Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Научно-методические аспекты совершенствования процесса изучения инженерной графики на основе использования средств информационных технологий в системе высшей школы 18
1.1. Исследование состояния использования средств информационных технологий в учебном процессе высшей школы 19
1.2. Педагогические функции компонентов учебного процесса с использованием средств информационных технологий 38
1.3. Психолого-педагогические аспекты использования средств информационных технологий в учебном процессе 63
Выводы по первойглаве 74
Глава 2. Организационные формы и методы комплексного использования средств информационных технологий в изучении профильного курса информатики «Инженерная графика» 77
2.1. Формирование содержания и обоснование структуры профильного курса информатики «Инженерная графика» 77
2.2 Дидактические требования и критерии к проектированию электронного учебного пособия по профильному курсу информатики «Инженерная графика» (реализация на CD-ROM) 98
2.3. Условия эффективного использования электронного учебного пособия по профильному курсу информатики «Инженерная графика» 119
2.4 Организационные формы и методы проведения практических занятий на основе комплексного использования средств информационных технологий по профильному курсу информатики «Инженерная І рафика» 129
Выводы по второй главе 141
Глава 3. Педагогический эксперимент по апробации организационных форм и методов комплексного использования средств информационных технологий в изучении профильного курса информатики «Инженерная графика» 145
3.1. Организация и проведение педагогического эксперимента 145
3.2 Результаты эксперимента 148
Выводы по третьей главе 170
Заключение 171
- Исследование состояния использования средств информационных технологий в учебном процессе высшей школы
- Формирование содержания и обоснование структуры профильного курса информатики «Инженерная графика»
- Организация и проведение педагогического эксперимента
Введение к работе
Совершенствование электроники и компьютерной техники привело к активному развитию информационных технологий, предполагающих использование методов и средств информатики, их применению в различных областях научной, практической деятельности, в образовании.
К основополагающим работам в области информатизации образования можно отнести исследования Апатовой Н.В.[7], Ваграменко Я.А.[21], Зайнутдиновой Л.Х.[43], Колина К.К.[50-52], Кузнецова А.А.[63], Лапчика М.П. [68], Матроса Д.Ш.[83,84], Могилёва А.В., Панюковой С.В.[101], Роберт И.В.[111,112], Савельева А.Я.[П7-119], Соколовой И.В.[128], Софроновой Н.В.[129], Филатова О.К.[143], Шолоховича К.С.[152] и др. Эта научные исследования направлены на использование потенциала методов и средств информатики как науки в преподавании других дисциплин, на решение вопросов повышения эффективности учебного процесса, на развитие у студентов творческой составляющей профессионального мастерства, с возможностью её использования для активного участия в производительном труде, самостоятельного пополнения знаний.
В 1998 году была сформулирована «Концепция информатизации высшего образования Российской Федерации» [54], основной целью которой явилась глобальная рационализация интеллектуальной деятельности за счет использования новых информационных технологий, радикальное повышение эффективности и качества подготовки специалистов. Достижение поставленной цели и потребовало создания систем обучения, основанных на использовании современных информационных технологий, в том числе в инженерной графике. Инженерная графика, как профильный курс информатики, относится к общеинженерным дисциплинам, областью изучения которой являются графические методы проектирования, создание и чтение чертежей различного назначения. Чертеж, как язык инженера, выступает первоосновой в области техники и технологии, с помощью которого излагаются технические замыслы и
5 решения. Он становится все более значимым в условиях широкого
использования информационных технологий и перехода промышленности на
безбумажную организацию единого информационного пространства, а также
усиливающейся его роли как международного языка техники. В связи с этим
возрастают требования к уровню знаний, умений и навыков чтения и
выполнения чертежей. Качественное овладение студентами языком
графического представления информации при изучении инженерной графики
является реализацией одной из задач информатики, такой, как приобретение
навыков выполнения практической работы с важнейшими техническими и
программными средствами [88], в частности с системами автоматизации
проектных работ (САПР), а также необходимым условием для освоения
последующих инженерных дисциплин, использования чертёжно-графических
систем для автоматизации выполнения чертежей, развития пространственных
представлений и, как следствие, творческой активности на стадиях
проектирования, конструирования, изобретательства при современной
организации производства и ускоренном техническом прогрессе.
Развитие инженерной графики всегда неразрывно связано с развитием
производства. Необходимость обеспечения взаимозаменяемости деталей в
массовом производстве, повышение качества изделий, научно-технический
прогресс во всех отраслях производства значительно расширили объём
технической информации, передаваемой чертежами. В настоящее время
усилилась тенденция схематизации, формализации изображений, появились
информационные технологии их получения. Все это значительно увеличивает
объём сведений, которые необходимо знать для выполнения и чтения чертежей,
следовательно, объём учебной информации, которую должен усвоить студент
по инженерной графике. В то же время в соответствии с учебными планами на
специальности технологического профиля постоянно снижается количество
часов аудиторных занятий по этому курсу. Так, например, за период с 1995 по
2001 гг. для специальности 2303.00 «Бытовые машины и приборы» с 149 до 84
часов, для специальности 2809.00 «Конструирование швейных изделий» с 132 до 46 часов. При этом возрастает количество часов для самостоятельной работы студентов. Одновременно в результате падения престижа инженерного образования и, как следствие, практического отсутствия конкурса при поступлении на технологические специальности вуза, а также по причине недостаточности школьных знаний в области черчения (изучение инженерной графики в вузах базируется на этом предмете) уровень исходной графической подготовки первокурсников (традиционно курс «Инженерная графика» читается на первом курсе) является очень низким. В связи с вышеизложенным процесс изучения инженерной графики должен быть направлен на усиление мотивации, дифференциации, индивидуализации, визуализации обучения, интеллектуальное развитие студентов путём формирования их пространственных представлений. Это определяет необходимость поиска новых форм и методов проведения учебных занятий, основанных на использовании средств информационных технологий, которые наиболее отвечают этим требованиям.
В настоящее время в процессе изучения профильного курса информатики «Инженерная графика» применяются частные методики, основанные на использовании программных средств учебного назначения (Бородин Н.М.[16], Вишняков А.В.[26], Горшков Г.Ф.[34], Морозов С.А.[90], Швейгер А.М.[149] и др.) и чертёжно-графических систем, таких, как КОМПАС, AutoCad, ADEM и т.п. (Богуславский А.А.{14], Лагерь А.Щ67], Романычева Э.Т.[114], Степанов Б.Л.[130], Хейфец А.Л.[145], Чемпинский Л.А.[53] и др.) На основании анализа использования программных средств учебного назначения наиболее применяемыми в процессе изучения инженерной графики являются контролирующие, тренажёрные, моделирующие, демонстрационные программные средства одноцелевого назначения, а также автоматизированные обучающие системы. Внедрение их в учебный процесс при проведении лекций, практических занятий, выполнении расчётно-графических работ,
7
самостоятельной работы студентов позволило значительно
индивидуализировать обучение, усилить мотивацию студентов к обучению за счёт возможности многократного и частого контроля знаний, в том числе самоконтроля; выработать умения и навыки путём тренировочных действий; повысить наглядность обучения. Недостатком этих программных средств является то, что они обеспечивают в основном изучение относительно небольших фрагментов учебного материала или проведение отдельных занятий, а не курса в целом. Вследствие этого одна и та же программа не может быть использована для проведения комплекса различных видов занятий. Применение чертёжно-графических систем в процессе изучения инженерной графики связано с решением профессиональных задач деятельности будущих специалистов, в частности автоматизации проектных работ, и обусловлено необходимостью обеспечения принципа востребованности их знаний, умений и навыков в связи с широким использованием САПР в условиях современного производства. Одной из таких программ, рекомендованных Министерством образования как базовых для подготовки инженеров в учебных заведениях страны, является «КОМПАС» (КОМПлекс Автоматизированных Систем), включающий в себя целый ряд программных продуктов, значительно повышающий эффективность и качество проектирования и одинаково удобный для машиностроения, приборостроения, строительства, архитектуры. Использование чертёжно-графических систем ускоряет процесс выполнения чертежей в среднем в три раза по сравнению с ручным способом, повышает его точность и качество, дает возможность многократного использования чертежа или его фрагментов, а также создания объёмных геометрических моделей. Кроме этого, могут быть выполнены чертежи с использованием графических изображений стандартных крепёжных деталей, типовых и унифицированных конструкций, библиотек групповых чертежей деталей, изображения которых заданы параметрически. Однако чертёжно-графические системы имеют слабую адаптацию к обучению студентов начальных курсов, так как разработаны для
8 производственных потребностей и рассчитаны на использование людьми,
имеющими уже знания по инженерной графике. Поэтому попытки
необдуманного внедрения этих систем в учебный процесс приводят к тому, что
нарушается один из основополагающих принципов педагогического процесса -
принцип доступности, одним из путей обеспечения которого является
движение «от простого к сложному».
Таким образом, в настоящее время при изучении инженерной графики недостаточно используется потенциал информационных технологий в области организации деятельности с графической информацией. Не в полной мере реализуются такие дидактические возможности, как визуализация учебной информации, интерактивность диалога, обратная связь, развитие познавательных способностей студентов, а также системно не используются образовательные функции компонентов учебного процесса на основе применения средств информационных технологий. Отсутствует гибкая структура профилизации информатики в области инженерной графики, позволяющая дополнять и изменять содержание в связи с динамикой социального заказа и обеспечивающая индивидуализацию и дифференциацию обучения. Не разработаны теоретические вопросы в виде дидактических требований и критериев к проектированию программного средства учебного назначения (электронного пособия), ориентированного на проведение комплекса различных видов занятий (лекций, практических занятий, самостоятельной работы студентов) и обеспечивающего непрерывность и полноту процесса изучения курса, условия его эффективного использования.
Вышеизложенное определяет противоречие между сложившейся реальной практикой использования средств информационных технологий при изучении курса инженерной графики, не обеспечивающей в должной мере представление, поиск информации, контроль, координацию учебного процесса, учебную коммуникацию и их дидактическими возможностями, реализация которых обеспечивает овладение автоматизации процессов сбора, обработки,
9 обмена, использования информацией и способами использования информации как базового компонента для получения новых знаний. Вследствие этого не обеспечивается достаточный уровень графической грамотности студентов, соответствующий современным требованиям профессиональной подготовки специалистов в области инженерной деятельности, что и составляет проблему исследования. Основываясь на высказывании Петрова Ю.Н.[ЮЗ] о графической культуре, под графической грамотностью будем понимать запас знаний студентов, полученный при изучении профильного курса информатики «Инженерная графика», умения и навыки решать графические задачи, адекватные своей специальности, на базе развитых пространственных представлений и творческого подхода при реализации возможностей информационных технологий (интерактивность, незамедлительная обратная связь, обработка больших объёмов информации, динамическое представление информации, в том числе и графической), Усиление мотивации, адаптация, индивидуализация, визуализация, непрерывность и полнота, профессиои&дьная направленность процесса обучения, интеллектуальное развитие студентов в сочетании со сжатыми сроками обучения актуализируют проблему совершенствования методики изучения инженерной графики. Одним из возможных путей решения этой проблемы является комплексное использование средств информационных технологий. Под комплексным использованием средств информационных технологий в процессе изучения инженерной графики будем понимать совместное использование чертёжно-графической системы, в частности «КОМПАС», для разработки конструкторской документации и программного средства учебного назначения, в качестве которого выступает авторское электронное учебное пособие по инженерной графике.
Таким образом, актуальность темы исследования обусловлена необходимостью разработки организационных форм и методов комплексного использования средств информационных технологий в процессе изучения
10 инженерной графики при подготовке специалистов технологического профиля,
способных самостоятельно проектировать конструкторскую документацию
соответственно профессиональным потребностям и адекватно новым
социально-экономическим условиям формирования рынка образовательных
услуг.
Объект исследования; процесс профильного изучения инженерной графики с использованием средств информационных технологий для технологических специальностей вузов.
Предмет исследования: организационные формы и методы реализации возможностей средств информационных технологий в процессе изучения инженерной графики.
Цель исследования состоит в теоретическом обосновании и разработке организационных форм и методов комплексного использования средств информационных технологий в процессе профильного изучения инженерной графики при проведении практических занятий и самостоятельной работы студентов.
Гипотеза исследования состоит в том, что совершенствование методики профильного изучения инженерной графики в аспекте реализации организационных форм и методов комплексного использования средств информационных технологий, ориентированных на адаптивность к начальному уровню подготовки студентов, индивидуализацию обучения, компьютерную визуализацию учебного материала, гипертекстовый и гипермедийный поиск информации, непрерывность и полноту процесса обучения, автоматизацию выполнения конструкторской документации и реализованных в блочно-модульной структуре содержания профильного курса информатики «Инженерная графика», позволит повысить показатели графической грамотности студентов вузов технологического профиля.
На основании цели и выдвинутой гипотезы были определены следующие задачи исследования:
1. Проанализировать современное состояние использования средств
информационных технологий в процессе изучения инженерной графики в
высшей школе.
2. Выявить функции компонентов учебного процесса и их взаимосвязь при
использовании средств информационных технологий в процессе изучения
инженерной графики для технологических специальностей вузов.
Выделить принципы формирования содержания и обосновать структуру профильного курса информатики «Инженерная графика» для различных специальностей технологического профиля в условиях комплексного использования средств информационных технологий.
Определить дидактические требования, критерии формирования содержания и проектирования структуры электронного учебного пособия по профильному курсу информатики «Инженерная графика».
Разработать организационные формы и методы комплексного использования средств информационных технологий в изучении профильного курса информатики «Инженерная графика» при проведении практических занятий и самостоятельной работы студентов.
Экспериментально апробировать формы и методы комплексного использования средств информационных технологий в процессе изучения профильного курса информатики «Инженерная графика».
Методологическую основу исследования составляют новейшие философские, психологические и педагогические результаты в разработке концепции познавательной деятельности (Бабанский Ю.К.[8,9], Верхола А.ГЦ24], Гершунский Б.С.[33], Кроль В.[61], Леднев В.С.[69], Лернер И.Я.[70], Машбиц Е.И.[86], Околелов О.П.[94,95], Субетго А.И.[131], Талызина Н.Ф.[132], Шевченко И.В.[150], Юцявичене П.[155], Якиманская И.С.[1561 и др.), новейшие достижения теории и методики обучения инженерной графике и тенденции их развития (Акимова И.Н.[2], Ботвинников А.Д.[17], Виноградов В.Н.Г25], Горшков Г.Ф.Г34], Жданова Н.С.Г42], Иващенко Г.А.[47], Косолапое
12 М.А.[56], Пантюхин П.Я.[99,100], Перчёнок Р.Л.[102], Петров Ю.Щ103],
Покровская М.В.[1051, Романычева Э.Т.[П4], Рубина Г.И.[115], Савицкая
А.В.[121], Унсович Т.А.[139], Чемпинский Л.А.[53] и др.), теория и
методология разработки структуры и содержания подготовки в области
информатики и информатизации образования (Апатова Н.В.[7], Добудько
Т.В.[41], Зайнутдинова Л.Х.[43], Захарова Т.Б.[44], Козлов О.А.[49], Кузнецов
А.А.[63], Лапчик МП.168], Пак Н.И.[88], Панюкова С.В.[101], Роберт
И.В.[111,112], Романенко Ю.А.[113], Сердюков В.И.[124], Скибицкий
Э.Г.[126], Соколова H.B.fl28], Софронова Н.В.[129], Щербаков М.А.[153]),
Хеннер Е.К.[88] и др.); результаты психолого-педагогических исследований в
области теории творчества (Альтшуллер Г.С.[5], Буш Г.Я.[21], Кудрявцев
Т.В[62], Юдаков С.Г.[154]), последние достижения в разработке
методологических подходов к инновационной системе образования и развития
инженерного мышления (Андреев В.И.[6], Мазур З.Ф.[81,82], Ушачев
В.П.[140], Федоров И.[141] и др.).
Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования: теоретический анализ проблемы на основе изучения психолого-педагогической, методической и учебной литературы; обобщение передового педагогического опыта, наблюдение за реальным учебным процессом, проведение педагогического эксперимента и использование методов математической статистики для обработки его результатов с целью определения эффективности предлагаемых организационных форм и методов.
Научная новизна и теоретическая значимость исследования заключается в создании методического подхода к процессу изучения инженерной графики на основе комплексного использования средств информационных технологий; определении психолого-педагогических требований к нему; выявлении функций компонентов учебного процесса и их взаимосвязи с областями педагогической деятельности; выделении принципов формирования содержания и обосновании структуры профильного курса
13 информатики «Инженерная графика» для специальностей технологического профиля в условиях комплексного использования средств информационных технологий; определении дидактических требований, критериев к проектированию электронного учебного пособия по этому курсу, ориентированного на проведение практических занятий, самостоятельную работу студентов; разработке организационных форм и методов комплексного использования чертёжно-графической системы «КОМПАС» и электронного учебного пособия в процессе изучения профильного курса информатики «Инженерная графика».
Практическая значимость исследования заключается в следующем: в создании учебной программы изучения профильного курса информатики «Инженерная графика» студентами специальностей 2303.00 «Бытовые машины и приборы», 2809.00 «Конструирование швейных изделий», отвечающей целям и специфике содержания предметной области, основанной на комплексном использовании средств информационных технологий; в разработанном электронном учебном пособии, представляющем комплекс теоретического и справочного материала курса, системы заданий для выполнения расчетно-графических работ, направленных на развитие пространственных представлений и творческих способностей студентов и условий его эффективного использования; в разработке системы мониторинга знаний студентов, организационных форм и методов комплексного использования чертёжно-графической системы «КОМПАС» и электронного учебного пособия в процессе изучения профильного курса информатики «Инженерная графика», которые могут быть использованы в учебном процессе высших учебных заведений технологического профиля и среднего профессионального образования.
Этапы исследования. 1 этап, подготовительный, проходил с 1996 по 1998 годы и заключался в теоретическом анализе научной литературы, сборе
14 первичного материала по проблеме исследования и проведении
констатирующего этапа педагогического эксперимента.
этап, поисковый, проходил с 1998 по 1999 годы и заключался в обосновании теоретических положений и изучении методик использования средств информационных технологий в процессе изучения инженерной графики, а также в разработке концепции и содержания учебной программы курса, электронного пособия и апробации его элементов, проведении поискового этапа педагогического эксперимента.
этап, формирующий, проходил с 1999 по 2001 годы и заключался в разработке организационных форм и методов изучения профильного курса информатики «Инженерная графика», написании учебной программы и создании электронного учебного пособия, проведении формирующего этапа педагогического эксперимента по апробации организационных форм и методов комплексного использования чертёжно-графической системы «КОМПАС» и электронного учебного пособия, разработке основных положений и написании текста диссертации.
этап проходил с 2001 по 2002 годы и заключался в завершении формирующего этапа педагогического эксперимента, обработке его результатов и оформлении диссертации.
Достоверность полученных результатов исследования достигнута за счет непротиворечивости сопоставляемых между собой положений и выводов диссертации с положениями и выводами, известными по апробированным работам других авторов в данной и смежных областях исследований, а также подтверждена результатами педагогического эксперимента, проведенного в Поволжском технологическом институте сервиса с 1996 по 2002гг.
Апробация и внедрение результатов исследования. Теоретические положения, материалы и результаты исследования докладывались и обсуждались на научно-практической конференции «Научные методы, средства и технологии в промышленности, экономике и социально-культурной сфере» в
15 Поволжском технологическом институте сервиса (ПТИС), г.Тольятти, 1999 г.;
межвузовской научно-методической конференции «Актуальные проблемы университетского образования» в Самарском государственном техническом университете, г.Самара, 2000 г.; научно-методическом семинаре «Научно-педагогические аспекты развивающих технологий обучения в высшем образовании» в ПТИС, г.Тольятти, 2000 г.; всероссийской научно-методической конференции «Системный подход к обеспечению качества высшего образования» в ПТИС, г.Тольятти, 2000 г.; научно-практической конференции «Новые технологии в промышленности, экономике и социально-культурной сфере» в ПТИС, г.Тольятти, 2000 г.; межвузовской научно-методической конференции «Методические проблемы профессиональной подготовки специалистов в ВУЗЕ» в ПТИС, г.Тольятти, 2001 г.; научно-практической конференции «Технологии управления инновационными процессами в науке и образовании» в департаменте образования мэрии г.Тольятти, 200 Ї г.; научно-практической конференции «Новые технологии в промышленности, экономике и социально-культурной сфере» в ПТИС, г.Тольятти, 2001 г.; научно-методическом семинаре «Методологические и методические аспекты организации самостоятельной работы студентов» в ПТИС, г.Тольятти, 2002 г.; на заседании Учёного совета Института информатизации образования Российской академии образования в 2002 г.; на заседаниях и методических семинарах кафедры «Общепрофессиональные технические дисциплины» ПТИС, 1998-2002 г.г. Ряд научных положений исследования разрабатывался автором в рамках научно-исследовательской работы по государственной бюджетной тематике Поволжского технологического института сервиса «Разработка и реализация концепции единого информационного поля в образовательной среде» (1999-2001 г.г.). Отдельные результаты исследования были апробированы во время проведения открытых лекционных и практических занятий по методике преподавания дисциплины «Инженерная графика » в ПТИС (1997-2001 г.г.).
В 2001 г. разработанные организационные формы и методы комплексного использования чертежно-графической системы «КОМПАС» и авторского электронного учебного пособия в процессе изучения профильного курса информатики «Инженерная графика» внедрены в учебный процесс Поволжского технологического института сервиса и используются в настоящее время по специальностям 2303.00 «Бытовые машины и приборы», 2809.00 «Конструирование швейных изделий», 2015.00 «Бытовая радиоэлектронная аппаратура» (акт о результатах внедрения, ПТИС, исх. № 1 от 30.09.2002 г.).
Положения, выносимые на защиту
Реализация информационно-поисковой, иллюстративно-демонстрационной, тренинговой, консультативно-направляющей, организационно-координирующей, учебно-коммуникативной, познавательной функций компонентов учебного процесса при комплексном использовании средств информационных технологий на основе принципов адаптации, индивидуализации, визуализации, интерактивности, непрерывности и полноты, профессиональной направленности процесса обучения, системности и структурно-функциональной связанности представления учебного материала, интеллектуального развития студентов, блочно-модульного структурирования содержания обучения позволяет совершенствовать методику использования средств информационных технологий в процессе изучения инженерной графики для различных специальностей технологического профиля.
Организация изучения профильного курса информатики «Инженерная графика» на основе комплексного использования чертежно-графической системы «КОМПАС» и авторского электронного учебного пособия обеспечивает повышение показателей уровня графической грамотности студентов технологического профиля.
Структура диссертации состоит из введения, трех глав, заключения, библиографии и приложений.
'*
17 Объем диссертации составляет 228 страниц; работа содержит 14 схем, 3 рисунка, 16 таблиц, 4 диаграммы; список литературы составляет 158 наименований.
Исследование состояния использования средств информационных технологий в учебном процессе высшей школы
Развитие современных информационных технологий обусловило возникновение нового методологического направления развития предметных областей знаний. Как утверждает Якунин ВИ. в своей работе [157], назрела необходимость разработки конструктивно-деятельностных представлений. Они должны выступать основными средствами формирования методологического направления развития содержания предметных областей, направленных на новые информационные технологии. В высшей школе вопросы развития конструктивно-деятельностных представлений элементов и структур целостного мыслительного процесса в основном базируются на методологических подходах Беспал ько В.П.[4,13], что сводится к проектированию теоретического «ядра» предметной области, включающего основное содержание учебного процесса и к конструированию процесса обучения, как деятельностного отражения семантики содержания учебного предмета.
Известно, что преимущества программированного обучения заключаются в экономии времени по сравнению с традиционным преподаванием, уменьшении опасности появления пробелов в знаниях, возможности приведения темпа обучения учащихся в соответствии с их индивидуальными возможностями и особенностями, стабильном усилении деятельности учения.
К недостаткам программированного обучения относят невозможность его использования в воспитательной области, односторонние установки программистов на стимулирование познавательных процессов, своеобразную автоматизацию образования и чрезмерную апелляцию к памяти. Из перечисленных преимуществ и недостатков программированного преподавания следует, что оно может быть эффективно использовано только в рамках определенной общей концепции обучения. Наряду с известным программированным подходом к обучению, наиболее используемым является системно-деятельностныи подход к управлению учебной деятельностью. Согласно исследованиям [144,157], применение сис-темно-деятельностных подходов к процессу управления обучением позволяет наряду с традиционными шире использовать типы управления, разработанные в кибернетике: программное, адаптивное и рефлексивное, выделив из них соответствующее состояние управляемой системы (субъекта усвоения). При этом необходимо рассматривать принципы оптимального выбора соответствующего типа управления, которые оказываются возможными при системном представлении процесса обучения. На основе анализа функциональных связей форм, методов и средств обучения необходимо обосновывать нормативные функции и структуру организационных форм, обеспечивающих возможность оптимального распределения содержания по стадиям усвоения в соответствии с осознанным использованием необходимых методов и средств обучения.
Раскроем содержание, этапы и подходы систем но-деятельностной методики проектирования процесса обучения. На первом этапе систем но-деятельностной методики, построенной на системно-деятельностных принципах разработки состава и структуры «ядра» предметной области, выделяется объект предметной области, разрабатывается его системное описание, устанавливаются уровни и направления его развития. Формируется целостное представление деятельности. Методологическим основанием этого этапа становится конструктивное понятие системы и системно-деятельностных представлений. На втором этапе создается эскиз базы знаний предметной области. Методологическим основанием этого этапа является систем но-деятельностная модель решения задач. На третьем этапе по сформированному «ядру» предметной области разрабатывается содержание соответствующей ему учебной дисциплины, структурируется содержание и с учетом модели специалиста формируются обобщенные цели учебной дисциплины, уточняется логическая структура содержания учебного предмета. Разрабатываются соответствующие обучающие подсистемы, содержание которых отражается в вариантах методического комплекса. Методологическим основанием последнего этапа становятся разработанные системно-деятельные представления процесса обучения.
Учитывая методологическое направление формирования структуры систем но-деятель ностного представления «ядра» предметной области инженерной графики и соответствующего ей учебного предмета, отметим три уровня её вложенности: системно-техническая инженерная деятельность [105, 141], деятельность геометрического моделирования [135,142,145] и деятельность по решению задач средствами на основе информационных технологий [53,67,114,116,138].
Формирование содержания и обоснование структуры профильного курса информатики «Инженерная графика»
Определение содержания и структуры профильного курса информатики «Инженерная графика» производилось исходя из системного подхода к педагогическим исследованиям, ориентирующегося на раскрытие целостности объекта, выявление его внутренних связей и отношений [92], разработанных в педагогике принципов отбора содержания и структурирования образования [69], а также целей и задач дисциплины, осуществляющей базовую подготовку будущих специалистов в области инженерного образования.
Выделим основные принципы формирования содержания и структуры курса инженерной графики.
1. Принцип научности содержания предполагает строгое научное содержание, объективно отражающее современное состояние инженерной графики, имеющее многообразные связи с другими науками, в частности, с начертательной геометрией, практикой и учитывающее тенденции и перспективы развития инженерной графики на основе использования средств информационных технологий. При этом необходимо включать не только тот материал, который обеспечивает обязательный минимальный уровень знаний, согласно государственному образовательному стандарту на специальности, но и рассматривать более широкие понятия инженерной графики, расширять кругозор студентов, делать их знания более фундаментальными.
2. Принцип доступности подразумевает, что сложность содержания должна учитывать уровень подготовки и возрастные особенности студентов. Вместе с тем содержание должно быть на таком уровне трудности, который на 78 ходился бы в «зоне ближайшего развития» учебных возможностей студентов, т.е. содержание соответствовало бы максимально возможному уровню трудности.
3. Принцип практико-ориентированности содержания подразумевает направленность его на решение практических задач в соответствии с требованиями предприятий по подготовке специалистов высокого графического уровня на основе использования средств информационных технологий. В процессе их решения отрабатываются навыки и умения использования чертёжно-графических систем, развиваются профессионально определяющие качества личности, происходит рост самосознания студентов, накапливается опыт самореализации.
4. Принцип целостности содержания предполагает обеспечение единства отдельных частей (блоков) курса, правильного соотношения между ними на разных ступенях изучения, связь с другими учебными предметами. Составлять содержание курса необходимо с выделением основных структур и понятий и организовывать их в порядке логического развёртывания так, чтобы последующее опиралось на предыдущее и готовило к усвоению нового. Необходимо связывать понятия инженерной графики со смежными понятиями других предметов, что будет способствовать достижению внутри- и межпредметной взаимосвязи знаний.
5. Принцип модульности содержания предполагает выявление базовой составляющей курса, которая является обязательным минимумом для всех студентов, изучающих инженерную графику. К базовым модулям могут добавляться дополнительные, определяющиеся требованиями специализации студентов по роду их будущей профессиональной деятельности.
6. Принцип вариативности обуславливает достижение различных целей подготовки студентов в области инженерной графики, в зависимости от различного количества часов для изучения дисциплины, технической оснащённости учебного заведения. 7. Принцип уровне вой дифференциации предполагает дифференциацию содержания на разные уровни и реализуется при индивидуальной траектории изучения инженерной графики в зависимости от исходных уровней подготовленности и графической грамотности.
8. Принцип прикладной направленности содержания полагает обеспечение знаний студентов ответом для чего, когда и где используется инженерная графика, а также специфика задач, решаемых с её помощью.
9. Принцип иерархичности выражается в такой организации структуры содержания, в которой компоненты находятся во взаимоподчинении и взаимосвязи.
Организация и проведение педагогического эксперимента
Для проведения практических занятий по инженерной графике на основе информационных технологий необходим компьютерный зал на 12-15 рабочих мест, специализированная мебель, оргтехника, устройства и средства, обеспечивающие технику безопасности при работе [91]. Компьютеры должны быть типа IBM PC/Pentium, работающие под управлением русскоязычной операционной системы MS Windows 95/98/NT, образующие локальную сеть с выделенным файловым сервером. На сервере происходит запуск электронного пособия с жесткого или CD-ROM диска. Эффективное применение электронного пособия совместно с графической системой предъявляет требования к конфигурации компьютера это: процессор Pentium 133 и выше; оперативная память 32 Мб; графический адаптер SVGA с видеопамятью 1 Мб или более; цветной монитор SVGA с размером диагонали экрана 17" и более; привод CD-ROM; свободное пространство на жестком диске не менее 80 Мб; манипулятор мышь, совместимый с MS Mouse. При получении бумажных копий выполненных заданий могут использоваться любые модели принтеров и плоттеров, для которых имеются драйверы, соответствующие установленной версии Windows.
Одним из ресурсных условий эффективности использования электронного пособия является сертификация - комплексная экспертная оценка его качества [30,31,43,111,112]. Проблема оценки качества учебных средств, функционирующих на базе информационных технологий, является весьма актуальной. Такая оценка необходима, прежде всего, для выявления педагогической целесообразности применения учебного средства и предотвращения использования в учебном процессе разработок низкого качества. Оценка качества учитывает следующие показатели: дидактические, методические, психологические, программно-технические. По итогам работы экспертной комиссии формируется заключение о педагогической целесообразности использования учебного средства. Выдача сертификата означает рекомендацию к внедрению в учебный процесс. В организационном плане экспертиза может осуществляться на внутривузовском, межвузовском или всероссийском уровне. Для ведения документации по сертификации была образована общественная организация «Ассоциация разработчиков и пользователей компьютерных обучающих программ», которая ставит своей целью развитие всех возможных форм обмена опытом между разработчиками учебного програм много обеспечения.
Перспективные направления разработки электронных учебников (пособий) связаны с повышением уровня реализации психолого-педагогических и программно-технических требований к ним. Необходимо расширять средства ведения интерактивного диалога, приближать такой диалог к естественному диалогу преподавателя, студента и учебного средства; использовать богатейшие возможности технологий «Мультимедиа» и «Виртуальная реальность», а также новейшие достижения в области программной реализации. Для использования электронных учебников (пособий) в исследованиях [43,68] рассматриваются вопросы подготовки педагогических кадров. Необходимо создание многоуровневой системы повышения квалификации преподавателей высших учебных заведений, ориентированных на подготовку уровня конечного пользователя. Преподаватель, ведущий занятия по инженерной графике на основе информационных технологий должен освоить элементарные навыки работы с компьютером, научиться работать с текстовыми и графическими редакторами, получить представление о наиболее распространённых пакетах программ универсального пользования, освоить работу с известными для этой предметной области учебными программами. Необходимо также получить знания в области психолого-педагогического обеспечения информационных образовательных технологий. И, самое главное, быть хорошим специалистом в своей предметной области, способным представить учебный материал в системной форме.
