Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Содержание и формы контрольно-коррекционного комплекса учебной деятельностью при обучении с использованием компьютерных технологий 13
1.1. Информатизация общества как социально-экономическая и педагогическая проблема 13
1.2. Анализ состояния обучения начертательной геометрии и инженерной графике. Психолого-педагогические основы индивидуализации процесса обучения 20
1.3. Значение учебной деятельности. Использование информационных систем в образовании 33
Выводы по 1 -ой главе 37
Глава 2. Возможности обучения традиционному курсу начертательной геометрии и инженерной графики с использованием элементов компьютерных технологий 39
2.1. Факторы, обуславливающие необходимость использования новых форм подачи информации 39
2.2. Методологическое обоснование контрольно-коррекционного комплекса при обучении студентов специальности «Производство строительных материалов и технологий» с использованием компьютерных технологий 44
Выводы по 2-ой главе 89
Глава 3. Экспериментальное исследование эффективности внедрения компьютерных технологий 91
3.1. Методика и последовательность проведения эксперимента 91
3.1.1. Эффективность работы по затраченному времени 92
3.2. Проверка эффективности по результатам ответов на тестовые задания 104
3.3. Определение эффективности внедрения нетрадиционной методики по результатам экзаменов первого семестра после изучения раздела «Начертательная геометрия» 109
3.4. Проверка эффективности по результатам дифференцированного зачета после заключительного семестра обучения 113
Выводы по 3-ей главе 114
Заключение 118
- Информатизация общества как социально-экономическая и педагогическая проблема
- Факторы, обуславливающие необходимость использования новых форм подачи информации
- Методика и последовательность проведения эксперимента
Введение к работе
Стремительные перемены, происходящие в различных областях нашей жизни, быстрое развитие экономики, науки, техники требует подготовки высококвалифицированных специалистов.
Резко увеличиваются объемы информации, которые приходится воспринимать и перерабатывать человеку, как в процессе профессиональной деятельности, так и повседневной жизни. Информация становится реальной производственной силой, от ее количества и качества зависит результат многих производственных и не производственных процессов. Компьютер исполняет роль инструмента в профессиональной деятельности, при чем не только в инженерной и естественнонаучной деятельности, но и в гуманитарной сфере, бизнесе, экономике, образовании. В целом компьютерные технологии становятся неотъемлемой частью повседневной жизни современного человека.
Современные концепции российской системы образования все в большей степени ориентируются на новые идеи, дидактические принципы и требования, связанные, в первую очередь, с применением НИТ - новых информационных технологий.
Одним из приоритетных направлений процесса информатизации современного общества является информатизация образования. Средства новых информационных технологий способствуют интенсификации учебного процесса, повышению его эффективности и качества.
Использование информационных технологий в образовании обеспечивает большие возможности, как преподавателю, так и студентам. С помощью компьютера активизируется работа студентов с учебным материалом, повышается их активность и творческие способности.
Используя компьютер, студенты имеют возможность, дополнительно к существующему традиционному восприятию информации, в динамике
5 наблюдать многие процессы, которые ранее усваивали из текста учебника или на лекции преподавателя. Компьютер позволяет моделировать различные варианты решений, выбирая из ряда возможных решений наиболее оптимальные по определенным критериям, то есть значительно расширяет возможности наглядных методов в образовательном процессе [117].
Ведущим видом деятельности студента является его учебно-познавательная деятельность, а для преподавателя - учебно-воспитательная работа. Все это требует от преподавателя более глубокой, переосмысленной, в дидактическом сопровождении, подготовки к лекционным и практическим занятиям.
Интенсивное развитие науки обязывает к поиску дидактических приемов, способствующих воспитанию конкурентоспособного специалиста.
С появлением новых информационных технологий роль графической подготовки существенно возросла: расширилась содержательная область графической подготовки; обогатились творческие возможности; наметилась личностно-развивающая ориентация.
Роль и значимость дисциплины «Начертательная геометрия» значительно возрастает, она учит человека мыслить, развивает способность к пространственному представлению. «Способность пространственно мыслить - важная составная часть человеческого интеллекта. Нельзя, однако, ждать от изучения начертательной геометрии сиюминутного эффекта: развитие мышления - процесс постепенный и неторопливый. По словам самого Монжа, начертательная геометрия имеет две цели. «Первая - точное представление на чертеже, имеющем только два измерения, объектов трехмерных, которые могут быть точно заданы. Вторая цель - выводит точное описание тел все, что неизбежно следует из их формы и взаимного расположения. ... Она пригодна для того, чтобы развивать интеллектуальные способности народа и
тем самым способствовать усовершенствованию рода человеческого» [57 стр.17].
Говоря о пользе компьютерных технологий в обучении, не следует, однако считать компьютер абсолютно универсальным средством. Компьютерное обучение не должно занимать центральное место. Оно призвано содействовать достижению общеобразовательных целей, не превращаясь при этом в основное средство передачи знаний. Компьютер никогда не будет наставником студента, это под силу только преподавателю. Компьютер не должен подменять собой взаимоотношение между преподавателем и студентом, в противном случае образование утратит гуманитарный аспект.
Поэтому в данной исследовательской работе, компьютеру отводится роль помощника преподавателя, который облегчит развитие пространственного воображения у студента и будет способствовать закреплению пройденных тем, проведению контрольных опросов, демонстрации динамики решения задач на лекции.
В предложенной исследовательской работе в качестве информационных технологий предлагается использовать компьютер с его возможностями и программным обеспечением графическими пакетами: PowerPoint, AutoCAD и российский КОМПАС 3D V8.
Поиск необходимых способов и приемов, повышающих успеваемость, должен быть направлен в первую очередь на совершенствование содержания дидактических материалов и методики преподавания [33].
Остановимся на научно-методических проблемах. Проведенный анализ показал, что в настоящее время имеется ряд противоречий, а именно:
между возрастанием роли информационных технологий в развитии общества и отношением к информатике, как к второстепенной дисциплине;
между имеющимися резервами (педагогическими, методическими, техническими) в плане активизации подготовки студентов, связанными с
7 компьютеризацией образования, и недостаточным использованием этих резервов в учебном процессе.
С целью поиска путей решения этих противоречий в диссертации представлены труды отечественных ученных по вопросам профессионального образования (Б.С. Гершунский, Е.В. Ткаченко, В.Н. Юрин и др.), по вопросам формирования и развития качеств, важных для профессиональной деятельности инженера (Т.В. Кудрявцев, А.Н. Леонтьев, П.М. Якобсон, И.С. Якиманская и др.).
Эти противоречия и определили актуальность выбранной темы исследования: «Развитие познавательных способностей и самостоятельности студентов при изучении инженерной графики на основе внедрения компьютерных технологий» и позволили сформулировать проблему: повышение уровня знаний студентов строительных специальностей при изучении начертательной геометрии и инженерной графики с использованием новых информационных технологий.
Цель исследования - на основе анализа психолого-педагогических и специфических особенностей обучения начертательной геометрии и инженерной графике, создать корректирующий программно-методический комплекс по данному курсу для студентов строительных специальностей.
Объектом исследования является процесс обучения студентов строительных специальностей по начертательной геометрии и инженерной графики с использованием новых информационных технологий.
Предмет исследования - теоретическое обоснование организации информации при изучении начертательной геометрии и инженерной графики с использованием новых информационных технологий.
Гипотеза исследования - активизация процесса подготовки студентов развитие их творческих способностей и самостоятельности при изучении начертательной геометрии и инженерной графики с использованием новых
8 информационных технологий возможна, если соблюдены следующие дидактические условия:
усовершенствовать методику процесса активизации подготовки студентов при изучении начертательной геометрии и инженерной графики.
реализовать дидактическое обеспечение процесса активизации подготовки студентов при изучении начертательной геометрии и инженерной графики.
Студенческая аудитория - отнюдь не пассивная масса, не объект деятельности лектора, а равноправный участник лекционного процесса, конечно, если преподаватель профессионально компетентен, а не просто проговаривает выученный текст. [99]
В соответствии с целью и гипотезой в исследовании определились следующие задачи:
Разработать и апробировать корректирующий учебно-методический комплекс для студентов строительных специальностей:
1) разработать рабочую программу на основе типовой, но с учетом
использования информационных технологий;
разработать курс лекций с использованием информационных технологий;
разработать методические указания по проведению практических занятий по дисциплине "Начертательная геометрия. Инженерная графика", то есть разработать дидактическое обеспечение, которое приведет к активизации работы и повышению уровня подготовки студентов строительных специальностей;
4) совершенствовать планы проведения практических занятий с
использованием компьютерной техники;
5) опытно-экспериментальным путем проверить эффективность
дидактических условий развития самостоятельности и активизации
подготовки студентов в процессе обучения дисциплине "Начертательная
геометрия. Инженерная графика" с использованием НИТ.
С целью поиска путей решения поставленных задач, нами рассмотрены труды отечественных ученных по вопросам активизации процесса обучения: Л.С. Выготского, П.Я. Гальперина, В.В. Давыдова, А.Н. Леонтьева, С.Л. Рубинштейна и др., в которых исследован феномен деятельности, ее компонентов и свойств [45,47, 48,100].
Разработка дидактических основ обучения информатике отражена в работах В.П. Беспалько, И.И. Данилина, В.В. Титова и др. [26, 27, 28, 29].
Использованию компьютерных тестов для проверки знаний посвящены работы М.И. Дашнера, Я.Ф. Талызиной, Г.А. Атапова, М.Б. Челышковой и др.[19,21,49].
Вопросы внедрения компьютерных технологий в процессе обучения отражены в работах В.В. Алейникова, И.В. Алехиной, В.И. Гриценко, И.В. Роберт, Т.А. Сергеевой и др. [59, 127, 137]. В этих работах раскрыты возможности активизации и интенсификации учебного процесса, реализации творческого характера обучения при использовании новых информационных технологий.
Большое внимание обращено на проблему повышения качества образования с использованием информационных технологий в работах Н.Ф. Талызиной, Е.И. Машбица, И.В. Роберта, Б.С. Гершунского и др.[27, 49, 106,127].
Вопросы инженерной подготовки к профессиональной деятельности изложены в трудах Т.В. Кудрявцева, А.Н. Леонтьева, И.С. Якиманской и др.[90, 91,100].
Вопросам проектирования педагогических технологий отводится значительное место в учебных пособиях по педагогике В.А. Сластенина [129], Ю.К. Бабанского [114], П.И. Пидкосистого [129], В.П. Беспалько [29] и др.
Проблемы совершенствования практики преподавания графических дисциплин посвящены работы Н.Ф. Четверухина, И.И. Котова, Н.Н. Рыжова
10 В.А. Гервера, Г.Ф. Горшкова, О.В. Георгиевского, А.Н. Губанова, Г.С. Иванова, А.А. Павловой, А.В. Соловова, P.M. Сидорука, С.А. Фролова, А.А. Чекмарева, Л.Г. Нартова В.И. Якунина и др.
Вопросы повышения качества образования с использованием НИТ раскрыты в работах Б.С. Гершунского, Е.И. Машбица, Н.Ф. Талызиной, И.В. Роберт и других ученых.
Основные этапы исследования: 1998-2000 гг. Установление исходных факторов исследования, осоз'нание его замысла, разработка его методического аппарата, самоподготовка автора, накопление практического опыта.
2000-2001 гг. Разработка структуры и содержания экспериментального материала, изучение литературы, накопление эмпирического материала, выявление новых подходов к изучению курса начертательной геометрии и инженерной графики с использованием новых информационных технологий.
2001-2006 гг. Проведение педагогического эксперимента с параллельным нивелированием разработанной методики, статистическая обработка полученных результатов, анализ итогов обучающего эксперимента, выявление уровня повышения качества знаний при обучении начертательной геометрии и инженерной графике с использованием компьютерных обучающих программ. Оформление диссертационной работы.
Научная новизна исследования состоит в следующем:
разработана и экспериментально проверена в учебном процессе методика подготовки студентов строительных специальностей по дисциплине «Начертательная геометрия и инженерная графика» с использованием информационных технологий;
разработана дидактическая поддержка курса Начертательная геометрия и инженерная графика, основанная на принципах адекватности, визуализации, использования компьютерных средств в качестве инструмента познания, систематичности использования информационных технологий (методические
указания по проведению практических занятий, конспекты лекций в PowerPoint, лабораторные практикумы, рабочая тетрадь); - разработаны контрольно - корректирующие мероприятия - это важный элемент в проектировании образовательного процесса. Поскольку эффективность и результативность процесса обучения проверяется конечным результатом, то преподаватель проводит в студенческих группах срез знаний в виде (тестов, тестов- тренажеров, анкет).
Практическая и теоретическая значимость исследования
заключается в создании: электронного курса по дисциплине Начертательная геометрия и инженерная графика; разработана система учебных занятий; и соответствующего методического обеспечения для организации обучения дисциплине на основе использования компьютерных технологий.
Предложенная методика использования информационных средств в процессе изучения начертательной геометрии и инженерной графики может быть рекомендована для использования на кафедрах инженерной графики ВТУЗов России. В условиях развития дистанционного обучения результаты исследования можно использовать как пособия для самостоятельной работы студентов.
Апробация и внедрение результатов исследования.
Результаты исследования проверялись и корректировались в ходе опытно-экспериментальной работы, обсуждались на кафедре инженерной геометрии и компьютерной графики и на заседаниях выпускающей кафедры «Строительное материаловедение и технологии» ГОУ ВПО «Братский государственный университет».
Результаты данного исследования в полном объеме внедрены в учебный процесс в ГОУ ВПО «Братский государственный университет».
Материалы исследования обсуждались на региональных Всероссийских научно-методических и научно-технических конференциях
12 ГОУ ВПО "Братский государственный университет" (1998 - 2007 гг.), Красноярской государственной академии цветных металлов и золота (2000 г.), Нижегородского государственного архитектурно-строительного университета (2000 г.), во время выступления на пленарном заседании IV Всероссийской научно-методической конференции "Совершенствование качества профессионального образования в университете" (БрГУ - 2007 г.). На защиту выносятся:
разработанная и экспериментально апробированная программа обучения, направленная на развитие познавательной способности и самостоятельности студентов при использовании компьютерных технологий в учебном процессе;
теоретические подходы к созданию электронных пособий, выполненных в программе PowerPoint;
педагогические условия повышения уровня познавательной деятельности студентов при использовании компьютерных технологий на занятиях по начертательной геометрии и инженерной графике.
Структура диссертации: Диссертационное исследование состоит из введения, трех глав, выводов, заключения, 5 приложений и библиографического списка из 184 наименований.
Содержание диссертационных исследований отражено в 42 публикациях.
Информатизация общества как социально-экономическая и педагогическая проблема
Динамизм глобальных перемен в мире, смена экономического и социально-культурного укладов в нашей стране ведет к тому, что высшая школа должна гибко реагировать на складывающуюся ситуацию в подготовке специалистов для различных отраслей народного хозяйства. Это связано с тем, что во всех сферах производственной деятельности сокращается объем ручного и физического труда, от специалистов требуется наличие широкого круга знаний, творческий подход к труду. Общество нуждается в образованных людях. Необходимость внедрения информационных технологий в учебный процесс не вызывает сомнений. Современное общество характеризуется процессом активного использования информационного ресурса в качестве продукта в условиях функционирования всемирной информационной сети, которая позволяет обеспечить доступ к информации без каких-либо существенных ограничений по объему и скорости транслируемой информации.
Появление и широкое распространение технологий мультимедиа и Интернета позволяет использовать информационные технологии в качестве средства общения, воспитания, интеграции в мировое сообщество. Явно чувствуется и влияние информационных технологий на развитие личности, профессиональном самоопределении и самостановлении.
В процессе обучения в школе с использованием информационных технологий школьники учатся работать с текстом, создавать графические объекты и базы данных, используя электронные таблицы. Школьники узнают новые способы сбора информации и учатся пользоваться ими, расширяя свой кругозор. При использовании информационных технологий на занятиях повышается мотивация учения и стимулируется познавательный интерес учащихся, возрастает эффективность самостоятельной работы [92].
Компьютер открывает принципиально новые возможности в области образования человека. Образование превращается в объективную потребность общества и становится важнейшей предпосылкой его развития [150].
Что скрывается под понятием высококвалифицированный образованный специалист - это человек, профессионально владеющий не только своей специальностью, но и уверенно ориентирующийся в других сферах техники, науки и культуры, знающий отечественную и мировую литературу, социологию и владеющий иностранными языками [116].
В.А. Ермоленко отмечает такие качества личности как самостоятельность, способность принимать ответственные решения, творчески подходить к любому делу, умение довести до конца начатое дело, умение учиться и постоянно обновлять свои знания.
Согласно закону Российской Федерации «Об образовании» (от 2000 г.) «система образования призвана обеспечить подготовку высокообразованных людей и высококвалифицированных специалистов, способных к профессиональному росту и профессиональной мобильности в условиях информатизации общества и развития новых наукоемких технологий».
Система традиционного обучения, сложившаяся в результате многовекового эмпирического накопления лучших методов и приемов преподавания, имеет безусловные достижения, о чем свидетельствует повсеместная (на Востоке и на Западе) распространенность ее в практике массовой подготовки специалистов разного уровня квалификации [23].
Инновационное образование - это развитие способностей на основе образования и самообразования. Инновационное образование включает в себя личностный подход, фундаментальность образования, творческое начало, сущностный подход, профессионализм, синтез культур (технической и гуманитарной), использование новейших информационных технологий. В последние годы понятие «компьютерные технологии» часто заменяют термином «информационные технологии».
Для успешной интенсификации учебного процесса следует разрабатывать и внедрять научно-обоснованные методы руководства познавательным процессом, мобилизующие творческий потенциал личности. Повышение темпов обучения может быть достигнуто путем совершенствования содержания учебного материала и методов обучения.
Произвести такие изменения можно лишь используя современные информационные технологии в качестве основного образовательного и воспитательного средства. Информационные технологии связаны с компьютеризацией образования.
Факторы, обуславливающие необходимость использования новых форм подачи информации
Компьютерные и коммуникационные технологии получили широкое распространение в России. Они положительно повлияли на образовательную сферу как с точки зрения содержания образования, так и в отношении использования компьютерных технологических возможностей для достижения высокого качества целей образования. Компьютер является мощным средством оказания помощи в осмыслении людьми многих явлений и закономерностей. Условия, создаваемые с помощью компьютера, должны способствовать формированию мышления студента, ориентировать его на поиск самостоятельных решений.
Внедрение информационных технологий в обучающий процесс открывает широкие перспективы и дает качественно новые возможности их использования преподавателем и студентом. С помощью компьютера можно активизировать работу студентов с учебным материалом за счет использования технических и программных возможностей компьютера.
Применение графических пакетов при изучении начертательной геометрии и инженерной графики способствует развитию студенческих научных исследований, интенсификации использования студентами полученных теоретических и прикладных знаний. Это и есть те основные задачи, которые стоят в настоящее время перед высшим образованием.
Студенты, обучаемые специалистами кафедры Инженерной геометрии и компьютерной графики, неоднократно занимали призовые места на Всероссийских и областных олимпиадах, ежегодно участвуют студенческих конференция «БрГУ». Кафедра «Инженерной геометрии и компьютерной графики» БрГУ в сотрудничестве с выпускающими кафедрами ведет обучение и подготовку студентов к работе с графическими пакетами КОМПАС-График, PowerPoint, Auto CAD.
На первом этапе со студентами был проведен тест "Проверка базовых знаний по дисциплине Черчение" (образец теста см. в приложении 3). Студенты показали слабые знания школьной подготовки. Это побудило нас откорректировать рабочую программу, перераспределить часы по некоторым темам с учетом пробелов в знаниях.
При разработке рабочей программы была учтена возможность сочетания традиционных методов преподавания инженерной графики и использования информационных технологий в процессе обучения. Рабочая программа построена таким образом, чтобы дать студентам традиционную часть курса, т.е. обеспечить базовую графическую подготовку по начертательной геометрии и одновременно дать основы компьютерной грамотности. При этом логика изложения традиционного курса не изменяется. Весь курс обучения должен вестись в неразрывной последовательности, так чтобы вся сегодняшняя информация закрепляла вчерашнюю и пролагала дорогу для завтрашней.
На втором этапе исследования были проанализированы учебные планы строительных специальностей за весь период обучения с первого по пятый курс. Выделены учебные дисциплины, при изучении которых используются графические элементы. Затем выявлена принадлежность дисциплин кафедрам, которые готовят студентов данных специальностей.
Методика и последовательность проведения эксперимента
Исследование проводилось с 1998 года по 2006 год. Для получения достоверных результатов в эксперименте участвовало четыре группы (60-65 человек) ежегодно. Анализировались результаты, качества учебы контрольных групп и экспериментальных.
Методика проведения экспериментов следующая:
1. В контрольных и экспериментальных группах лекции и практические занятия проводил один и тот же преподаватель;
2. Контрольные группы получали знания в том же объеме, что и экспериментальные;
3. Во всех группах была введена рабочая тетрадь - задачник;
4. Все группы работали по одним и тем же учебно-методическим пособиям;
5. В контрольных и экспериментальных группах предлагается комплексное использование традиционных методов ведения лекции с методами компьютерного сопровождения (в виде презентаций на 5-Ю минут, как закрепление темы занятия, демонстрация решения задач в динамике);
6. В экспериментальных группах один час в неделю практических занятий по начертательной геометрии проходит с использованием компьютеров.
Этапы проведения эксперимента:
- для всех групп участвующих в эксперименте:
1. Проверка базовых знаний студентов, которая даст возможность проследить, где и в каком направлении у студентов есть пробелы в знаниях по дисциплине инженерная графика. Результаты тестирования внесены в таблицы 3.1,3.2. 2. По результатам анкетирования проводится корректировка распределения часов на изучение различных тем.
3. По необходимости реализуется индивидуальный подход к тем студентам, кто не изучал черчение ранее (в школах, училищах, колледжах...).
Дополнительно назначаются консультации (бесплатные).
4. Обучение во всех группах, участвующих в эксперименте, ведется
одним преподавателем, по одним и тем же наглядным пособиям,
методическим указаниям, тестовым заданиям, билетам, разработанным на
кафедре «Инженерной геометрии и компьютерной графики», БрГУ.
- для всех групп идет переработка лекционного материала для того, чтобы можно было демонстрировать решение отдельных задач с использованием компьютерных технологий. Заметим, что при этом логика изложения традиционного курса не изменяется.
Контроль проверки усвоения материала осуществляется с использованием тестирования. В настоящее время тестирование считается одним из наиболее перспективных и объективных методов оценки знаний. На протяжении всего курса изучения дисциплины «Начертательная геометрия и инженерная графика» студентам первого курса различных специальностей предлагается отвечать на тесты - тренажеры и просто тесты (для анализа знаний по различным темам).
В течение эксперимента постоянно фиксировались результаты всех видов контроля знаний:
- текущего (тесты, тренажеры по различным темам изучаемой дисциплины);
- промежуточного (тесты по изучаемым темам);
- итогового (экзамен).
Результаты проверки эффективности внедряемой технологии.
Студенты выполняли задания по различным темам, им было предложено проставить продолжительность выполнения работы. Это выполняли студенты контрольных и экспериментальных групп. Время, затраченное на выполнение каждого вида работ, занесено в таблицы: (см. в приложении ...) и по полученным результатам построены диаграммы (для наглядности). Для проверки эффективности были выбраны четыре темы: пересечение поверхностей; виды; разрезы; нанесение размеров.
Похожие диссертации на Развитие познавательных способностей и самостоятельности студентов при изучении инженерной графики на основе внедрения компьютерных технологий
