Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ОБУЧЕНИЯ КОМПЬЮТЕРНОЙ ГРАФИКЕ.
1.1 Этапы развития средств компьютерной графики и сфера ее применения в различных видах деятельности человека 10
1.2 Компьютерная графика как учебная дисщптлина 51
1.3 Анализ практики обучения компьютерной графике в России и за рубежом .... 90
1.4 Содержание и технология обучения студентов художественно-графического факультета компьютерной графике ...... 129
Выводы по I главе 156
ГЛАВА II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ИНДИВИДУАЛЬНО-ОРИЕНТИРОВАННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ОБУЧЕНИЯ КОМПЬЮТЕРНОЙ ГРАФИКЕ.
2.1 Методика проведения эксперимента 159
2.2Экспериментальное обучение студентов ХГФ компьютерной графике и его результаты 173
2.3 Результаты экспериментальной работы 208
Выводы по II главе... 219
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.. 221
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.. 224
ПРИЛОЖЕНИЯ 242
- Этапы развития средств компьютерной графики и сфера ее применения в различных видах деятельности человека
- Компьютерная графика как учебная дисщптлина
- Методика проведения эксперимента
Введение к работе
Проблема исследования и ее актуальность. Важнейшей функцией образования является ознакомление человека с продуктивными способами осуществления любой профессиональной деятельности, в том числе, связанной с наукоемкими технологиями, которые значительно упростили язык общения с персональным компьютером, сделав его доступным даже для людей, не имеющих специального технического образования. Использование технологий, рассчитанных на работу с персональным компьютером, обусловлено появлением различных программных средств как профессионального, так и полупрофессионального назначения. В полной мере это относится к компьютерной графике, которая в настоящее время является одной из динамично развивающихся областей информационных технологий.
Компьютерная графика позволяет формировать особую графическую информационную среду специальным инструментарием не только для творческой деятельности художников, дизайнеров, архитекторов, конструкторов, но и для областей, как общего, так и специального образования. В сочетании со средствами мультимедиа и высоко художественными информационными технологиями компьютерная графика является тем связующим звеном, благодаря которому можно говорить об эффективном использовании персонального компьютера как инструмента для общения, передачи, получения и контроля знаний в любой учебной дисциплине. Кроме того, умения работы с персональным компьютером, без сомнения, должны быть отнесены к общекультурной подготовке любого специалиста.
С учетом специфических возможностей изучение компьютерной графики имеет особое значение в области художественно-графического образования, поскольку является уникальным средством развития таких личностных качеств обучающихся, как восприятие пространства, абстрактно-логическое и образное мышление чувство цвета, творческое воображение, целостность восприятия, внимание, память, аккуратность в работе и др. На
ряду с этим, изучение компьютерной графики формирует умения перекодирования визуального образа в вербальную или перцептивную форму, способствует творческому самовыражению.
Особо следует отметить, что компьютерная графика является великолепным средством моделирования и демонстрации законов, лежащих в основе художественного и графического творчества. Причем, по характеру технологий, богатству цветовых эффектов, способам наглядного двумерного или трехмерного отображения объектов, взятых в пространстве, компьютерная графика может иметь не только общеобразовательное значение в подготовке будущего учителя изобразительного искусства и черчения, но и нести в себе профессионально-ориентированное обучение, интегрированное со специальными учебными дисциплинами, изучаемыми на художественно-графическом факультете.
Вместе с тем практика показывает, что компьютерная графика в настоящее время еще не нашла свое достойное место в области образования, в том числе и в педагогических учебных заведениях. Нет также специальных исследований, посвященных содержанию и технологии обучения компью-. терной графике учащихся посол и студентов педагогических вузов. Исключением является диссертация Н.ПЛетровой, в которой рассматриваются потенциальные возможности персонального компьютера, как средства создания среды для «Медиаобразования», а также подходы к развитию творческих способностей школьников и студентов в процессе обучения компьютерной графике и анимации на основе программы «Аутодеск Аниматор Про» (AutoDesk Animator Pro). Другие научно-методические исследования, в основном, посвящены школьному курсу «Информатика», методам, приёмам и средствам обучения информатике и информационным технологиям (Т.А.Бороненко, НИЛак, М.И,Рагулина Л.В.Смолина, ТА.Яковлева и др.)
Таким образом, имеется противоречие между объективно существующими предпосылками к включению компьютерной графики в структуру под
готовки студентов художественно-графического факультета и отсутствием научно-обоснованной педагогической технологии обучения этой дисциплине. Необходимость разрешения этого противоречия делает актуальной проблему разработки содержания и технологии обучения студентов художественно-графического факультета компьютерной графике, позволяющей повысить эффективность их профессиональной мобильности в контексте с современными требованиями к уровню высшего педагогического образования. При этом педагогическая технология должна состоять ш содержательного и процессуального компонентов. Содержательный компонент, как правило, включает содержание обучения, методы, методические приемы, формы организации и дидактические средства обучение а также фактор компетентности педагога и фактор индивидуальных особенностей обучающихся и их исходный уровень подготовленности. Процессуальный компонент — это реализация на практике заранее спроектированного процесса обучения, а также организация и управление деятельностью обучающихся по усвоению знаний, умений, навыков.
Цель исследования: разработка и экспериментальное апробирование содержания и технологии обучения студентов художественно-графического факультета компьютерной графике.
Объект исследования: учебная деятельность студентов художественно-графического факультета на занятиях по компьютерной графике.
Предмет исследования: содержание и индивидуально-ориентированная технология обучения компьютерной графике.
Гипотеза исследования: обучение студентов художественно-графического факультета компьютерной графике будет более эффективным, если:
- его содержание ориентировано на компьютерную поддержку специальных учебных дисциплин (рисунка, живописи, композиции, начертательной геометрии и черчения, декоративно-прикладного искусства и др.);
- в основу будет положена индивидуально-ориентированная технология, учитывающая индивидуальные особенности студентов, исходный уровень их готовности к работе с персональным компьютером, включающая (преимущественно) индивидуальную и групповую формы организации и специфические компьютерные средства обучения.
Задачи исследования:
L Проанализировать этапы развития средств компьютерной графики и сферу их применения в различных видах деятельности человека.
2. Проанализировать содержание и технологию обучения компьютерной графике в различных учебных заведениях.
3. Разработать и экспериментально проверить содержание и технологию обучения студентов художественно-графического факультета компьютерной графике.
Методология исследования базируется на следующих теоретико-методологических работах: в области философии, посвященные раскрытию сути теории информационной культуры и проблемы человека как субъекта собственной профессиональной деятельности (С.Я.Батытев, П.СГуревич, А.Я.Найн, ПН. Новиков, Л.М.Пыжевич? Е.В. Ткаченко и др.); в области теории образования, профессиональной педагогической деятельности, проектирования педагогического процесса (Ю.К. Бабанский, В.П. Беспалько, Б.С. Гершупский, А.И.Иванов? Е.И. Казаков, В.В. Краевский, Н.В. Кузьмина и др.); в области художественного и графического образования (В.А.Гервер, СЕ.Игнатьев, Ю.Ф.Катханова, ЕККорзинова, В.С.Кузин, В.К.Лебедко, М.Н.Марченко, НЛ.Ростовцев, Н.КШабанов, Е.В. Шорохов, В.КЯкунин и др.); в области методики обучения математике и информатике (Т.А.Бороненко, АЛ. Ершов, Э.И. Кузнецов, И.А. Румянцев и др.)
Основные этапы исследования.
Первый этап (1995 1997гг.) был посвящен теоретическому анализу психолого-педагогической, методической и специальной литературы с целью
определения степени разработанности проблемы. Проводилось изучение состояния проблемы в школе и педагогических вузах, наблюдение за процессом обучения компьютерной графике. Выявлялась актуальность исследования, формулировалась гипотеза, решались вопросы, связанные с формированием концепции курса компьютерной графики и построением его содержания.
На втором этапе (1997-1998гг.) разрабатывалась концепция вузовского курса компьютерной графики, проведен отбор содержания учебной дисциплины «Компьютерная графика», определялась технология обучения студентов художественно-графического факультета компьютерной графике, проводилась экспериментальная работа по ее апробации в различных условиях ор-ганизащш и машинных средств обучения.
На третьем этапе (1998-2000гг.) уточнялись результаты экспериментального обучения студентов ХГФ компьютерной графике, проводилась систематизация и обобщение научно-методической работы в виде диссертации.
Научная новизна исследования состоит в том, что;
- применен комплексный подход к проблеме обучения компьютерной графике студентов художественно-графического факультета, включающий теоретический анализ ведущих тенденций в развитии компьютерных технологий и обобщения опыта преподавания этой дисциплины в различных учебных заведениях, как в России, так и за рубежом;
- вскрыты специфические особенности компьютерной графики как учебной дисциплины, определена концепция вузовского курса, включающая цель, задачи, технические условия, соответствующие современным компьютерным технологиям и возможностям этих технологий в сфере художественно-графического образования;
- разработаны научно-методические основы общих и частных критериев отбора учебного материала для базового уровня обучения компьютерной
графике студентов художественно-графического факультета, а также для графических пакетов, используемых в работе с персональным компьютером;
- выявлен понятийный и терминологический аппарат курса компьютерной графики, представленный тремя классами базовых и соподчиненных понятий и связями между ними;
- определены основные принципы индивидуально-ориентированной технологии обучения, базирующиеся, преимущественно, на индивддуальной форме организации обучения и методических средствах, способствующие" повышению эффективности профессиональной подготовки студента художественно-графического факультета.
Теоретическое значение выполненной работы заключается в том, что:
- разработан и экспериментально апробирован курс «Компьютерная графика», профессионально ориентированный и интегрированный со специальными учебными дисциплинами (рисунком, живописью, композицией, декоративно-прикладным искусством и народными промыслами, начертательной геометрией и черчением), представляющий собой определенный вклад в одно из приоритетных направлении внедрения новых информационных технологий в практику профессиональной подготовки студентов художественно-графического факультета к будущей педагогической и творческой работе; - предложенная система практических заданий по компьютерной графике, направленная на развитие творческого потенциала студента, может использоваться в зависимости от интереса к компьютерной графике, его склонностей и способностей.
Практическая значимость работы заключается в том, что разработанные и экспериментально апробированные содержание курса компьютерной графики, система практических заданий, а также индивидуально-ориентированная технология обучения, направлены на компьютерную под-. держку специальных учебных дисциплин, включенных в предметный блок учебного плана художественно-графического факультета, а также на повы
шение эффективности профессиональной подготовки будущего учителя изобразительного искусства и черчения. Разработанные программа базового курса компьютерной графики, факультативных занятий и спецкурсов могут использоваться в процессе обучения студентов различных специальностей высшего и среднеспециального учебных заведений.
Достоверность полученных теоретических и экспериментальных результатов исследования обеспечивалась совокупностью методологических и теоретических положений, подтвержденных практикой, комплексными методами исследования, адекватных его объекту, целям и задачам, длительным характером эксперимента, воспроизводимостью результатов и использованием знаний и умений по.компьютерной графике в курсовых и дипломных работах студентов художественно-графического факультета.
Апробация работы и внедрение результатов исследования осуществлялись автором через публикации и выступления: на международной научно-методической конференции по проблемам обучения информатике «Компьютеры в образовании» (Москва, МПГУ, 1997 г.); на всесоюзной научно-практической конференции «Новые информационные технологии в образовании» (Москва, МПГУ, 1998 г.), на научно-практической конференции-выставке-ярмарке «Компьютер и образование» (Москва, ВДНХ, 1999 г.). Теоретические положения обсуждались на конференциях по итогам научно-исследовательских работ МПГУ (1996-2000 гг.), на кафедре начертательной геометрии и черчения МПГУ (1997-2000 гг.), на ученом Совете художественно-графического факультета МПГУ (1998 г.).
По проблеме диссертационного исследования опубликовано 7 печатных работ.
Этапы развития средств компьютерной графики и сфера ее применения в различных видах деятельности человека
Компьютерная графика с полным основанием может быть отнесена к одному из направлений искусства, которое называется Computer Arts — компьютерное искусство [14; 209]. О широком его распространении можно говорить, взяв небольшой промежуток времени, а именно — последние два-дцать-тридцать лет. За этот период произошли большие изменения в графическом информационном пространстве благодаря повсеместному распространению компьютеров. Следует отметить, что практически все достижения в этой области изначально лринадлежат специалистам из США.
С самого начала использования компьютерной техники находились энтузиасты, которые бросали вызов, как художникам, так и инженерам своими исследованиями возможностей этой техники в таких областях творчества, как живопись, рисунок, дизайн, скульптура, музыка и поэзия.
Большинство попыток использовать вычислительную технику в изобразительном искусстве связано, в основном, с живописью и рисунком. Причем, здесь на разных этапах творческой деятельности определились два подхода к использованию компьютеров [59].
В первом подходе компьютер является инструментом (своего рода палитрой и холстом), с помощью которого художник различными приёмами «пишет картины». Причем, все этапы творческой деятельности - от периода возникновения идем, гипотезы, поиска путей решения, уточнение и осуществление идеи, художник выполняет на компьютере. Такое использование компьютерной графики в творчестве художников осуществляется и по сегодняшний день.
Второй подход заключается в том, что художник задаёт машине программу-предложение, которую она реализует на практике. В этом случае автор идеи не всегда знает, что получится на конечном этапе работы, поскольку произведение искусства создаётся машиной, кроме периода возникновения идеи, формулирования задач и разработки специальной программы. Причем, здесь можно увидеть реальные перспективы для систем искусственного интеллекта.
Возможности компьютерных технологий генерировать любые изображения на основе потока двоичных цифровых данных, способных описывать положение точек изображения на плоскости и в пространстве впервые проявилось в середине сороковых годов. Ученые Массачусетского технологического института разработали проект расчета траектории движущихся летательных аппаратов для нужд ВВС США с помощью ЭВМ. Впоследствии их разработки легли в основу суперкомпьютера «Вихрь», впервые продемонстрированного в 1951 году. Несмотря на то, что этот компьютер предназначен для использования в противовоздупшой обороне, он легко преобразовывал любые данные (в том числе полученные по телефону) о положении движущегося объекта в графическую форму, рисуя его на экране дисплея, отображавшем карту района.
Для взаимодействия оператора и компьютера использовался световой пистолет, основанный на фотоэлементе. Оператор касался им в нужном месте на дисплее, чтобы получить подробную информацию об объекте или объявить ту или иную отметку на экране целью. Позднее световой пистолет трансформировался в световое перо и стал прообразом аналогичных средств оргаїшзации интерактивного взаимодействия пользователя с компьютером, например, манипулятор «мышь».
Разработка «Вихря» имела успех, который стимулировал начало вложения крупных средств в создание аналогичных компьютерных систем, применявшихся первоначально в оборонной промышленности [14]. Одновременно предпринималась попытка применить компьютерную графику в других, более мирных областях. Так, в течение нескольких лет (1961-1963 гг.) ученый Массачусетского технологического института Айвен Сазерленд разрабатывал программу «Sketchpad» («Блокнот»), предназначенную для создания технических набросков и чертежей. С помощью этой программы можно рисовать световым пером прямые, окружности, дуги, а также манипулировать геометрическими элементами, составляя определённую композицию. Если оценивать «Блокнот» с современных позиций, то это был первый графический редактор, который экономил многие часы труда профессиональных чертежников, автоматизируя рутинные графические операции.
Компьютерная графика как учебная дисщптлина
образовательных технологий в систему образования необходимоэ чтобы будущий учитель владел современными программными и аппаратными компьютерными средствами, а также умел использовать компьютер в своей профессиональной работе. Особенно это относится к учителю изобразительного искусства и черчения, который может использовать компьютерную технику не только в работе с текстовой, но и художественно-графической, аудиовизуальной информацией. Вот почему рассмотрение компьютерной графики в качестве учебной дисциплины является актуальным для нашего исследования.
Начнём с того, что понятие дисндплина (от латинского глагола «discere» — изучать и производного от него существительного «discipulus» — «тот, кто изучает»), всегда связано с самим процессом учения. Как система знаний, отобранных из определенной отрасли науки, техники, искусства, производственной деятельности и др., учебная дисциплина выступает в качестве предмета учебно-познавательной деятельности, а также как среда для развития мыслительных способностей обучающегося в ходе его общего развития [103].
По В.И. Гинецинскому учебная дисциплина — это система видов учебно-познавательной деятельности. Отсюда, если одно и то же содержание учебной дисциплины будет изучаться в разных условиях деятельности, то можно говорить о разных учебных дисциплинах [79],
И. С. Якиманская представляет учебную дисциплину как своеобразную «проекцию» науки. Такое понимание соотношения: науки и учебного предмета зафиксіфовано как в наборе самих дисциплин (математика, информатика и др.)э так и в их объединении по циклам (специальный, гуманитарный, естественнонаучный, математический и др.) [202].
По нашему мнению, определение дисгщплины, данное Якиманской И.С., отражает суть компьютерной графики, как учебной дисциплины, которая является как бы синтетической «проекцией», собравшей в себя теоретические знания информатики, математику рисунка, живописи, композиции, декоративно-прикладного искусства, технической графики и др.
Итак, под компьютерной графикой будем понимать учебную дисциплину, объектом которой является изучение системы методов, алгоритмов, аппаратно-программного инструментария для ввода обработки и отображения художественной и графической информации из, персональном компьютере, а также способов их применения в профессиональной деятельности.
Известно, что при разработке содержания новой учебной дисциплины несомненный интерес представляет анализ тех характеристик соответствующих ей областей знаний, которые способствовали бы выявлению особенностей этой дисциплины и формированию адекватной ей педагогической технологии обучения. Это особенно важно с точки зрения традиционно сложного взаимоотношения любой учебной дисциплины с наукой или ориентации на четко определенный предмет науки. Все это создаёт определенные трудности в создании концепции компьютерной графики как учебной дисциплины, которая рассматривает цели и задачи дисциплины, а также совокупность эмпирических наблюдений и приемов организации процесса познания, в нашем случае средств компьютерной графики.
В соответствии с целями устанавливается система методических, технических и эргономических условий обучения. Затем производится структурирование учебного материала, создается банк учебных заданий, адекватных целям обучения.
Методика проведения эксперимента
Методика проведения эксперимента Основной целью экспериментального исследования является экспериментальная проверка индивидуально-ориентированной технологии обучения студентов художественно-графического факультета компьютерной графике в отведенное учебным планом время. Напомним, что данная технология определяется рядом факторов: содержанием курса компьютерной графики, средствами обучения, оснащенностью учебного процесса, составов обучающихся, уровнем профессионально-педагогической подготовленности преподавателя компьютерной графики. Поскольку индивидуально-ориентированная технология ( 1.4) предполагает также управление процессом обучения, т.е. организацию учебной деятельности студентов и контроль за этой деятельностью, то следует проследить, как влияет результат контроля на содержание управляющих действий преподавателя, т.е. побуждает к корректировке организации учебной деятельности студентов по усвоению теории и практики основного курса компьютерной графики, факультативных занятий и спецкурсов.
Реализация данной цели достигалось апробацией двух вариантов учебных программ по компьютерной графике, а также индивидуально-ориентированной технологии обучения, которая реализовывалась на базовом этапе обучения (1 и 2 семестры).
В задачи эксперимента входило:
1. Определение экспериментальных и контрольных подгрупп.
2. Разработка содержания учебного материала, изучаемого студентами в экспериментальных и контрольных подгруппах, а также комплекса практических заданий, в том числе, с элементами творчества.
3. Отбор рациональных форм организации и контроля за учебной графической деятельностью студентов в работе с графическим инструментарием персонального компьютера.
4. Определение средств обучения, которые использовались в экспериментальном обучении.
5. Подведение итогов проведенной экспериментальной работы и анализ ее результатов.
В эксперименте принимали участие студенты первого и старших курсов Московского педагогического государственного университета, обучавшиеся по специальностям: «Изобразительное искусство» и «Изобразительное искусство и черчение».
Экспериментальные и контрольные подгруппы формировались следующим образом. Традиционно на художественно-графическом факультете МПГУ на 1-м курсе обучения формируются четыре академические группы. В экспериментальном обучении две группы обучались по специальности «Изобразительное искусство и черчение», две другие — по специальности «Изобразительное искусство». Сформированные четыре группы были разделены на 8 подгрупп, четыре го которых являлись экспериментальными, а оставшиеся четыре подгруппы — контрольными. При этом в экспериментальные и в контрольные группы были включены по две подгруппы студентов, обучавшихся по специальности «Изобразительное искусство и черчение», две - по специальности «Изобразительное искусство». Всего в экспериментальном обучении участвовало 241 человек. Из них в экспериментальных подгруппах обучалось 125 студентов, в контрольных— 116 человек.
Эксперимент проходил с 1996 по 1999 учебные годы. Таким образом, экспериментом было охвачено 24 учебные подгруппы. Обучение, в основном, осуществлялось автором данного исследования, а также опытными преподавателями кафедры начертательной геометрии и черчения, получившими подробное описание методики проведения эксперимента.
Содержание обучения компьютерной графике в контрольных группах было разработано в 1993 году. Следовательно, в течение трех лет проводилось наблюдение за работой студентов, отбирался учебный материал для разработки новой учебной программы.
В контрольных группах обучение велось по разработанной программе АЗ.Антиповой, опубликованной в 1992 году в сборнике учебных программ для специальности «Изобразительное искусство и черчение» [13]. Данная программа была разработана для использования учебного компьютерного комплекса на базе отечественных персональных компьютеров семейства «Корвет». Она была рассчитана на три семестра (всего 102 часа). В содержание дисциплины были включены основы информатики и машинной графики.
