Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ТЕОРИИ И ОПЫТА ОРГАНИЗАЦИИ ОСНОВНЫХ ВИДОВ ОБУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЕ «НАЧЕРТАТЕЛЬНАЯ ГЕОМЕТРИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГРАФИКА» 9
1.1 Поиск критериев оптимального содержания обучения на лекционном занятии 9
1.2 Исследование типовой модели и компонентов практического занятия 18
1.3 Анализ методов реализации основной идеи повышения качества самостоятельной работы студентов 27
1.4 Влияние информационных технологий на качество обучения «Начертательной геометрии. Инженерной графике» 33
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ТЕМАТИЧЕСКИХ КЛАССИФИКАТОРОВ. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОБУЧЕНИЯ «НАЧЕРТАТЕЛЬНОЙ ГЕОМЕТРИИ. ИНЖЕНЕРНОЙ ГРАФИКЕ» 39
2.1 Возможности качественного изменения технологии проведения лекционного занятия 43
2.2 Прогнозирование, диагностика и формирование методике проведения практического занятия 51
2.2.1 Особенности формирования структуры обучения основным разделам проекционного черчения 63
2.2.2 Создание и анализ системы функционирования модели обучения машиностроительному черчению 83
2.2.3 Алгоритм проведения практического занятия с использованием систем автоматизированного проектирования 104
2.3 Совершенствование качества выполнения домашней самостоятельной работы студентов 108
ГЛАВА 3. АНАЛИЗ КАЧЕСТВА ИЗУЧЕНИЯ «НАЧЕРТАТЕЛЬНОЙ ГЕОМЕТРИИ. ИНЖЕНЕРНОЙ ГРАФИКИ» ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ТЕМАТИЧЕСКИХ КЛАССИФИКАТОРОВ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ 116
1 Определение времени выполнения аудиторных графических работ под руководством преподавателя 117
2 Проверка эффективности по результатам ответов на тестовые задания 122
3 Определение эффективности внедрения нетрадиционной методики по результатам экзаменов первого семестра после изучения раздела «Начертательная геометрия» 127
4 Проверка эффективности по результатам дифференцированного зачета после заключительного семестра обучения «Начертательной геометрии. Инженерной графике» 131
5 Результаты аудиторной самостоятельной работы студентов 134
6 Эффективность нетрадиционной методики при адаптации студентов первого курса на занятиях по дисциплине «Начертательная геометрия. Инженерная графика» 138
Список используемых источников 145
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Сопровождение экспериментального обучения. комплект контрольных заданий 162
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Результаты обучения в экспериментальном и контрольном потоках 180
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Акты внедрения результатов научно-исследовательской работы в учебный процесс 197
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Классификаторы теоретической информации по отдельным темам курса 209
- Поиск критериев оптимального содержания обучения на лекционном занятии
- Возможности качественного изменения технологии проведения лекционного занятия
- Определение времени выполнения аудиторных графических работ под руководством преподавателя
Введение к работе
Проблема исследования и ее актуальность.
На современном этапе развития системы высшего образования одним из важнейших условий повышения эффективности обучения является формирование учебной деятельности, основанной на дидактическом принципе активности и самостоятельности обучающихся. Все более острой становится проблема преемственности знаний в обучении.
Преемственность в обучении дисциплине «Начертательная геометрия. Инженерная графика» предусматривает учет на более высокой ступени образования тех знаний, которые были достигнуты на предыдущей. Это особенно актуально в связи с тем, что все темы, изучаемые студентами в курсе начертательной геометрии и инженерной графики тесно взаимосвязаны: недочеты в подготовке по отдельным предыдущим темам курса, немедленно дают отрицательные результаты на последующих этапах обучения дисциплине.
Эта последовательность, системность, согласованность в содержании образования, формах и методах обучения, характере учебно-познавательной деятельности обучающихся в настоящее время базируется, как на использовании опыта работы ведущих специалистов педагогов (Архангельского СИ., Бабанского Ю.К., Беспалько В.П., Выготского Л.С., Гальперина П.Я., Талызиной Н.Ф. и др.), так и путем внедрения новых методик геометров прикладного направления: И.Н. Акимовой, О.В. Анякиной, Г.А. Иващенко, Г.Ф. Горшкова, В.И. Ниловой, Л.В. Павловой и др.
Разработка новых научно-обоснованных форм организации обучения в высшем учебном заведении невозможна без методологического анализа цели, структуры и связей системы обучения. В последнее время складывается тенденция к усложнению содержания образования, возрастанию объема необходимой информации при значительной ограниченности времени, отведенного для ее усвоения.
В связи с этим возникает необходимость поиска более совершенных методов обучения, при которых формируются интеллектуальные, творческие и познавательные способности студентов. Поиск таких приемов обучения, прежде всего, должен проявляться в отказе от принципа единообразия в образовании.
Высшему техническому учебному заведению необходима научно-обоснованная нормативная педагогическая модель целостной системы обучения. Эта модель в идеале должна обеспечивать интеграцию вузовского преподавания с производством и наукой. Фундаментом такой интеграции должен быть учебный процесс, построенный на основе нормативной модели и принципе взаимной заинтересованности преподавателя и студента.
Объектом исследования является учебная деятельность студентов в процессе изучения курса «Начертательная геометрия/Инженерная графика».
Предмет исследования: комплекс специальных дидактических средств - тематических классификаторов теоретической информации (ТКТИ), используемых при обучении студентов начертательной геометрии, инженерной и компьютерной графике.
Цели исследования: разработать оптимальную методику и комплекс специальных дидактических средств для преподавания дисциплины «Начертательная геометрия. Инженерная графика», в условиях дефицита времени. Проведение анализа эффективности разработанных методов и средств обучения.
Гипотеза исследования: Предполагается, что в процессе учебной графической деятельности студентов будут сформированы профессионально важные качества, соответствующие современным квалификационным требованиям, предъявляемым к выпускнику, если в основе системы обучения используются специальные дидактические средства обучения: тематические классификаторы теоретической информации и классификаторы последовательности действий.
Основой для выдвижения гипотезы исследования послужили труды известных ученых: СИ. Архангельского, М.Ф. Беляевой, Г.А.
Владимирского, В.И. Кагана, В.И. Максимовой, Ю.Л. Полевого, С.Л. Рубинштейна, Н.Ф. Талызиной В.Н. Федоровой, Н.Н. Щуканиной, И.С. Якиманской, B.C. Кузина, Е.В. Шорохова, Н.Ф. Четверухина, А.А. Чекмарева, В.И. Якунина и многих других.
Задачи исследования:
1. Провести теоретический анализ психолого-педагогических и методических исследований, посвященных активизации учебно-познавательной деятельности студентов.
2. Разработать комплекс специальных дидактических средств, направленных на активизацию учебной деятельности студентов в курсе «Начертательная геометрия. Инженерная графика».
3. Разработать методику обучения «Начертательной геометрии. Инженерной графике» и «Компьютерной графике» с использованием тематических классификаторов теоретической информации.
4. Выявить эффективность внедрения в учебный процесс предлагаемого комплекса дидактических средств.
Методологической основой исследования являются:
- психологические и педагогические закономерности процесса активизации учебно-познавательной деятельности;
- исследования по педагогике высшей школы;
- современные инновационные концепции образовательного процесса;
- исследования ведущих педагогов по вопросам методики обучения различным дисциплинам;
— педагогические концепции, раскрывающие сущность образования как интегрированную форму развития личности. Методы исследования:
- теоретический анализ психологической, методической и педагогической литературы по проблеме исследования (учебные программы, диссертации и т. д.);
- анализ практики обучения начертательной геометрии, инженерной и компьютерной графики в ведущих ВУЗах России;
- анализ учебной деятельности студентов на практических и лекционных занятиях;
- тестирование;
- анкетирование, интервьюирование;
- методы количественного и качественного анализа. Этапы исследования:
На первом этапе (1999-2000гг.) осуществлялось изучение педагогического опыта и анализ степени теоретической разработки проблемы исследования. Были определены исходные позиции исследования, его предмет, задачи, гипотеза, методы.
На втором этапе (2000-2003 гг.) разрабатывался комплект специальных дидактических средств обучения - тематических классификаторов теоретической информации (ТКТИ). Проводилось экспериментальное обучение с использованием ТКТИ и опытно-экспериментальная работа, направленная на выявление уровня адаптации и качества подготовки студентов при использовании ТКТИ на практических и лекционных занятиях.
На третьем этапе (2003-2005 гг.) проводился анализ опытно-экспериментальной части исследования. На заключительном этапе был обобщен и систематизирован полученный материал, выполнялось оформление диссертации.
На защиту выносятся:
1. Комплект специальных дидактических средств - тематических классификаторов теоретической информации (ТКТИ), способствующих повышению качества изучения начертательной геометрии, инженерной и компьютерной графики.
2. Методика использования ТКТИ на лекционных и практических занятиях по графическим дисциплинам.
Научная новизна исследования состоит в следующем:
- выявлены основные характеристики и содержание учебной деятельности в условиях малого количества учебных часов;
- экспериментально обоснованы условия, обеспечивающие эффективную теоретическую и практическую подготовку;
- создана модель обучения, включающая процессы образовательной, учебно-исследовательской и практической деятельности и позволяющая студентам самостоятельно выстраивать последовательность восприятия теоретической информации;
- разработан комплект дидактических средств оригинального изучения теоретического материала, предоставляющий возможность пользоваться обширными блоками теории не только одной темы, отдельного раздела, но и всей дисциплины.
Теоретическая значимость исследования заключается в том, что предложенный в данной диссертационной работе способ подачи теоретического материала, посредством экспериментально апробированных специальных дидактических средств обучения - тематических классификаторов теоретической информации (ТКТИ), может являться базой для дальнейших методических разработок процесса совершенствования изложения теоретического материала в процессе обучения начертательной геометрии и инженерной графике.
Практическая значимость исследования заключается в том, что специальные дидактические средства - тематические классификаторы теоретической информации могут быть использованы для обучения начертательной геометрии, инженерной и компьютерной графике в высшем техническом учебном заведении. Использование ТКТИ на лекционных и практических занятиях позволит преподавателю компактно и методически последовательно изложить теоретический материал большего объема и любой сложности, а также быстро повторить этот материал на занятиях в аудитории.
Достоверность исследования. Опытно-экспериментальной работой подтверждается эффективность использования ТКТИ при изложении теоретического материала дисциплины. Результаты анкетного опроса показывают высокий уровень адаптации студентов к изучению начертательной геометрии и инженерной графики с использованием ТКТИ.
Экспериментальной базой являлся государственный технический университет в г. Братске. Педагогическое исследование проводилось со студентами первого и второго курсов дневного отделения механического и лесопромышленного факультетов.
Апробация результатов исследования. Материалы исследования многократно обсуждались на заседаниях кафедры «Инженерной геометрии и компьютерной графики» Братского государственного технического университета, на научно-технических и научно-методических конференциях в городах Братске, Нижнем Новгороде, Москве (МАИ).
Ежегодно, начиная с 1999 года, результаты исследования оформлялись в виде раздела в отчетах госбюджетной темы «Прогнозирование, формирование и диагностика действенных видов обучения». Результаты научно-исследовательской работы оформлены одиннадцатью актами внедрения в учебный процесс (см. Приложение 3).
Поиск критериев оптимального содержания обучения на лекционном занятии
Современная педагогика включает в себя более 20 организационных форм обучения. Некоторые из них канонизированы. Исторически сложившись, как способ передачи знаний через многочисленную форму общения, лекция по-прежнему является одной из целостных интенсивных и важнейших дидактических систем и предназначена для достижения целей начального и ключевого этапов обучения. Лекция возникла с переходом от индивидуального обучения к групповому. На лекции закладываются основы знаний и формируется адекватная им система познавательных действий: внимание, память, воображение, мышление. На лекцию, как правило, выносится материал объяснительного характера, требующий таких приемов обучения, как доказательство, рассуждение. Лекция до сих пор остается самой распространенной и важной формой обучения.
По вопросу о роли и месте лекций в современном вузе существуют разногласия. Противники лекционного изложения учебного материала приводят целый ряд доводов против чтения лекций. Одни считают, что лекция приучает к пассивному некритическому восприятию чужих мыслей, подавляя в студентах стремление к самостоятельному труду и мышлению. При этом больше имеет место некритическое заимствование чужих мыслей и меньше - умственное развитие студента. Высказывается предположение о том, что посещение лекций отнимает слишком много времени. Также отмечается неодинаковость восприятия студентами лекционного материала, в результате этого какая-то часть студентов (иногда значительная) не может осмыслить излагаемый материал и лишь механически записывает слова лектора.
Проблему чтения лекций связывают и с дефицитом учебно-методической литературы, утверждая, что лекция - это «средство от бедности», то есть она порождение того периода, когда не было учебников или они имелись, но в недостаточном количестве. Можно было бы привести еще множество суждений, в каждом из которых, несомненно, могла быть доля истины. Но опыт показывает, что отказ от лекций может повлиять на уровень подготовки студентов, а именно понизить его.
Правильно организованная лекция может вызывать высокую степень мыслительной деятельности студентов. Более того, лекция - это самый эффективный метод занятий для формирования навыков быстрого восприятия новых идей, обобщения и самостоятельных мыслительных действий. «Лекция - это главная информационная магистраль в учебном процессе высшей школы. Она выражает основное содержание знаний, изучаемых дисциплин, организует процесс формирования знаний, превращая его в систему, определяет отношение студентов к предмету изучения, к его роли и значению в системе подготовки специалиста» - такое определение лекции дает СИ. Архангельский [15]. Данный вид учебного занятия имеет массу достоинств, чем и объясняется его широкое распространение. Лекционное занятие позволяет в течение короткого времени дать студентам большой объем информации (хотя необходимо заметить, что усваивается небольшая ее часть). При этом количество обучаемых практически не ограничено. В задачу лектора входит при подготовке лекции не только выбрать из массы теоретического материала основное содержание, относящееся к конкретной теме лекции, но и соответствующим образом подготовить студентов к восприятию данной лекции, заставить их повторить предыдущий материал лекции, необходимый для лучшего понимания новой информации.
Применяя к лекции критерий «незаменимости», можно рассмотреть несколько типовых ситуаций, когда чтение лекций является действительно незаменимым для обучаемых.
Например, в настоящее время требования к графической подготовке студентов расширились и теперь наряду с дисциплиной «Начертательная геометрия. Инженерная графика» появилась новая дисциплина «Компьютерная графика». Учебников и учебных пособий по данной дисциплине мало, таким образом, лекция традиционно будет являться главным и важнейшим средством сообщения студентам учебной информации. Кроме того, лектор, в процессе чтения нового курса, дает в обобщенном виде материал научных публикаций по отдельным темам и разделам, который студенту пришлось бы собирать из разных источников.
Лекции незаменимы и тогда, когда по основным проблемам курса имеются спорные и противоречивые моменты, излагаемые в разных научных пособиях и статьях по-разному. В этом случае, лектор ставит перед собой задачу дать объективную оценку различных подходов и трактовок и, определив свои теоретические позиции, предложить студентам какой-либо один вариант трактовки, а в ряде случаев и предоставив возможность им выбрать какую-либо позицию, выдвинуть свои аргументы и доказательства.
Возможности качественного изменения технологии проведения лекционного занятия
Роль и место лекционного занятия в учебном процессе высшего технического учебного заведения очень велика. Наиболее распространенным является такой вариант чтения лекций по графическим дисциплинам, при котором систематически и последовательно читаются все основные темы с учетом дифференциального подхода к глубине и объему раскрываемого материала по каждой теме. Лектор сам производит отбор материала и судит о его трудности и доступности для слушателей. К сожалению, стараясь сэкономить время лекционного занятия, лектор может при этом не учитывать то, что уже давалось в той или иной форме в других смежных курсах дисциплин. Из-за недостатка времени на лекции часто отсутствует возможность возвращаться к пройденному материалу, повторяя его в экспресс-виде. В этом случае лектор называет тему, параграф, страницу и т.д.
Лекционное занятие по учебной дисциплине «Начертательная геометрия» имеет ряд специфических особенностей, присущих только этой дисциплине: а) все темы радзела очень взаимосвязаны между собой. Теоретическая информация каждой последующей темы чаще всего является продолжением предыдущей; б) лекция предусматривает подачу значительного объема графической информации, как известно, наиболее трудоемкой для восприятия. На успешность считывания студентами графической информации с аудиторной доски влияет качество его предъявления; в) при конспектировании информации студентам приходится использовать еще и чертежные инструменты: отложи ручку, возьми линейку, карандаш, циркуль, корректируй чертеж с использованием ластика и т.д., -все это требует значительных затрат времени. Анализ многолетнего опыта проведения лекционных занятий в Братском Государственном техническом университете подтвердил необходимость формирования новых форм подачи теоретической учебной информации. Очевидно, что результат обучения на лекции существенно улучшается, если в процессе учебной деятельности будут использоваться эффективные средства управления учением. В качестве таких управляющих средств нами предложен комплект тематических классификаторов теоретической информации (ТКТИ) (Рис.2.2), подготовленных для наиболее сложных тем дисциплины «Начертательная геометрия». Информационные карты представляют собой систематизированный перечень текстовой и графической информации, представленной в удобном для восприятия виде на бумажном или электронном носителе. С точки зрения структуры занятия, лекция представляет собой единство трех частей - введения, основной части и заключения. На начальном этапе обучения во введении к лекции отдельные виды тематических классификаторов используются лектором для общей ориентировки студентов в изучаемом материале, для обеспечения четкого целеполагания и для создания у обучаемых прочной мотивационной основы всей их последующей учебной деятельности, связанной с овладением этим материалом. Во введении к лекции тематический классификатор служит как основа визуальных средств обучения. ТКТИ, при отсутствии меловых чертежей на доске, может выступать и в роли единственного зрительного средства. Используя тематический классификатор, подготовленный к отдельной теме, преподаватель в сокращенный промежуток времени обеспечит целостное по содержанию, но лаконичное по форме наглядное изложение основных вопросов лекции.
Определение времени выполнения аудиторных графических работ под руководством преподавателя
Проблема бюджета времени студентов - одна из важнейших педагогических проблем высшего учебного заведения. Однако методически правильное использование и учет временного фактора могут значительно поднять эффективность обучения. Временной показатель является основным при определении способности обучаемого к освоению той или иной темы в условиях учебного процесса.
В соответствии с первым (1994 год) и вторым (2000 год) поколениями Государственных образовательных стандартов дефицит академического времени на изучение дисциплины «Начертательная геометрия. Инженерная графика» снизился, в целом, на 32%. Это привело к снижению уровня теоретической подготовки обучаемых, необходимой им в будущей профессиональной деятельности. В соответствии с новой рабочей программой на протяжении всего эксперимента в ходе обучения дисциплине «Начертательная геометрия. Инженерная графика» студенты машиностроительных специальностей выполняли предусмотренный перечень графических заданий. Средние значения времени, затраченного студентами экспериментальных и контрольных групп, на выполнение наиболее важных графических работ приведены в таблице 3.1.
Средние значения времени, затраченного студентами экспериментальных и контрольных групп на выполнение наиболее важных
графических работ (1э, tK).
Наименование графических работ выполняемых студентами в течении семестра:
1. Эпюр №1. Нахождение точки пересечения прямой с плоскостью. Построение линии пересечения плоскостей, одна из которых проецирующая. Построение линии пересечения двух плоскостей общего положения.
2. Эпюр №2. Построение недостающих проекций точки на гранной поверхности и на поверхности вращения.
3. Эпюр №3. Сечение гранных поверхностей и поверхностей вращения проецирующими плоскостями. Развертки.
4. Эпюр №4. Пересечение поверхностей.
5. Эпюр №5. Построение недостающей проекции фигуры, имеющей вертикальное и горизонтальное отверстие различное формы.
6. Основные виды. Построение шести видов детали.
7. Виды. Построение недостающего вида детали. Местные виды.
8. Нанесение размеров на деталь типа «Пластина».
9. Нанесение размеров на деталь типа «Вал».
10. Разрезы простые. Разрез фронтальный и профильный.
11. Разрезы сложные. Разрез ступенчатый.
12. Разрезы сложные. Разрез ломаный.
13. Сечения. Выполнить сечения детали типа «Вал»..
14. Резьба. Изображение резьбы на наружной пов-ти и в отверстии.
15. Соединения разъемные. Соединение болтом и шпилькой.
16. Соединения разъемные. Соединения шлицевые, шпоночные.
17. Эскиз детали «Ось».
18. Эскиз детали «Втулка».
19. Эскиз детали «Штуцер».
20. Эскиз детали «Фланец».
21. Эскиз деталей к узлу «Форсунка».
22. Спецификация.
23. Сборочный чертеж «Форсунка».
24. Деталирование первой сложности. (2 задания)
25. Деталирование второй сложности. (2 задания)
Контроль уровня усвоения программного материала дисциплины проводился с использованием тестирования - одного из перспективных методов объективной оценки знаний и способностей студентов. На протяжении всего времени изучения дисциплины студентам экспериментального и контрольного потоков было предложено 32 тестовых заданий. При разработке тестов по степени трудности использовался опыт педагогов В.П. Рудковского и А.В. Шалагинова. Содержание тестов предусматривало соответствующие разделы курса:
— начертательная геометрия — первый семестр (тест №1 - тест № 16);
— проекционное черчение и машиностроительное черчение - второй и третий семестры (тест № 17 — тест № 32);
Для проверки достоверности полученных результатов использовались различные методы обработки данных, предложенные: Павловым Ю.П., Годиком Е.И., Ительсоном Л.Б., Митропольским А.К. и др. В таблицах 3.2 и 3.3 приведено общее число обучаемых экспериментального и контрольного потоков, участвовавших в опросе, а также процент воспроизведенных ответов, приходящихся на каждую группу.
Расчет достоверности полученных результатов исследования проводился в следующей последовательности:
1. Подсчет процента воспроизведенных ответов на предложенные тестовые задания в группах экспериментального и контрольного потоков.
Результаты приведены в таблице 3.2 и 3.3.
2. Определение общего количества элементов знаний в экспериментальном и контрольном потоках: 7л и ZK
