Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. НАУЧНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФОРМИРОВАНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ СТУДЕНТОВ В ПРОЦЕССЕ ОБУЧЕНИЯ НАЧЕРТАТЕЛЬНОЙ ГЕОМЕТРИИ 11
1.1. Проблема формирования, пространственных представлений студентов в психолого-педагогических исследованиях 11
1.2. Формирование пространственных представлений как методическая проблема специальной подготовки студентов 36
1.3. Выявление сформированности пространственных представлений у студентов 57
Выводы 76
ГЛАВА II. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ МЕТОДИКИ ФОРМИРОВАНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ СТУДЕНТОВ В ПРОЦЕССЕ ОБУЧЕНИЯ НАЧЕРТАТЕЛЬНОЙ ГЕОМЕТРИИ 78
2.1. Описание экспериментальной методики формирования пространственных представлений у студентов 1 курса при обучении начертательной геометрии 78
2.2. Анализ результатов констатирующего эксперимента 93
2.3. Результаты экспериментальной работы по формированию пространственных представлений у студентов 1 курса при обучении их начертательной геометрии 104
Выводы 122
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 124
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 13 8
ПРИЛОЖЕНИЯ і 55
Приложение 1 153
Приложение 2 154
Приложение 3 156
Приложение 4 157
- Проблема формирования, пространственных представлений студентов в психолого-педагогических исследованиях
- Формирование пространственных представлений как методическая проблема специальной подготовки студентов
- Описание экспериментальной методики формирования пространственных представлений у студентов 1 курса при обучении начертательной геометрии
Введение к работе
На современном этапе развития высшей школы возрастают требования к уровню специальной подготовки педагогических кадров, что обусловлено необходимостью подготовки в вузе учителя черчения, способного работать в различных типах учебных заведений (колледжах, лицеях, школах), знающего различные концептуальные подходы к графическому образованию школьников, владеющего специальными знаниями и умениями, позволяющими реализовать различные образовательные программы в педагогической деятельности.
Для повышения эффективности специальной подготовки студентов .на художественно-графических факультетах педагогических вузов необходимо устранить противоречие между объективной необходимостью усиления графической подготовки педагогических кадров и фактическим состоянием его профессионального становления в вузе. Разрешить это противоречие возможно посредством улучшения процесса формирования пространственных представлений на занятиях по начертательной геометрии, что возможно осуществить только при условии индивидуализации учебного процесса.
Указанные обстоятельства определили выбор темы исследования, проблема которого заключается в формировании пространственных представлений в процессе обучения начертательной геометрии на художественно-графических факультетах пединститутов.
Степень разработанности проблемы
Рассматривая возможность формирования пространственных представлений у студентов педагогических вузов, мы изучали психолого-педагогические исследования, посвященные различным аспектам теории и практики профессионального, в том числе и специального образования. В этом отношении наибольший интерес представляют труды психологов Ананьева Б.Г., Богоявленской Д.Б., Выготского
Л.С., Гуровой Л.Л., Крутецкого В.А., Леонтьева А.Н., Ломова Б.Ф., Менчинской Н.А., Рубинштейна С.Л., Якиманской И.С. посвященные проблемам психологии творчества и решения задач, активизации процесса развития пространственных представлений, мотивационно-потребностной сферы обучающегося и др. Исследования названных ученых стали для нас основополагающими.
В области физиологии значительный вклад в понимании процесса восприятия зрительных образов внесли А.Р. Лурия, ИЛ. Павлов, И.М. Сеченов и др.
Проблема формирования пространственных представлений в процессе обучения начертательной геометрии связана с проблемами вузовского образования. Теоретические основы решения проблемы нашего исследования составили фундаментальные работы педагогов Архангельского СИ., Берга А.И., Блауса А.Я., Загвязинского В.И., Краевского В.В., Лернера И.Я., Никандрова Н.Д., Скаткина М.Н., Сластенина В.А., Щукиной Г.И. и других, исследовавших вопросы отбора содержания обучения, поиска эффективных форм, методов и средств обучения в высшей школе и др.
Различные аспекты формирования пространственных представлений у студентов в процессе обучения начертательной геометрии и черчения в высшей школе исследовались учеными Анисимовой Л.Н., Арустамовым Х.А., Ботвинниковым А.Д., Быковой Е.Ф., Владимирским Г.А., Добровольской Н.А., Ивановой А.В., Иващенко Г.А., Кап-лунович И.Я., Катхановой Ю.Ф., Корзиновой Е.И., Котовым И.И., Макаровой М.Н., Павловой А.А., Столетневым B.C., Титовой М.П., Якуниным В.И. и другими, предложившими различные методические решения проблемы.
Вопросы преемственности формирования пространственных представлений в графической подготовке школьников и студентов на- ходим в трудах Ботвинникова А.Д., Ломова Б,ФМ Ройтмана И.А. и других ученых.
Несмотря на значительное число научных исследований и положительный опыт работы в этом направлении, в области методики преподавания начертательной геометрии проблема формирования пространственных представлений не достаточно рассмотрена в контексте изучения влияния психолого-индивидуальных факторов, влияющих на процесс формирования пространственных представлений, и поиска эффективных методов обучения, обеспечивающих индивидуализацию процесса развития пространственных представлений.
Социальная значимость проблемы формирования простран ственных представлений в процессе изучения начертательной геомет рии студентами педвузов, наличие условий для ее разрешения под тверждают целесообразность, своевременность и актуальность данного » исследования.
Цель исследования: теоретически обосновать педагогические условия при которых обучение начертательной геометрии позволит индивидуализировать процесс формирования пространственных представлений, обеспечивая его эффективность.
Объект исследования: - графическая подготовка по начертательной геометрии студентов первого курса художественно-графических факультетов педагогических институтов.
Предмет исследования: - процесс формирования пространствен ных представлений у студентов первого курса художественно- графических на занятиях по начертательной геометрии. Ш Гипотеза исследования. Эффективность процесса формирования пространственных представлений на занятиях по начертательной геометрии возможно обеспечить, если методику преподавания построить на следующих основных положениях: теоретические положения курса будут изучаться на основе акцентирования внутрипредметных связей базовых и производных понятий начертательной геометрии, обеспечивая мотивационную установку на усвоение изучаемого материала и системность получаемых знаний; теоретические основы курса будут закрепляться в процессе решения задач, последовательное введение которьпс будет обеспечивать развитие пространственных представлений на основе коррекции индивидуально-психологических особенностей восприятия, памяти, мышления и исходного уровня сформированности пространственных представлений студентов.
Это обеспечит эффективность процесса формирования статических и динамических пространственных представлений студентов, результаты которого будут проявляться в решении графических задач повышенной сложности.
Проблема, цель, предмет и гипотеза исследования определили необходимость решения следующих задач:
Изучить теоретические основы формирования пространственных представлений студентов в процессе изучения начертательной геометрии на первом курсе художественно-графического факультета пединститута.
Проанализировать и выявить уровень сформированности пространственных представлений у первокурсников.
Найти оптимальную методику формирования пространственных представлений при обучении начертательной геометрии, продумав последовательность введения задач, обеспечивающих эффективность формирования пространственных представлений с учётом индивидуализации процесса обучения.
4. Разработать методические рекомендации по формированию пространственных представлений студентов в процессе обучения на- чертательной геометрии.
Методологической и теоретической основой исследования стали; труды в области педагогики, психологии, методики профессионального, в том числе специального, образования в педагогических и технических вузах России и зарубежья; теория деятельности; - теория педагогического сотрудничества. Основными методами исследования явились: - изучения и анализ литературы, освещающей психологические/ физиологические, педагогические и методические аспекты проблемы формирования пространственных представлений; - моделирование методики формирования пространственных представлений, учитывающей индивидуально-психологические осо бенности обучающихся и их уровень сформированности простран ственных представлений; педагогический эксперимент; анализ учебных работ студентов по начертательной геометрии; анализ, обобщение и обработка результатов эксперимента.
Опытно-экспериментальной базой исследования стали художественно-графические факультеты Карачаево-Черчесского государственного педагогического института и Владимирского государственного педагогического института. В общей сложности опытно-экспериментальным исследованием было охвачено 524 студента.
Периоды исследования
Первый период (1987-1988 гг.) - подготовительно-рекогносцировочный. На этом этапе осуществлялись первичные наблюдения, изучалась литература по проблемам профессиональной и специальной подготовки будущих учителей черчения.
Второй период (1988-1989 гг.) - теоретико-поисковый. На этом этапе уточнялась проблема исследования, изучались и анализировались результаты отечественных и зарубежных исследований. Была сформулирована гипотеза, намечены цели, задачи и определены методы исследования. В этот период был проведен поисковый эксперимент с целью выявления влияния индивидуально-психологических особенностей памяти, восприятия и мышления на процесс формирования пространственных представлений студентов І курса художественно-графических факультетов.
Третий период ( 1990-1996 гг.) - проектировочно-эксперимен-тальный. Нами проводился формирующий эксперимент, анализировались работы по начертательной геометрии студентов 1 курса, обобщались полученные результаты. Осуществлялась апробация и внедрение методических рекомендаций в практику высшей школы.
Проведенное исследование позволило вынести на зашиту: - методику формирования пространственных представлений, ос нованную на учете индивидуально-психологических различий обучаю щихся.
Научная новизна исследования заключается в том, что:
1. Определены психолого-педагогические факторы влияющие на процесс формирования пространственных представлений к ним отно сятся: позднее включение студентов в процесс формирования динами ческих пространственных представлении в процессе изучения начерта тельной геометрии; недостаточное внимание к вопросам обучения определению ориентации предметов в пространстве и отображения ориентации на чертеже.
2. Выявлены условия, стимулирующие процесс формирования пространственных представлений у студентов педвузов; - теоретические положения курса изучаются на основе раскрытия внутрипредметных связей тем, положений, понятий начертательной геометрии, обеспечивая мотивационную установку на усвоение изучаемого материала и системность получаемых знаний; - теоретические основы курса закрепляются в процессе решения задач, последовательное введение которых обеспечивает развитие прог странственных представлений на основе коррекции индивидуально- психологических особенностей восприятия, памяти, мышления и ис ходного уровня сформированносхи пространственных представлений студентов, а также раннего введение задач, способствующих формиро ванию статических и динамических представлений студентов; - фундаментализации курса начертательной геометрии за счет расширения количества рассматриваемых задач с различными элемен тами преобразования положения предметов в пространстве; - эффективность процесса формирования статических и динами ческих пространственных представлений студентов обеспечивается по средством решения задач, основное содержание которых предполагает установления взаимоотношения предметов относительно друг друга и плоскостей проекций, преобразования положения предметов относи тельно плоскостей. Этот материал необходимо ввести во все темы кур са начертательной геометрии, начиная с первой - эпюр точки.
Теоретическая значимость исследования заключается в том, что внесен вклад в разработку теории профессиональной подготовки учителя черчения путем выявления условий, позволяющих индивидуализировать процесс формирования пространственных представлений, обеспечивая его эффективность.
Практическая значимость работы заключается в разработке методики формирования пространственных представлений основанной на учете индивидуально-психологических особенностей обучающихся. Подборе графических задач, обеспечивающих нейтрализацию, коррекцию недостатков исходного уровня сформированности пространствен- ных представлений и развитие их в процессе обучения.
Достоверность полученных результатов обеспечена использованием комплекса взаимосвязанных методов исследования, научной методологией, четкой организацией опытно-экспериментальной работы, использованием современных методов обработки полученных результатов.
Апробация работы. Результаты исследования обсуждались на заседаниях кафедр "Методики преподавания изобразительного искусства и черчения" МПГУ им. В.И.Ленина и "Начертательной геометрии и черчения" КЧГПИ и ВШИ, на Российских и Республиканских Научно-практических конференциях.
Результаты исследования внедрены в практику в виде 10 публикаций.
Проблема формирования, пространственных представлений студентов в психолого-педагогических исследованиях
Исследования психологов и педагогов по проблеме формирования пространственных представлений посвящены» в основном, разработке вопросов, связанных с выявлением сущности понятия "пространственные представления" и механизма представления, изучением психологических аспектов их формирования, поиском психолого-педагогических факторов, влияющих на успешность развития пространственных представлений в процессе обучения.
В исследованиях Кудрявцева Т.В., Ломова Б.Ф., Ребус Б.М., Су-рина ЕЛ. показано, что уровень развития пространственных представлений непосредственно влияет на продуктивность работы людей различных профессий (конструктора, оператора, диспетчера АСУ, технолога и др.).
В психолого-педагогических исследованиях Лернер И.С., Ломова Б.Ф., Кабановой-Меллер, Фурмана А. В., Якиманской И.С. и других доказано, что высокий уровень развития пространственных представлений является необходимым условием качественного усвоения многих учебных дисциплин. Кроме этого, многие дисциплины школьного цикла (математика, геометрия, география, физика, изобразительное искусство, черчение и др.) своим содержанием способствуют формированию пространственных представлений школьников.
В психологических исследованиях Ананьева Б.Г., Ломова Б.Ф., Кабановой-Меллер Е.Н., Мистюк В.В., Якиманской И.С. отмечается единство мнений по вопросу определения понятия "пространственные представления", которые понимаются как образы, отражающие пространственные свойства и соотношения предметов.
Наибольший вклад в разработку психологических аспектов проблемы формирования пространственных представлений внесли Ананьев Б.Г., Кабанова-Меллер Е.Н., Ломов Б.Ф., Якиманская И.С. . В их трудах /2; 3; 4; 77; 78; 79; 119;120; 241; 243/ предлагается различать два вида пространственных представлений: образы памяти и образы воображения. В основу этого деления положены способы (приемы), которыми создаются образы. Представления памяти предлагается понимать как образы, отражающие предмет примерно в том виде, как он был дан для восприятия - без коренной мысленной переработки этого материала. По мнению ученых представления памяти возникают без непосредственной деятельности органов чувств, на основе ранее полученных ощущений и восприятий. Представления отличаются от образов восприятия по степени ясности и по содержательности. Представления об объектах менее полны, менее ярки, менее точны, чем образы восприятий этих объектов. Представления часто являются отрывочными, фрагментарными образами предметов. Образование представлений, в большинстве случаев, связано с некоторой переработкой образов восприятий. В содержание представлений часто привносятся образы воображения, мысли, чувства, которых не было при восприятии представляемого объекта. Наконец, образы восприятий и представлений различаются по степени их устойчивости. Образы восприятий остаются в сознании, пока на органы чувств действуют предметы, и поэтому образы восприятий могут оставаться в сознании человека иногда в течении очень длительного времени. Представления возникают или произвольно, или непосредственно в связи с восприятиями, либо с другими представлениями, мыслями, чувствами и действиями. Представления различаются между собой по качеству. Качества представлений определяются степенью приближения их к восприятиям. Чем полнее, ярче и точнее представление, тем оно больше приближается к восприятию. Качества пред ставлений составляют их полнота, точность, ясность, яркость. Качества представлений зависят от прочности закрепления восприятий, от эмоционального состояния, от произвольного внимания.
По мнению ученых Ананьева Б.Г., Ломова Б.Ф., Кабановой-Мел-лер Е.Н. Якиманской И.С. представления воображения являются, новыми образами и подразделяются, в зависимости от способа их создания, на две группы: образы воссоздающего воображения и образы творческого воображения.
Образ воссоздающего воображения - это новый образ, который создается на основе заданного материала, путем его мысленной переработки.
Образ творческого воображения является новым образом. Его создание непосредственно не направляется, не диктуется заданным материалом - условным воображением, или текстом, - как при создании образа воссоздающего воображения. В этом смысле образы творческого воображения являются более "свободными", чем образы воссоздающего воображения.
Образы творческого воображения в отличие от образов воссоздающего воображения нередко создаются на основе косвенных, опосредствованных знаний, не вытекающих прямо из анализа заданного материала. При этом ученые /77; 119; 243/ подчеркивают, что нельзя резко противопоставлять образы воображения и образы памяти. Как известно, образы воображения создаются на основе имеющихся представлений памяти.
Формирование пространственных представлений как методическая проблема специальной подготовки студентов
Среди специальных дисциплин педагогического вуза главная роль в развитии пространственных представлений и пространственного мышления принадлежит начертательной геометрии, при изучении которой студент постоянно находится в ситуации необходимости мысленного оперирования пространственными образами.
Формирование пространственных представлений средствами начертательной геометрии исследовалась методистами в различных аспектах.
Так в работах Четверухина Н.Ф., посвященных проблемам формирования пространственного мышления, / 225; 226 / указывается, что отсутствие достаточно развитой способности воображать пространственные формы служит большим тормозом на пути обучения тех учащихся, которые поступают в технические учебные заведения. Ученым доказано, что уровень подвижности пространственных представлений людей, развития их пространственного мышления во многом зависит от содержания и методов графической подготовки, ибо сами идеи преобразования пространственных объектов лучше усваиваются на более абстрактных, условных графических моделях, свободных от конкретики /225, с.51/.
Эмпирически установленная зависимость продуктивности решения задач начертательной геометрии от уровня развития пространственных представлений, направила усилия методистов /И.И. Котова, Э,Д. Мерзона, Н.Ф. Четверухина, Г.А. Владимирского и др./ на поиск эффективных методов обучения решению задач. Большой интерес исследователей к усовершенствованию методики обучения решению задач начертательной геометрии продиктован тем, что до сих пор не удается преодолеть многие трудности, которые испытывают студенты при решении задач, хотя понятийный аппарат начертательной геометрии усваивается ими вполне удовлетворительно.
Анализ методической литературы показал, что многие методисты /И.И. Котов, В.Е. Михайленко С.А. Фролов и др./ основным методическим подходом к обучению решению задач считают вооружение студентов знаниями обобщенных приемов и алгоритмов решения типовых задач с последующим упражнением в их реализации. Предлагаемая ими формализация процесса решения задач несет в себе "математизацию" курса начертательной геометрии, способствуя развитию логического мышления и освоению студентами строгих, алгоритмизированных методов решения задач. Это, в свою очередь, открыло возможность использовать теоретике-множественный подход к построению курса начертательной геометрии и внедрить ЭВМ для решения задач.
Учебники по начертательной геометрии на базе ЭВМ были разработаны учеными (Авановым Г.С., Анпилоговой В.А, Ивановым Г.С., Нартовой Л.Г., Михайличенко В.Е., Полозовым B.C., Седлицкой Н.И., Тевлиным A.M., Якуниным В.И., и др.) и предназначались для студентов инженерно-технических вузов / 105;138 ;142 и др./. В них подробно изложены теоретические положения курса, дано обобщение методов решения задач с применением, в необходимых случаях, аналитического описания основных графических операций. Учебные книги содержат необходимый минимум материала, связанного с использованием ЭВМ в курсе начертательной геометрии. Приведены сведения по универсальным и проблемно-ориентированным алгоритмическим языкам, блок-схемы и программы, составленные для решения некоторых геометрических задач.
По мнению B.C. Столетнева, в этом подходе есть положительное и отрицательное начало. Положительным является то, что он делает принвдшиально возможным использование ЭВМ для решения задач по начертательной геометрии. Отрицательное начало состоит в том, что за счет "жесткой" формализации курса начертательная геометрия предмет лишается основного достоинства - возможности в процессе его изучения целенаправленно формировать структуры пространственного мышления с заданными свойствами.
В высших учебных заведениях, в последнее время активно внедряется в учебный процесс ЭВМ. Графическая подготовка студентов с помощью ЭВМ стала предметом изучения во многих политехнических, педагогических институтах и университетах. Вопросы использования ЭВМ в обучении начертательной геометрии и черчения в педагогических и технических вузах рассматривались в работах Антиповой А.В./ 7 /, Ивановым А.А./ 66 /, Катхановой Ю.Ф./ 7 /, Кочетковой А.Л./ 92 /, Куприяновой Г.Я./ 92 /, Рязановым С.А./ 66 /, Туршевым А,П./ 211 / и др.
Так Антиповой А.В. и Катхановой Ю.Ф./ 7 / вскрываются особенности использования ЭВМ в специальной подготовке по графическим дисциплинам на художественно-графических факультетах педагогических вузов: фронтальное решение различных графических задач (пока ограниченной сложности), индивидуальное обучение по специально составленным программам, периодический контроль знаний студентов, итоговый контроль и т.д.
Описание экспериментальной методики формирования пространственных представлений у студентов 1 курса при обучении начертательной геометрии
Результаты теоретического исследования и констатирующего эксперимента убедили нас в том, что экспериментальная методика обучения начертательной геометрии студентов 1 курса художественно-графических факультетов высших педагогических учебных заведений должна базироваться на следующих основных положениях:
- статические и динамические пространственные представления в процессе обучения начертательной геометрии должны формироваться во взаимосвязи, начиная с изучения первых тем курса. При этом преподавателю следует показать многообразие пространственных отношений, а также ориентацию объектов в пространстве относительно наблюдателя, "базы" и произвольно заданной координаты;
- в процессе обучения начертательной геометрии необходимо формировать те мыслительные операции, которые недостаточно развиты у студентов. С этой целью на лекциях и практических занятиях будет демонстрироваться ход рассуждений, последовательность доказательств, логика поиска ответов на эвристические, вопросы и требования графических задач;
- теоретические положения курса должны изучаться на основе раскрытия внутрипредметных связей тем, положений, понятий начертательной геометрии, обеспечивая мотивационную установку на усвоение изучаемого материала и системность получаемых знаний;
- теоретический курс будет закрепляться в процессе решения задач, последовательное введение которых будет обеспечивать развитие про странственных представлений на основе коррекции индивидуально- психологических особенностей восприятия, памяти, мышления и исход ного уровня сформированности пространственных представлений;
- на первых этапах обучения необходимо актуализировать ассоциативные зрительные представления для успешного решения задач по начертательной геометрии, используя игровые приемы;
- при обучении начертательной геометрии следует использовать общепринятые формы и методы обучения, такие как лекция и практические занятия. При этом, лекционный метод, по возможности, сочетать с использованием таких приемов как ответы на вопросы, устное решение графических задач с целью активизации внимания, формирования приемов логического и пространственного мышления, а также коррекции неверно усвоенных теоретических положений курса;
- на практических занятиях, использовать прием "совместного решения задач" следующим образом: преподаватель вначале занимает позицию вслух решающего, который совместно со студентами выдвигает возможные варианты решения задачи, проводит логическую проверку каждого. Постепенно свои функции решающего преподаватель передает студентам и только после этого деятельность по решению задач студентами принимает самостоятельный характер в освоении логических приемов анализа графических задач и способов их решения;
- на лекционных и практических занятиях использовать различные виды наглядности (статические и динамические учебные таблицы, модели демонстрационные и индивидуальные, слайды);
- учитьшая различные уровни сформированности пространственных представлений студентов и необходимость включения их в активную деятельность по решению графических задач на начальном этапе обучения, следует предусматривать оказание дифференцированной помощи в виде "подсказок" основных теоретических положений, использование которых обеспечивает их правильное решение. Кроме этого, в индивидуальных беседах со студентами, имеющими средний и низкий уровни сформированности пространственных представлений, необходимо осуществлять проверку выдвигаемых гипотез, и только после этого, студенты приступают к самостоятельной работе. Испытуемым с невысоким уровнем сформированности пространственных представлений предлагаются алгоритмы решения задач;
- каждый этап решения задачи проверяется преподавателем посредством индивидуального контроля, что позволит обеспечить коррекцию хода поиска ответа. Постепенно меры индивидуальной помощи и контроля сокращаются и студенты включаются в самостоятельную работу.
Методика экспериментального обучения была построена на системе сложившейся логической последовательности изучения курса начертательной геометрии, имеющей место на художественно-графических факультетах институтов и поэтому параметру не отличалась от традиционной методики, используемой в контрольных группах. На обучение в экспериментальной и контрольной группах было отведено одинаковое количество учебных часов. Поэтому при описании экспериментальной методики обучения больше внимания будет уделено реализации основных положении экспериментальной методики, приведенных ранее.
