Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ РАЗРЕЗОВ НА ЧЕРТЕЖАХ В ТРУДОВОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ .... 12
1.1. Анализ практики использования разрезов в производственных чертежах 12
1.2. Анализ практики обучения применению разрезов на чертежах в учебном процессе 19
1.2.1. Формирование понятий, связанных с изучением разрезов 19
1.2.2. Учебные задачи на оперирование разрезами и их применение в графической деятельности 41
Выводы 49
ГЛАВА II. ИССЛЕДОВАНИЕ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ УЧАЩИХСЯ В ПРОЦЕССЕ РЕШЕНИЯ ГРАФИЧЕСКИХ ЗАДАЧ С ПРИМЕНЕ НИЕМ РАЗРЕЗОВ 51
2.1. Методика отбора графических задач для исследования особенностей их решения 51
2.2. Выявление готовности учащихся к овладению умением применять разрезы на чертежах 62
1 серия.Влияние сформированийсти у школьников понятий о видах изображений на решение задач 62
2 серия.Выявление признаков разрезов на чертежах 72
3 серия.Выявление особенностей формы невидимых частей поверхности деталей 76
2.3. Изучение особенностей применения разрезов на чертежах 81
1 серия. Применение разрезов на чертежах по за данной аксонометрической проекции де
тали 81
2 серия. Применение разрезов на чертежах деталей симметричной и асимметричной фор
мы 87
3 серия. Выполнение чертежей с выбором необходимых разрезов 95
Выводы 100
ГЛАВА III. МЕТОДИКА ОБУЧЕНИЯ УЧАЩИХСЯ ПРИМЕНЕНИЮ РАЗРЕЗОВ НА ЧЕРТЕЖАХ 102
3.1. Обоснование методики обучения и ее основные положения 102
3.2. Содержание и результаты экспериментального обучения 122
Выводы 158
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 162
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 171
ПРИЛОЖЕНИЕ 185
- Анализ практики использования разрезов в производственных чертежах
- Методика отбора графических задач для исследования особенностей их решения
- Обоснование методики обучения и ее основные положения
Введение к работе
Актуальность исследования. Основные положения о совершенствовании процесса обучения и воспитания подрастающего поколения в современных условиях сформулированы на ХХУІ съезде КПСС, в постановлениях ЦК КПСС и Совета Министров СССР о школе /7; 8J. Согласно этим положениям в работе с учащимися должны реализовываться принципы всестороннего и гармоничного их развития в процессе осуществления всеобщего среднего политехнического образования. Усиливается внимание к тем методам обучения, которые способствуют формированию у школьников готовности к использованию своих знаний и умений в созидательной деятельности.
Эти направления, определяющие общие задачи совершенствования образования и воспитания советских людей, в полной мере относятся и к графической подготовке учащихся, которая связана с усвоением правил и условностей оформления рабочих чертежей. Именно поэтому столь необходимо исследование, направленное на всестороннее изучение особенностей чтения и выполнения чертежей, содержащих разрезы, поскольку среди изображений на чертежах в условиях современного производства они являются наиболее значимыми.
Промышленное производство, строительство, инженерная геология, медицина, биология, геофизика - вот далеко не полный перечень областей, где применяются разрезы как изображения. Не имея возможности проникнуть взглядом в объект, увидеть, например,строение вулкана или определить конструкцию невидимой части объекта, человек на основе знаний и представлений о разрезах использует этот прием передачи информации для решения практических задач.
В дидактическом отношении актуальность темы исследования усиливается тем обстоятельством, что в процессе графической под- - 5 -готовки формирование у школьников знаний и умений, необходимых для применения разрезов, как особого вида изображений на чертежах, является одной из наиболее важных задач в курсе черчения.
Вместе с тем педагогическое значение изучения разрезов заключается в развитии пространственных представлений у учащихся, в формировании их готовности к более успешному изучению других учебных предметов, например, стереометрии, физики, химии и т.д., а также к дальнейшей деятельности школьников в сфере производства.
Однако, устранению несоответствия между объективным значением изучения разрезов в курсе черчения и недостаточным развитием методики обучения применять их на чертежах не уделяется должного внимания. До сих пор проводились лишь исследования частных вопросов. Так, Б.Ф.Ломов /101/ рассматривал с психологических позиций готовность учащихся к выполнению разрезов в условиях традиционного и экспериментального обучения. В диссертации Л.М.Государского /62/ изучались отдельные стороны формирования приемов выявления формы невидимых частей поверхности деталей., В работе Г.Р.Кима /86/ исследовался процесс преобразования вида в разрез. Что касается методических рекомендаций для учителей /45; 54; 60; 61; 67; 73; ИЗ; 128 и др.), то в них внимание сосредоточивается главным образом на разъяснении известных положений ЕСКД.
Исключение составляют разработки А.Д.Ботвинникова /34; 35/, в которых показаны некоторые новые подходы к обучению учащихся применению разрезов на чертежах и поставлен вопрос о необходимости всесторонней экспериментальной проверки их эффективности.
В учебных программах по черчению неоднократно пересматривалось число часов, отводимых на изучение разрезов в сторону увеличения. Однако это не способствовало повышению качества обуче- ния. Причину хронического возникновения трудностей и недостаточно высокого уровня усвоения учебного материала при изучении темы "Разрезы", видимо следует искать в содержании учебного материала и методике обучения.
Проблема данного исследования состоит в выявлении специфических особенностей учебной деятельности учащихся, связанной с применением разрезов на чертежах и определением путей совершенствования содержания и мало разработанных вопросов методики изучения разрезов в школьном курсе черчения.
Этим определяется цель исследования. Она заключается в разработке методики обучения, обеспечивающей повышение эффективности усвоения знаний о разрезах, развития умений применять их на практике.
Гипотеза исследования. Если на экспериментальной основе выявить особенности учебной деятельности школьников в процессе применения разрезов на чертежах, то это позволит теоретически обосновать условия построения эффективной методики обучения. В основу такой методики может быть положен поэтапный подход с учетом разделения учебных задач на предварящие и основные. Это будет способствовать преодолению трудностей при использовании разрезов на чертежах и обеспечит более глубокое понимание учащимися сущности этого вида изображения.
Объектом исследования выступает учебная деятельность школьников, связанная с усвоением знаний о разрезах и их применением при выполнении чертежей.
Предметом исследования является изучение особенностей связи между применением условных графических изображений, отражающих невидимое для глаза наблюдателя строение предметов и влиянием вариативной методики обучения этому виду деятельности на по- _ 7 -вышение уровня развития графической подготовки учащихся. Задачи исследования:
Выявить особенности применения разрезов на чертежах в учебной и производственной деятельности.
Изучить учебную деятельность учащихся в процессе решения графических задач, связанных с оперированием разрезами.
Определить дидактические условия, способствующие повышению эффективности процесса формирования графических знаний и умений, необходимых для применения разрезов на чертежах и на этой основе разработать методические рекомендации учителям.
Основными методами исследования являются: изучение трудов классиков марксизма-ленинизма, программных документов партии и Правительства, связанных с развитием народного образования; изучение и анализ психолого-педагогической, методической и технической литературы по технологии производства, инженерши графике и другим областям знаний; анализ диссертационных работ по теме исследования; анализ школьных учебных планов, программ, учебников, учебных пособий, дидактических материалов и методических статей; анализ графической документации на современных промышленных предприятиях; наблюдение за учебным процессом; лабораторный эксперимент с целью изучения процесса формирования графических знаний и умений; анкетирование, беседы с учителями и конструкторами, анализ и обобщение их опыта; выявление и анализ уровня сложности учебных графических задач с помощью графов; экспериментальные занятия с учащимися; обучающий эксперимент.
Исследование проведено в три этапа.
Первый этап осуществлялся в 1976-77 учебном году. На этом этапе определялась проблема исследования, проводился анализ рабочих чертежей деталей, используемых на промышленных предприяти- - 8 -ях с точки зрения роли в них разрезов. Одновременно выявлялись знания и умения, на которые должны опираться учащиеся при изучении разрезов. В процессе исследования рассматривались существующая структура учебного материала темы "Разрезы" и методика его изучения, анализировался дидактический материал с точки зрения его соответствия учебным целям. Кроме того, осуществлялось наблюдение и анализировалась практика обучения разрезам в школе, проводились беседы с учителями черчения, методистами институтов усовершенствования учителей, велось анкетирование.
Совместно с лабораторией обучения математике НИИ С и МО АПН СССР под руководством А.Д.Ботвинникова проводилось массовое обследование состояния усвоения учащимися Ш классов основных понятий курса черчения, связанных с умением пользоваться разрезами при решении графических задач.
Второй этап охватывал 1977-78 учебный год. Здесь определялись возможности совершенствования обучения учащихся применению разрезов на чертежах. Разрабатывались методические средства, которые могли бы быть использованы для этого. Проводились экспериментальные занятия с использованием специально подобранного дидактического материала. В ходе исследования определилось оптимальное распределение времени на изучение темы "Разрезы". Параллельно проводилась опытная работа с целью выявления особенностей мыслительной деятельности учащихся в процессе решения графических задач, связанных с применением разрезов. На этом этапе определялись содержание исходных данных задач и последовательность введения этих задач в обучение.
Третий этап проводился в 1978-80 годы. На этом этапе складывалась и сопоставлялась методика, содержащая варианты формирования основных понятий темы "Разрезы". При этом проводилось уточне- - 9 -ние и корректировка дидактического материала, разработанного для педагогического эксперимента, определялось его влияние на качество обучения учащихся. На основе выявления наиболее эффективных методических средств обучения были составлены методические рекомендации учителям черчения.
Экспериментальные занятия и уроки проводились в школах №№ 4, 5, 36, 46 г.Липецка, № 329 г.Москвы, № 74 г.Риги, №№ 4, 44 г.Одессы, № 17 г.Ташкента, № 25 г.Ставрополя, № 3 г.Витебска с участием учителей: Н.Н.Алексеева, Н.А.Бойковой, Б.С.Грубмана, З.А.Душиной, Е.Т.Жуковой, Т.Г.Ломаевой, А.Умронходжаева, Н.О.Севастопольского.
На всех этапах эксперимента был подвергнут анализу и изучению процесс выполнения изображений 678-ю испытуемыми, в том числе 36 квалифицированными специалистами (учителями и инженерами-конструкторами). Проанализировано также 25272 решения графических задач и 87 анкет.
О ходе исследования и его результатах доложено на методических конференциях и педагогических чтениях в г.Липецке, на занятиях народного университета учителей при Липецком государственном институте, на межзональном совещании-семинаре заведующих кафедрами начертательной геометрии и инженерной графики ВУЗов Волго-Вятской, Центрально-черноземной и Поволжской зон РСФСР, на заседаниях комиссии по черчению УМС Министерства Просвещения СССР в связи с обсуждением новой программы по черчению и переизданием учебника черчения для средней школы.
Степень научной новизны работы определяется тем, что впервые: проведен всесторонний анализ степени соответствия между школьным обучением применению разрезов на чертежах и использованием разрезов в условиях современного производства; выявлены недочеты обучения при формировании знаний и умений, отрицательно - 10 -влияющие на качество усвоения школьниками учебного материала; определены особенности учебной деятельности учащихся, связанной с применением разрезов на чертежах; разработана научно обоснованная методика изложения программного материала; составлена группа задач, способствующая формированию понятий о разрезах; даны соответствующие педагогические рекомендации учителям; доказана возможность более высоких результатов обучения при сокращении учебного времени на изучение темы "Разрезы".
Практическая значимость исследования состоит в том, что оно проведено в соответствии с планом работы НИИ С и МО АПН CGGP и результаты его внедрены в практику работы школы и нашли отражение в директивных документах Министерства Просвещения СССР.
I. Внесены целесообразные коррективы в содержание учебного материала и в новую программу по черчению, что позволило сократить время изучения темы "Разрезы" (по сравнению со старой программой число часов уменьшено с 17 до 10). . В программе частично заменены условия обязательных графических заданий, с помощью которых у учащихся глубже формируются понятия о назначении разрезов и целесообразности их применения при выполнении чертежей деталей.
Соответственно внесены коррективы в учебник черчения для средней общеобразовательной школы.
Разработанные рекомендации внедрены в практику обучения школ г.Липецка, Липецкой области, Витебска, Москвы, Риги, Ташкента через городские и областные семинары учителей черчения, курсы повышения квалификации при ИУУ и через учителей, принимавших участие в проведении педагогического эксперимента.
Результаты, полученные в процессе исследования, опубликованы в следующих научно-методических статьях: - II -
Особенности содержания некоторых задач, связанных с выполнением разрезов.-В кн.: Актуальные вопросы совершенствования графической подготовки учащихся. Сб.научн.тр. - М., НИИ С и МО АПН СССР, 1980, е.107-111.
Усиление развивающего значения задач, связанных с выполнением разрезов на чертежах. - Школа и производство, 1980, № I, с.69-71 (в соавторстве с А.Д.Ботвинниковым).
Из опыта работы обучения учащихся разрезам. - В кн.: Повышение эффективности и качества преподавания черчения. - М.: Просвещение, 1981, с.86-89.
Изучение темы "Сечения и разрезы" по новой программе. -Школа и производство, 1981, № I, с.68-70.
Особенности решения учащимися задач при изучении темы "Разрезы".-В кн.: Вопросы теории и методики преподавания черчения и рисования в подготовке учителя средней школы. Сб.научн.тр. -
М.: МГПИ им.Ленина, 1981, с.88-94.
На защиту выносятся: приемы определения сложности графической части условия задач, ее соответствие требованиям современного производства; методика обучения, обеспечивающая формирование умений применять разрезы на чертежах при сокращенном количестве часов на изучение программного материала темы "Разрезы".
Объем диссертации составляет 147 страниц машинописного текста. Она состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы, 14 таблиц, 23 рисунка, 3 диаграммы, приложения. В конце каждой главы даются краткие выводы. Список литературы состоит из 168 наименований.
Анализ практики использования разрезов в производственных чертежах
Первые шаги исследования были направлены на выявление степени соответствия содержания учебного материала темы "Разрезы" требованиям современного производства, в частности определению того, какие изображения наиболее распространены на рабочих чертежах деталей, особенно тех, которые содержали изображения невидимых частей поверхности,и при какой форме деталей они чаще всего используются.
С этой целью было рассмотрено более 5000 рабочих чертежей деталей на Липецком тракторном и станкостроительном заюдах, на вспомогательном производстве Ново-Липецкого металлургического предприятия и на заводе им.Лихачева (Москва).
Для проведения анализа чертежей потребовалось сгруппировать детали, изображенные на них, по некоторым общим признакам. Обычно в промышленном производстве детали группируются по следующим признакам: геометрическому-в зависимости от формы поверхности, ограничивающей деталь; технологическому - в зависимости от процесса изготовления деталей; конструктивному, определяющему назначение и работу деталей в конструкциях; материалам и др. /31/. Часто детали просто делят в соответствии с их назначением на общие и специальные. К деталям общего назначения относят типовые, которые изготовляются для всех машин и механизмов. Детали специального назначения - все прочие.
Известно, что образование формы поверхности осуществляется различными технологическими приемами, которые называются "формообразованием" или "размерообразованием". Поскольку основой для характеристики формы может быть формообразование, выделение групп велось в зависимости от этого признака. По признаку формообразования были определены пять основных групп деталей.
Первая группа включала детали, имеющие форму поверхностей вращения, наиболее разработанные на производстве. Их получают путем механической обработки заготовок (проката, поковок и т.п.) главным образом на токарных станках. К этой группе были отнесены валы, поршни, втулки, кольца, штуцера и т.п.
Вторая группа включала детали с плоскими поверхностями, получаемыми из поковок, слябов (проката прямоугольной формы) и т.п. Такие детали обрабатываются преимущественно на строгальных и фрезерных станках. Группа была представлена следующими деталями: плитами, стойками, пластинами, шпонками и т.п. По конфигурации эти детали имеют чаще всего удлиненную форму близкую к призматическим поверхностям.
Третью группу составили корпусные детали. На производстве они относятся к специальным. Особенностью их является наличие различных переходов поверхностей. Заготовки для них получают ковкой, литьем, штамповкой и т.д. Как правило, для этих деталей характерны болыпие полости, обработанные различным способом. В эту группу входили: корпуса машин, приборов, коробки, картеры, блоки, чашки и т.п.
Методика отбора графических задач для исследования особенностей их решения
Задачи в зависимости от их места и роли в обучении учащихся применению разрезов на чертежах были разделены в процессе исследования на две группы. В первую группу вошли задачи: а) на сравнение изображений; б) на дополнение незаконченных изображений; в) на выявление особенностей формы поверхностей деталей по изображениям. Вторую группу составили задачи на выполнение разрезов.
Рассмотрим содержание задач первой группы. При отборе задач на сравнение изображений учитывалось то, что с их помощью достигается понимание изображения, выявляются существенные и несущественные признаки, формируется представление об изображениях /ІІ; 34; 1257. Графический материал в задачах на сравнение включал виды, сечения, аксонометрические изображения и разрезы. Виды учащиеся вычерчивали в УП классе, а с особенностями сечений они были ознакомлены еще до изучения разрезов. Знакомясь с сечениями, они оперировали такими понятиями, как "секущая плоскость" и "штриховка материалов", которые встречаются в разрезах.
Сравнивая изображения, школьники могли выявить особенности формы поверхности каждой детали, полноту отображения ее различными способами, определить какому виду изображения в данном случае надо отдать предпочтение на чертеже. Это было важно для уяснения сущности разрезов, их главного назначения. Кроме того, задачи на сравнение давали им возможность постепенно по мере накопления опыта переходить от наглядно-образного к более содержательному и полному определению понятия "разрез".
В задачах на завершение частично выполненных изображений (нанесение штриховки) учащиеся оперируют несложными чертежами, содержащими виды, незаконченные разрезы и аксонометрические изображения. Решение таких задач заключается в нахождении соответствия между частями формы поверхности детали и в выявлении той из них, которая попала в секущую плоскость, чтобы выделить ее с помощью штриховки. Решая эти задачи, ученики могут подготовиться к переходу от чтения чертежей с разрезами к их выполнению. При этом мыслительная деятельность школьника постепенно усложняется по отношению к той, которая соверпается в процессе решения задач на сравнение.
Важное значение имеют задачи на выявление особенностей формы полостей деталей по их изображениям. На первый взгляд они не имеют прямого отношения к выполнению разрезов, поскольку в задачах нет упоминания о разрезах. Однако наблюдения показывают, что выполнение разрезов идет успешнее в том случае, когда школьники умеют ясно представить форму поверхности, определяющей полость. Более того, выявление формы невидимых частей поверхности деталей является основой умения выполнять разрезы на чертежах, уяснения сущности понятия "разрез". Исследуя учебную деятельность в процессе решения этих задач, важно было выяснить, как учащиеся ориентируются в выборе наиболее рациональных видов для отображения смоделированной полости на чертеже.
Обоснование методики обучения и ее основные положения
На основе теоретического и экспериментального исследования выявились дидактические условия обучения учащихся выполнению разрезов, противоречия между требованиями и возможностями обучения, положительные стороны практики обучения применению разрезов на чертежах, на которые можно опереться при решении поставленной педагогической задачи. Обобщение полученной информации определило выбор содержания и расположения учебного материала, оптимальные форды и методы обучения, распределение времени на изучение учебного материала темы "Разрезы", темп деятельности учащихся. Сложилось два направления обоснования и разработки методики экспериментального обучения: перестройка содержания и способов построения изложения учебного материала и перестройка системы задач, формирующих умение применять разрезы на чертежах.
Рассмотрим первое направление. Содержание учебного материала темы "Разрезы" должно отвечать целям и задачам обучения черчению в школе, формировать у школьников необходимые графические умения и навыки f4Q; 32; 347. При этом необходимо учитывать возможность установления связей обучения с практикой промышленного производства. Поиски путей налаживания этих связей и разгрузки уроков от чрезмерной и разноплановой информации велись на основе исследования рабочих чертежей промышленного производства с точки зрения использования в них различных разрезов. Как показало это исследование (гл.1.1.), на рабочих чертежах наиболее часто используются простые (профильные, фронтальные) и местные разрезы. Сложные, а также наклонные разрезы используются относительно редко. При отборе содержания учебного материала для темы "Разрезы" учитывалась значимость каждого вида разреза в процессе обучения. Так, формированию умения учащихся применять простые и местные разрезы, а также использовать различные условности при их выполнении уделялось особое внимание. Сложные и наклонные разрезы, как менее распространенные в промышленном производстве, рассматривались в порядке ознакомления.
Принципиально важное значение для построения учебного материала о разрезах имело установление логических связей между основными понятиями темы и другими элементами знаний. Важно уже на начальном этапе обучения раскрыть перед учащимися предшествующие связи понятия "разрез" и их признаки. Поэтому в учебном материале выделялись наиболее существенные сведения, которые должны усвоить учащиеся, концентрировалось внимание на фундаментальном понятии и его соотношение с вспомогательными данными. Такой подход к подбору и построению учебного материала известен в педагогике и психологии /6Ь; 76; 80; 82; 89 и др./.
Сравнительный анализ основных понятий курса черчения показал, что понятие "разрез" учащимся трудно изучать, поскольку для его усвоения необходимо осмыслить ряд других вспомогательных понятий. Кроме того, усвоение темы "Разрезы" протекает тем успешнее, чем лучше учащиеся умеют находить и осмысливать существенные признаки понятия и через них рассматривать другие факторы, имеющие отношение к данному понятию и влияющие на эти признаки. При таком подходе к обучению понадобилось выбрать наилучший вариант методики формирования понятия "разрез" на подготовительном этапе.
Похожие диссертации на Методика обучения применению разрезов на чертежах в курсе черчения восьмилетней школы
