее влияние на ход процессов, протекающих в охваченной его воздействием сфере Земли и околоземном космическом пространстве [416, с.108]. Созданная людьми техносфера - это совокупность всех функционирующих и старых, недействующих технических объектов и всех продуктов их деятельности, возникших на Земле и в космосе. Зародившись в виде технических элементов, призванных компенсировать и усилить трудовые и интеллектуальные потенции человека, техносфера постепенно формирует искусственную среду обитания человеческого общества, являясь одним из источников развития ноосферы. Ноосфера и техносфера способны к саморазвитию. На сегодняшний день в развитии ноосферы выделяют два крупных этапа [325, с. 143-145; 416, с. 108]:
первый этап - стихийное формирование и развитие ноосферы - характеризуется хищническим отношением к природе, экологическими нарушениями и ухудшением состояния окружающей среды, что особенно усилилось в XX веке; на этом этапе общество не осознавало и не контролировало процесс саморазвития техносферы, не сознавало угрозу своему существованию в случае ее дальнейшего стихийного развития;
второй этап - гармонизация развития ноосферы, который начался с середины XX века; он предполагает формирование новой среды обитания человека, в которой на основе системного научного знания появляется возможность гармоничного сосуществования и симбиоза между биосферой, техносферой, человеческим обществом и каждым человеком. Формирование гармоничной ноосферы - главная проблема XXI века. Общество стало создавать технику и технологии для научно обоснованного регулирования развития техносферы как составной части гармоничной ноосферыВажнейшими условиями создания гармоничной ноосферы являются воспитание и поддержание необходимого уровня культуры, нравственности и со вести человека, развитие его творческих способностей [78, с. 6-15; 325, с. 143-145; 416, с. 108]. Творчество становится общественной потребностью, так как оно является инструментом разрешения противоречий и согласования процессов в ноосфере. В историческом плане и воспитание подрастающего поколения и подготовка его к осознанной деятельности в ситуациях нового вида являются необходимыми средствами выживания человечества как вида [325, с. 143-145].
Результатом формирования информационного общества стало изменение средств и характера труда в направлении его интеллектуализации, бурное развитие науки и наукоемких производств, пересмотр научных и образовательных концепций на основе достижений кибернетики, информатики, синергетики, педагогики, психологии и др. наук.
Н.В.Макаровой [281] дано такое определение информационного общества: «это общество, в котором большинство работающих заняты производством, хранением, переработкой, продажей и обменом информацией». Информационное общество представляется как общество высокой информационной культуры, где главным ресурсом развития является знание, а средством его воспроизводства - образование [90].
Информатизация приняла исключительное значение в современном обществе, вобрав в себя общественно-политические, научные, технические и общекультурные знания. По мнению специалистов, информатизация является единственным ресурсом, не скудеющим в ходе развития человечества. Более того, этот феноменальный ресурс постоянно увеличивается и совершенствуется.
Если же разобраться с квалификационными признаками информационного общества и резюмировать его характерные черты, то можно утверждать, что реально человечество войдет в информационное общество тогда и только тогда, когда информация (знание) станет ресурсом материального и духовного производства [90].
Компьютеризация информационного общества способствует переводу большей части социальной памяти, информации, на электронные носители. Возникла новая индустрия переработки информации на базе компьютерных и телекоммуникационных информационных технологий [90, 100, 335, 452 и др.].
В странах с развитой экономикой (США, Япония, Великобритания, Германия, страны Западной Европы) поддержка инноваций, связанных с прогрессом информационных технологий, и инвестиций в информационную индустрию являются приоритетом государственной политики. Государственную значимость приобрело это направление и в современной России. Понятия «информация», «информатика», «информационные технологии», конечно, не новы. В них заключены реальное прошлое, бурное настоящее и притягательное многообещающе-обнадеживающее будущее.
Информация (от лат. Information - разъяснение, изложение) - это некоторые сведения, совокупность каких-либо данных, знаний; с научной точки зрения, одно из основополагающих понятий кибернетики [435]. В настоящее время под термином «информация» понимают сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состояниях [Информатика в понятиях]. Информация имеет основополагающее значение в информационном обществе и оценивается как неистощимый, возобновляемый ресурс человечества, как одна из главных ценностей общества [335].
Информатика, по определению академика В.М.Глушкова [123], представляет собой комплексную научную и инженерную дисциплину, изучающую все аспекты проектирования, разработки, создания, оценки, функционирования компьютеризованных систем переработки информации, их применение и воздействие на различные области социальной практики. В учебнике по профессиональной педагогике информатика - наука, занимающаяся изучением закономерностей, методов и способов формирования, накопления, преобразования, хранения, передачи и использования всех видов информации, решением проблем создания, внедрения и использования современных средств вычислительной и информационной техники, средств связи и технических накопителей информации [359].
Информация, методы и средства информатики доходят до потребителя в виде информационных технологий. Одни информационные технологии уже имеют свою историю, другие появились сравнительно недавно.
В.М.Глушков определил информационные технологии как процессы, связанные с переработкой информации [123]. Н.В.Апатова конкретизировала это определение: «информационная технология - это совокупность средств и методов, с помощью которых осуществляется процесс переработки информации» [33]. В диссертационном исследовании Е.А. Ерофеевой: «информационные технологии - это, во-первых, совокупность процессов циркуляции и переработки информации и, во-вторых, описание этих процессов» [164].
По определению В.Ф.Шолоховича [497], «информационные технологии -это совокупность методов и технических средств сбора, организации, хранения, обработки, передачи и представления информации, расширяющая знания людей и развивающая их возможности по управлению техническими и социальными процессами».
Анализ педагогических исследований в области совершенствования графического образования студентов
Конец XX столетия, принесший заметные преобразования во все сферы жизнедеятельности человека на основе новых информационных технологий, нашел свое отражение и в общеинженерном графическом образовании. К вузовским графическим дисциплинам - «Начертательной геометрии» и «Инженерной графике» в государственном образовательном стандарте была добавлена интерактивная компьютерная графика, реализуемая средствами систем автоматизированного проектирования (САПР). Это привело к сокращению количества часов на изучение дисциплин традиционного графического цикла и не могло обеспечить на достаточно квалифицированном уровне освоение новых знаний и пользовательских умений работы с этими новыми графическими информационными технологиями, предназначенными для облегчения творческой проектно-графической деятельности инженеров и повышения оформительского качества конструкторской документации.
Понимая необходимость обучения будущих специалистов работе с конструкторскими модулями и графическими редакторами интеллектуальных компьютерных САПР на профессиональном уровне, многие технические вузы начали вводить в учебные планы дополнительные прикладные учебные дисциплины, имеющие целью расширение и совершенствование фундаментальной инженерной графической подготовки в соответствии с требованиями современного производства. Так, появившийся, главным образом, в результате проб и ошибок первый опыт обучения студентов работе с графическими редакторами 2-мерных (2D) и 3-мерных (3D) компьютерных САПР в российских вузах позволил сделать некоторые заключения и предложения, нашедшие отражение в диссертационных исследованиях, научных публикациях, докладах на научно-методических конференциях различного уровня и в научно-практических разработках.
По мнению некоторых известных ученых-педагогов (К.И. Вальков, В.И.Якунин и др.), компьютерная графика, составляющая содержание функционирования инженерно-конструкторских САПР, является самостоятельной учебной дисциплиной, которая должна изучаться после овладения студентами основами классической начертательной геометрии и традиционной инженерной графики (черчения). Наш положительный опыт, подтверждает иные подходы, связанные с необходимостью обучать компьютерной графике и геометрическому моделированию с первых дней студенчества, потому что важно как можно скорее научить ребят добротной пользовательской технике безотносительно к назначению создаваемых электронных объектов. Чем скорее студенты начнут демонстрировать пользовательскую виртуозность, тем раньше, шире и глубже будет их научный и практический интерес к явлениям компьютерного моделирования. А владение пользовательской техникой и появившийся интерес уже гораздо проще направить в нужное русло, например, для преодоления трудностей начертательной геометрии или совершенствования подоспевшего курса проекционного и машиностроительного черчения, составляющего графическую основу автоматизированого проектирования технических объектов.
Опираясь на работы А.Я.Блауса [62], Б.Ф.Ломова, Н.Ф.Четверухина [486], И.С.Якиманской [511, 512], Г.Ф.Горшков [128] предлагает ввести в систему общеинженерной графической подготовки разработанную им учебную дисциплину «Геометрическое моделирование». Обосновывая свое видение графического образования в современном техническом вузе, Г.Ф. Горшков отмечает, что теория геометрического моделирования, преследуя цели создания и использования геометрических моделей в задачах проектирования, а также изучения моделирования как процесса, необходимого в любой профессиональной деятельности, с развитием компьютерных графических технологий становится особенно актуальной и значимой.
Анализируя содержание «интегративной общеинженерной графической дисциплины «Геометрическое моделирование» в отношении к содержанию традиционных фундаментальных графических дисциплин», Г.Ф.Горшков рассматривает ее как «дисциплину методологического направления формирования и развития, которая, в своем комплексном определении, представляет собой:
сферу деятельности, выделившуюся из традиционной инженерной практики и направленную на построение, исследование и передачу информации на геометрических моделях, соответствующих функциям и структурам технических систем;
область знаний, комплексную научно-техническую дисциплину, предметом которой является системно представленная деятельность геометрического моделирования, а методом - система общенаучных алгоритмов и эвристик решения геометрических задач, средством - система графических средств представления информации, а также графо-аналитические и компьютерно-графические средства решения научно-технических проблем;
методологическую позицию, связанную с системным представлением процессов и объектов, в которой находит отражение в единстве образной и знаковой форм целостное представление инженерной геометрической системы» [128, с.167-168].
Заметим, что всякая учебная дисциплина должна проектироваться на системной основе. Методология формирования и развития принципиально отражает актуальность и суть новой образовательной парадигмы, отраженной в повышении квалификационных требований к выпускникам технических вузов в услових современного информационно-технологического, научно-технического и социально-экономического продвижения.
Но основу «Геометрического моделирования», по Г.Ф.Горшкову, должны составлять следующие «базовые» графо-геометрические дисциплины:
начертательная геометрия - как наука о средствах графического моделирования многомерных пространств;
инженерная графика - как наука об инженерных языках представления и передачи информации;
аналитическая, дифференциальная и алгебраическая геометрии в системе графоаналитических методов;
компьютерная геометрия и графика,
а также «другие дисциплины», которые относятся к «базовым графо-геометрическим дисциплинам», образующим основу устойчивого по содержанию и структуре «ядра» системной научной дисциплины [128, с. 168].
Тут, пожалуй, следует точней определиться с предназначенностью такой дисциплины, потому что учебные планы и программы значительной части технических вузов не содержат некоторых из перечисленных и «других» «базовых гра-фо-геометрических дисциплин», на которые должно твердо и надежно опираться «ядро», то есть системообразующий компонент научной дисциплины «Геометри ческое моделирование». Потому, нам думается так: для формирующих и рави вающих функций конструкторские графические информационные технологии очень даже пригодны, но реализовать эту пригодность, видимо, нужно в каждом отдельном случае применительно к предназначенности и учебным планам вуза и потребностям заказчика.
Разрабатывая дидактические системные основы обучения графо-геометрическим дисциплинам в вузе в условиях внедрения НИТ, Г.Ф. Горшков выделил следующие противоречия:
- между потребностью в систематизации системно несвязанных базовых и других учебных графо-геометрических дисциплин, что предопределяет рецептур-ность, а то и невозможность применения геометрических методов для достижения оптимальных инженерных решений;
- между новыми возможностями компьютерной графики и потребностями в деятельностном синтезе значительных объемов геометрических знаний;
- между потребностью в высоком уровне развития пространственно образного мышления, важной составляющей творческих способностей инженера,и возможностями практически достигаемого уровня в рамках традиционного обра зования из-за отсутствия конструктивной и оптимальной модели образного мыш ления; - между потребностями в широком использовании результатов многочислен ных дидактических исследований и возможностями их эффективного освоения и осознания, так как они оказываются дифференцированными по многочисленным теориям и концепциям, направлениям и подходам, а также разнообразным, часто противоречивым научным школам [128].
Если бы эти противоречия благодаря научному исследованию Г.Ф.Горшкова действительно были разрешены, это могло бы оказать очень ценную помощь и преподавателям графических дисциплин, пускай даже не всех вузов, и студентам этих вузов. Важной педагогической проблемой, неразрывно связанной на современном этапе с процессами информатизации образования, является проблема совершен ствования образовательного процесса и повышения качества вузовской общеин женерной графической подготовки, которая никогда не утрачивала своей акту альности. Практически все работы по проблемам графического образования не щ обходят стороной проблему обеспечения его качества [10, 32, 227, 488 и др.]. Под качеством графического образования традиционно понимаются развитие пространственного мышления, конструктивно-геометрических представлений, способности к анализу и синтезу пространственных форм, практически реализуемой в виде графических форм (чертежей) [95, 122, 226 и др.]. Понятия «качество образования», «качество подготовки» и их критерии в рамках педагогического процесса, служат предметом дискуссионного обсуждения. В результате неоднократных попыток зарубежных исследователей дать однозначное толкование понятий качества подготовки обучаемых и качества образования в целом привели к выводу, что эти понятия не имеют однозначной трактовки, как и не может существовать универсального средства для их измерения [214]. В.С.Безрукова, В.П.Беспалько, Д.Ш.Матрос [50, 57,58, 287] и др. понимают под качеством образования соотношение цели и результата, то есть меру достижения цели.
Графическая подготовка является неотъемлемой составной частью инженерного образования. Графические знания, умения и навыки, качество которых должно быть обеспечено при изучении общеинженерных графических дисциплин (начертательной геометрии, инженерной графики и инженерной компьютерной графики в различных модификациях), являются фундаментом для дальнейшей учебной деятельности студента и профессиональной практики выпускника технического вуза. Значение геометрического и графического образования для профессионального становления будущего инженера показано в работах таких основоположников классической начертательной геометрии как В.И.Курдюмов, Г.Монж, К.И.Потье, Н.А.Рынин, Я.А.Севастьянов [414] и других ученых, в научных и методических публикациях которых отражен процесс обучения геометрическим и графическим дисциплинам, методы и средства его совершенствования [28, 29, 62, 69,128, 166] и др.
Почти все исследователи отмечают, что на качестве современной инженерной графической подготовки отрицательно отражается обостряющийся дефицит отведенного для нее учебного времени [214, 346 и др.] и слабая геометрическая и чертежная подготовка выпускников средней школы. В учебных планах средней общеобразовательной школы больше уже нет уроков черчения, а некоторые представления о технической графике кратко даются в курсе нового учебного предмета «Технология». В то же время Л.А.Найниш [314], исследуя дидактические основы и пути оптимизации процесса обучения начертательной геометрии, с сожалением отмечает, что квалификация школьных педагогов по черчению либо чрезвычайно низка, либо этот предмет в школах ведут люди, не имеющие соответствующей подготовки. Однако решение проблемы улучшения преподавания геометрии в школе и возвращения школьному курсу черчения статуса самостоятельного учебного предмета пока остается на уровне эмоциональных дискуссий. Как подтверждает и наш опыт, графические и геометрические знания и умения нынешних выпускников общеобразовательных школ оставляют желать намного лучшего.
Единое мнение многих исследователей состоит в том, что основной причиной слабой успеваемости студентов по геометро-графическим дисциплинам яв ляется несоблюдение преемственности в методах обучения между средней школой и вузом [62 и др.].
Сокращение времени, отводимого для изучения дисциплин графического цикла в вузах, заставляет искать пути интенсификации образовательного процесса на основе активных форм и методов. В основе активизации учебной графической деятельности студентов чаще всего рассматривается деятельность преподавания с применением активных средств, методов и приемов обучения, сочетаемых с частично-поисковой эвристической деятельностью студентов. Эвристика рассматривает вопросы организации мыслительной деятельности в нестандартных ситуациях, когда перед человеком стоит задача (проблема), решение которой он не встречал в своей практической деятельности (И.П.Калошина, О.К.Тихомиров, Т.В.Корнилова, О.П.Шабанова [200, 423, 488] и др.). Появление компьютерной составляющей в графическом образовании дало толчок новым эвристикам в этом процессе.
Для целей развития пространственно-образного мышления студентов Т.А.Варенцовой [82] разработан комплекс задач с применением геометрических и эвристических приемов преобразования формы предметов. Автор предлагает выполнять поэтапно логико-эвристическое исследование графических задач, что позволяет находить общие подходы в их решении, актуализирует теоретические знания графического курса и развивает пространственно-образное мышление студентов. Автор замечает, что «процесс решения графической задачи осложняется тем, что оказывается недостаточным логико-эвристическое исследование, так как одновременно необходимо прогнозирование искомого будущего графического результата, которое требует развитого навыка пространственно-образного мышления. Представленный Т.А.Варенцовой анализ средств активизации учебной деятельности студентов при обучении графическим дисциплинам в современных условиях в сравнении с традиционными выявил особенности развития пространственно-образного мышления будущих специалистов. Средства активизации учебной деятельности Т.А.Варенцова выделила как магистральные, позволяющие рассматривать обучение как динамический процесс дидактического взаимодействия обучаемого с объектом познания, направленного на «целесообразное изменение и преобразование как окружающей действительности, так и самого себя» [396]. Основную трудность процесса графической подготовки в вузе Т.А.Варенцова видит в ситуации, когда есть пространственное представление, а уровень пространственного мышления низок.
Рассматривая учебно-познавательную активность студентов в процессе инженерной графической подготовки как условие развития у студентов пространственно-образного мышления, Т.А.Варенцова выделила три уровня активности в зависимости от способов применения знаний: Первый уровень - воспроизводящая активность, характеризующаяся стремлением обучаемого понять, запомнить и воспроизвести знания, овладеть способом их применения по образцу.
Второй уровень - интерпретирующая активность, характеризующаяся стремлением познать связи между явлениями и процессами, овладеть способами применения знаний в измененных условиях.
Третий уровень - творческий, характеризующийся интересом и стремлением не только проникнуть глубоко в сущность явлений и их взаимосвязи, но и найти для этой цели новый способ.
При этом на всех уровнях активности процесс обучения протекает на основе аналитико-синтетическои деятельности, однако доза помощи преподавателя в ее совершении от максимальной на первом уровне убывает до минимальной на третьем.
Специфика влияния графической подготовки студентов на формирование профессионально важных качеств личности будущего специалиста в условиях информатизации: понятийно-терминологический аспек
Ценность всякого общества определяется тем, насколько полно реализуются в нем возможности и способности каждого человека как личности.
Формирование личности, соответствующей определенным социальным требованиям и идеалам, относится к категории «вечных проблем», над разрешением которых человечество бьется не одно столетие. Интерес к данной проблеме кроется в том особом даре человека, который реализуется в ходе трудовой деятельности и формируется в ходе профессионализации [347, с. 14].
Становление человека как личности часто происходит в процессе его профессионального образования. Применительно к определенным стадиям развития человека в психологии широко используется понятие «ведущий тип деятельности». На этапе учения в техническом вузе труд приобретения профессионального образования является для студентов ведущим типом деятельности. Реальные возможности для личностного становления будущего специалиста заложены в инженерной графической подготовке, подкрепленной функциональным и дидактическим потенциалом интеллектуальных компьютерных технологий и систем, применяемых в образовательном процессе технических вузов. Поскольку профессиональное становление личности подчиняется закономерностям, которые определяются особенностями его деятельности, формирование профессионально важных качеств личности, как целевого компонента общеинженерной графической подготовки, зависит от закономерных явлений, обусловливающих и сопровождающих их учебно-профессиональную графическую деятельность в вузе. Образовательная среда графической подготовки студентов технического вуза проектируется и эффективно функционирует как взаимозависимое сочетание информационно-компьютерного окружения и специально создаваемых психолого-педагогических условий.
В современных реалиях информационного общества в значительной степени возрастает роль не только компетентной профессиональной подготовки специалистов, но и их творческой активности, инициативы, способности к саморазвитию, а также требований знания профессиональных норм, стремлений и умений работать по правилам общечеловеческой, нравственной, профессиональной, информационной, коммуникативной культуры. Эти качества представляют особую ценность как для общества в целом, так и для каждой личности. Потому высокий уровень вероятности формирования этих личностных качеств у будущих специалистов в процессе графической подготовки, должен быть заложен в образовательную среду, делая соответствие результатов целям закономерными.
Анализ научных работ и методической литературы по профессионально важным качествам личности будущего специалиста [15, 24, 69, 104, 122, 137, 138, 139, 140, 144, 181, 205, 210, 229, 238, 260] показал, что в педагогике отсутствует целостное и адекватное представление о процессе профессионального становления личности. Системы понятий профессионально важных качеств личности, которые должны формироваться в процессе учебно-познавательной и учебно-профессиональной графической деятельности студентов технического вуза в условиях информатизации и компьютеризации, способствуя ее эффективности, пока нет. Это обстоятельство может отрицательно сказываться как на развитии теоретических положений, так и на решении практических задач в сфере инженерной подготовки, поскольку формирование личностных качеств определяет качество графической подготовки и является ее целевым компонентом. Это важно особенно в условиях информационного общества, когда графические информационные технологии и системы автоматизированного проектирования, становясь неотъемлемой частью инженерно-графической деятельности, изменили и возвысили статус всего цикла графических дисциплин в технических вуза В большинстве научно-педагогических работ по воспитанию личности в процессе профессиональной подготовки, обсуждаются понятия и термины отдельных личностных качеств. Они уточняются и корректируются. Но практически никто из авторов не придает необходимого значения комплексному формированию важных личностных качеств будущего специалиста в процессе вузовской графической подготовки, не прослеживает изменения, которые должны произойти в понятийном аппарате этих личностных качеств под воздействием глобальной информатизации и компьютеризации профессиональной деятельности инженера, и как эти корректировки отразятся на системе понятий и терминов профессионального становления личности будущего специалиста в целом. Мы обращаем на это внимание, поскольку понятийный аппарат профессионально важных личностных качеств, необходимых студенту для успешной инженерной графической подготовки и формирующихся в процессе самой этой подготовки, генетически связан с понятийным аппаратом профессионально важных личностных качеств, соответствующих информационно-технологическому прогрессу и современным квалификационным требованиям, предъявляемым обществом к выпускникам технических вузов, и в гносеологическом плане является его отражением.
В контексте графической подготовки встречаются различные термины и понятия, отражающие одно и то же личностное качество. Некоторые часто употребляемые понятия совсем не имеют дефиниций. В результате под одним и тем же понятием понимают нетождественные свойства личности. Значительное большинство преподавателей инженерных дисциплин технических вузов не имеют педагогического или психологического образования. Это нередко приводит к неопределенности и неоднозначности понимания, какие же именно характерные черты присущи личностному качеству или способности, которые требуется сформировать у будущих специалистов.
Отсутствуют также системные взаимосвязи между содержанием современной компьютеризированной общеинженерной графической подготовки с ее понятийным аппаратом, с одной стороны, и содержанием необходимых для ее эффективности профессионально важных личностных качеств будущего специалиста с их понятийно-терминологическим аппаратом, с другой.
Мы предлагаем концептуальную модель системного комплекса профессионально важных качеств личности будущего специалиста, благодаря формированию которых обеспечивается эффективность разработанной нами педагогической системы информационно-технологического обеспечения графической подготовки студентов технического вуза.
При выделении понятий и терминов мы опирались на принципы системного подхода [449, 508], предусматривающие рассмотрение понятийно-терминологического аппарата как системы, развивающейся во времени в соответствии с развитием человеческой цивилизации, а также на генетический подход, предполагающий построение новых элементов понятийного аппарата путем явных определений [249, с. 30,136] на основе некоторой системы исходных данных.
Исходные категории и понятия для построения концептуальной модели системы понятий профессионально важных качеств личности выделены в результате исследования философских, психологических и педагогических научных трудов, а также справочных источников, в которых даны их определения [49, 285, 299, 359, 411, 435, 452, 499 и др.].
Под профессионально важными личностными качествами будущего специалиста мы понимаем необходимые человеческие свойства, имеющие повышенную общественную и личностную ценность, которыми должен обладать студент для успешного выполнения учебных и учебно-профессиональных обязанностей как учащийся, будущий специалист и потенциальный исполнитель определенного вида научно-производственной деятельности, а также как целостная личность.
Первыми понятиями, с которых принято начинать изучение любой проблемы личности, являются «человек» и «индивид».
Понятие «человек» употребляется для характеристики всеобщих, присущих всем людям качеств и способностей [366]. Человечество - это особая исторически развивающаяся общность, которая отличается от всех иных материальных систем только ей присущим способом жизнедеятельности. Благодаря этому способу жизнедеятельности, человек на всех этапах исторического развития, во всех точках земного шара остается тождественным самому себе, сохраняет определенный онтологический статус [366].
Существование отдельных представителей человечества выражается понятием «индивид». Понятие «индивид» дословно значит неделимую дальше частицу какого-то целого; своеобразный «социальный атолл»; отдельный человек, который рассматривается не только как единичный представитель рода человеческого, но и как член какой-то социальной группы [366].
Производными от понятия «индивид» являются «индивидуализм», «индивидуализация», «индивидуальный», «индивидуальность».
В современных условиях глобальной информатизации и компьютеризации человеческой деятельности в общем и профессиональном образовании актуальны личностно-ориентированные педагогические технологии, в которых приоритетным выступает принцип индивидуализации обучения, индивидуальный подход к обучению и воспитанию, который, как показывает опыт, эффективно реализуется при использовании новых информационных технологий и персональной компьютерной техники. Компьютеризация инженерной конструкторско-графической деятельности, вызвавшая потребность обучения студентов технических вузов работе с интеллектуальными графическими информационными технологиями -САПР и их приложениями, стала стимулом для проектирования педагогических систем, основанных на личностно-ориентированных принципах индивидуального обучения. Уже не вызывает сомнений, что индивидуализация обучения - одно из важных преимуществ использования компьютерной техники в учебном процессе. Компьютеризация позволяет развить индивидуальные, неповторимые способности каждого студента. Индивидуальное обучение способно вызвать больший интерес студентов, изменить отношение к научным и профессиональным знаниям.
Индивидуализация обучения - такой подход к организации учебного процесса, при котором учитываются личностные особенности учащихся, их социальный и культурный опыт, а также уровень интеллектуального развития, познавательные интересы, социальный статус, режим жизнедеятельности и другие факторы, оказывающие влияние на успешность учения [359].
Термин «индивидуальность» обозначает уникальность и неповторимость человека во всем богатстве его личностных качеств и свойств. Индивидуальность - это характеристика человека, его единичности и своеобразия, выводящих за рамки этой единичности.
Понятие «личность» используют для того, чтобы отразить конкретно-исторические особенности развития человека на различных уровнях его индивидуального и исторического развития.
Таким образом, личность - итог развития индивида, наиболее полное воплощение всех человеческих качеств. Личность является первичным агентом социального взаимодействия и отношений [364.
Понятие «личность», являясь ведущей категорией психологии [347], не является сугубо психологической. С.Л.Рубинштейн писал: «Понятие личность есть общественная, а не психологическая категория. Это не исключает, однако, что сама личность как реальность, как кусок действительности, обладает многообразными свойствами - природными, а не только общественными, - является предметом изучения разных наук, каждая из которых изучает ее в своих, специфических для нее отношениях» [375, с.244-245].
«В понятии «личность» сходятся интересы всех наук о человеке» (Л.Г.Викторова) [92, с.12].
Известный отечественный психолог и педагог В.В.Давыдов [137] считает, что личностью является индивид, обладающий определенным творческим потенциалом. Личность тем значительнее, чем больше в её преломлении представлено всеобщих, общечеловеческих характеристик.
В западной науке так или иначе развивались различные гуманистические теории (Дж. Дьюи, Т. Оллпорт А. Маслоу. К. Роджерс [494] и др.), считающие своим предметом личность, изначально стремящуюся к самоактуализации, саморазвитию и самосовершенствованию. Но только в последнее десятилетие XX века в связи с осознанием кризиса образования, культуры и человека, угрозы самому его существованию стала нарастать ориентация на самоценность человеческой личности как цели, а не средства общественного развития и, в то же время, источника инноваций в жизни, производстве, науке и культуре.
Похожие диссертации на Система информационно-технологического обеспечения графической подготовки студентов технического вуза
