Укрупненные дидактические единицы как средство повышения учебно-познавательной активности студентов при обучении инженерной графике

Российская система образования в 90-е годы была представлена в виде Федеральных законов «Об образовании» и «О высшем и послевузовском профессиональном образовании». Это было одно из самых прогрессивных законодательств, устанавливающее обширную автономию учреждений, особенно профессионального образования, и широкие академические свободы в реализации образовательных программ.

Примечательной характеристикой общего образования стала его вариативность, при этом стабильно растет число новых видов образовательных учреждений — лицеев, гимназий и образовательных центров, которые позволяют лучше учитывать разнообразие познавательных интересов учащихся и шире внедрять личностно-ориентированные технологии обучения и воспитания.

Качественные изменения произошли в содержании общего образования, где до 25% учебного плана составляет время на предметы регионального и школьного компонентов.

В 90-е годы в российской системе образования были впервые внедрены государственные образовательные стандарты для начального, среднего и высшего профессионального образования, в которых учитывались принципы автономии учебных образовательных заведений в разработке и реализации образовательных программ.

На Всероссийском совещании в 2000 г. четко обозначилась еще одна весьма конструктивная идея: необходимость взаимодействия образовательных структур всех уровней — от дошкольного до высшего образования. Это и есть системный принцип в рабочем режимеего диктует и складывающаяся демографическая ситуация, и необходимость сохранить преемственность в обучении и воспитании.

История человеческой культуры учит, что этапы бурного развития науки и техники, неизбежно связанные с необходимостью овладения резко возросшим объемом знаний за меньшее, чем прежде, время, сопровождались своеобразными дидактическими «революциями», сменой методических систем.

К решениям совещания 2000 г. российская система образования шла в течение всего прошедшего десятилетия. Сегодня мы имеем возможность на базе национальной доктрины определить основной вектор развития российского образования на ближайшие десятилетия. На основе рассматриваемой Концепции структуры и содержания общего образования необходимо сохранить все то хорошее, что было в советской и европейской школах, создать новую современную школу не только для новой России, но и в тесном единстве с Европой.

В настоящее время в России, в отличие от прошлого десятилетия, наблюдается возрастающая заинтересованность общества в подготовке инженерных кадров по целому ряду технических и технологических специальностей. Первоочередная задача инженерного образованияформирование профессионально компетентного специалиста, способного не только понимать и усваивать предлагаемый преподавателями учебный материал, но и умеющего самостоятельно организовывать и контролировать процесс собственного познания.

В качестве важнейшей задачи перед высшими и средними специальными учебными заведениями поставлена задача дальнейшего повышения качества профессиональной подготовки студентов. Все это говорит о том, что большое внимание вузы должны уделять вопросам качества подготовки специалистов: овладения современными теоретическими и прикладными знанияминавыками организаторской работыумением применять полученные знания на практике и т. д.

В настоящее время увеличилась доля интеллектуального фактора в любом труде: возрастает удельный вес решения сложных технических, технологических, экономических, организационных и других задач, часто не имеющих однозначных ответов и требующих всесторонней оценки ситуации и выбора оптимального решения. В этом плане решающее значение приобретает не столько овладение студентом суммой конкретных знаний и навыков, сколько выработка способности к их получению и формированию в нужную систему, т. е. возрастают требования к развитию продуктивного, творческого мышления. Развитие творческого мышления студентов позволит ставить новые проблемы и находить новые решения в условиях неопределенности, множества выбора, открывать новые закономерности, вытекающие непосредственно из имеющихся у субъекта знаний.

Идея о необходимости воспитания самостоятельного мышления учащихся в процессе обучения является ведущей в трудах выдающегося педагога Я. А. Коменского [87, 88], французского просветителя Ж. Ж. Руссо [144], немецкого педагога А. Дистервега [55], выдающихся русских ученых и педагогов, таких как Д. И. Менделеев, К. Д. Ушинский, Н. И. Пирогов и многих других представителей прогрессивной педагогической мысли.

Вместе с тем, ряд вопросов активизации процесса обучения и, в частности, общедидактические основы его организации не нашли еще полного освещения в научно-педагогической литературе. Все еще недостаточно внимания уделяется разработке проблем управления процессом формирования умственной деятельностью обучаемых, связанных с формированием приемов, способствующих развитию творческого мышления. Проблема управления умственной деятельности студентов становится все более актуальной в силу следующих обстоятельств: во-первых, все более высокие требования предъявляются к эффективности обученияво-вторых, в современный период бурного развития науки и техники каждый специалист постоянно должен овладевать новыми знаниями и формировать их в нужную систему, т. е. должен обладать определенной структурой творческого мышления.

На Западе такой тип личности условно называют «self-made-man» (SMM), что означает «самоконструированный человек», который в меру своих лидерских способностей может сформировать «self-made-world».

SMW) — «самоконструированный мир» единомышленников. SMM и SMW стали в США, Канаде, в Западной Европе парадигмой народной педагогики, которая в новой России стала прототипом личностно ориентированного образования (JIOO). Кстати, термин JIOO ввела в педагогику И. С. Якиманская [193], специалист по инженерной психологии. В педагогической литературе в настоящее время утвердилось сверхоптимистическое представление о развитии творческого мышления, особенно в начальной школе, в которой все авторы учебников провозглашают принципы так называемого развивающего обучения (РО), основным компонентом которого стало развитие творческого мышления. Но только в системе укрупнения дидактических единиц, в которой детально разработаны краткие схемы записи задач в матрицах или в параллельных столбцах, авторы П. М. Эрдниев [187] и Б. П. Эрдниев [184] говорят о развитии творческого мышления учащихся посредством упражнений с опережающим (по П.К. Анохину) отражением действительности: ученик-то знает ответ из прямой задачи, но должен получить его новой комбинацией знаков и чисел. В системе УДЕ задача всегда проблематична, она всегда является феноменом естественно-математической культуры.

На протяжении многих столетий люди пытались понять природу процесса творчества. Брокгауз и Эфрон [31] дают следующее определение творчества: «Творчество — в прямом смысле — есть созидание нового». Человечество знает массу странных приобретений, когда процесс созидания нового должен всегда быть под контролем общества.

Селье [148] детально раздробил творческую деятельность на следующие части:

• собирание фактов путем наблюдения;

• накопление их в памяти;

• расположение их в определенном порядке, который диктуется мышлением;

• если после сознательного рассуждения факты не образуют определенную логическую картину, то сознание должно уступить место фантазии.

В каждой профессии и специальности новое имеет свои специфические черты: в техническом творчестве — это изобретательность, целесообразность изучения черчения, по мнению В. И. Ниловой [127], на образцах технического и графического творчества вряд ли оспоримо. Но как осуществить оптимальный выбор этих изобретений (в качестве заданий) на занятиях по инженерной графике?

Исследования по укрупнению дидактических единиц, получившие название УДЕ, посвящены работы в последние десятилетия. Первые издания учебников с использованием методических приемов УДЕ увидели свет в 70-х годах, а первые методические публикации — заявление о новом зарождающемся направлении — появились в 1957 году.

Новое направление в теории и практике математического образования, предлагаемое академиком РАО П. М. Эрдниевым и доктором пед. наук Б. П. Эрдниевым, комплексно использует открытия всех наук о мышлении для решения насущных задач обучения и воспитания. Укрупненная дидактическая единица обладает свойствами системности и целостности, устойчивостью к сохранению во времени и быстрым проявлением в памяти. Это понятие вобрало воедино следующие конкретные методы обучения:

1. Совместное и одновременное изучение взаимосвязанных действий и операций, функций, теорем (в частности, взаимообратных);

2. Обеспечение единства процессов решения и составления задач (уравнений, неравенств и т. д.);

3. Рассмотрение во взаимопереходах определенных и неопределенных знаний (в частности, деформированных упражнений);

4. Использование структуры упражнения, как условия для метода противопоставления исходного и преобразованного заданий;

5. Выделение сложной природы математического знания в головоломках или в заданиях;

6. Реализация принципа дополнительности в системе упражнений.

При укрупнении дидактических единиц рационально используются «скрытые» (подсознательные) резервы мышления, существенно повышается результативность обучения в целом.

УДЕ в современной когнитивной психологии ассоциируется с укрупнением информационных единиц («chunking»), в теории кратковременной памяти, когда связанные между собой элементы группируются вместе в легко запоминаемые блоки. Например, группировка цифр номера телефона, группировка букв в устойчивые смысловые единицы: АВС, USA и т. д.

УДЕ таким образом уже перешло на уровень кодирования семантических (смысловых) единиц долговременной памяти [85].

Так, например, трудно отличить даже крупное изобретение от рядового по критериям полезности. Известно немало случаев, когда простая конструкция при массовом производстве дает огромную экономию.

Здесь уместно замечание Ф. Бэкона [35]: «Все новое никогда не бывает безобидным, потому что оно уничтожает то, что уже существует». Ф. Моуэт, автор книги «Американская страсть к новизне и как она сбивает нас с пути», объясняет этот феномен бешеной спекуляцией на самой идее нового, уродливо искажающей реальную потребность в новых вещах и услугах.

Оказывается из 120 тысяч новинок, выброшенных на рынок за 10 последних лет, около 85% потерпели полный крах. Поэтому будущий специалист должен стать «человеком культуры», который не только способен контролировать свои действия («gentleman» по Дж. Локку), но и быть способным к самообразованию и самовоспитанию.

За основу проводимого исследования автором взята теория развития УДЕ в обучении математике в связи с активизацией процесса обучения студентов инженерной графике.

Многочисленные исследования в дидактике и предметных методиках (JI.K. Артемов, С. А. Атрощенко, П. Д. Васильева, С. В. Гордина, Л. Я. Зорина,.

JI.B. Ефремов, Н. Е. Кузнецова, Г. И. Саранцев и др.) обеспечили дальнейшее развитие идеи УДЕ в рамках решения проблем развития целостных и системных знаний, интенсификации процесса их усвоения, активизации познавательной самостоятельной деятельности учащихся. В педагогике отмечена положительная роль УДЕ в интеграции теорий развивающего обучения [93]. Наиболее полно различные аспекты проблемы УДЕ рассмотрены в методике преподавания математики в начальной и средней школе.

Актуальным признается изучение, выявленных в Калмыцком государственном университете, возможностей использования УДЕ для совершенствования процесса обучения черчению, в том числе в вузе (Д.Э. Бухаев [190], A.M. Крупенников [97], Н. В. Манджиев [112], Б. П. Эрдниев [184]). Возможности использования идеи УДЕ в обучении будущих инженеров в курсе «Инженерная графика» в полном объеме специально не рассматривались.

При этом решение проблемы использования УДЕ в высшей школе связано с применением отдельных приемов укрупнения, выдвинутых П.М. и Б. П. Эрдниевыми. Исследователи не ставят вопрос об определении исходных и укрупненных дидактических единиц, не раскрывают механизм укрупнения. Между тем, специфика предметного содержания и особенности психологии усвоения учебного материала студентами исключают прямой перенос отдельных положений концепций УДЕ, выдвинутых в методике преподавания математики в средней школе. Поэтому применение идеи УДЕ в изучении инженерной графики требует, в частности, специального анализа названных выше понятий, определения логико-методических приемов укрупнения, адекватных содержанию предмета, то есть необходима разработка теоретического обоснования использования интегрированного подхода при обучении инженерной графике в вузе.

Таким образом, возникает противоречие между назревшей потребностью в научно обоснованной методике ускоренного и эффективного обучения инженерной графике и ее сегодняшним фактическим состоянием. Необходимость его разрешения определяет актуальность проблемы исследования по выявлению и реализации путей совершенствования методики преподавания инженерной графики на основе реального использования УДЕ.

Основная цель данного исследования состоит в разработке концепции формирования УДЕ в соответствии со спецификой курса ИГ и реализации ее для построения методики обучения по основным темам курса инженерной графики, направленной на формирование у студентов целостного представления о предмете изучения и разработки общих приемов решения связанных с ним задач.

Объектом исследования является учебной процесс по ИГ студентов втуза.

Предметом исследования является методика обучения студентов ИГ в контексте разработки укрупненных дидактических единиц. Гипотеза настоящего исследования состоит в следующем: если с учетом структуры содержания курса инженерной графики научно-обоснованно применить приемы УДЕ (из обучения в школе геометрии) в ИГ, позволяющие предъявить учебный материал в новой укрупненной форме и организовать ее усвоение, и в соответствии с ними разработать методику обучения ИГ, то ее внедрение повысит уровень и качество знаний, умений и навыков пространственного, творческого, технического мышления студентов.

Для реализации поставленной цели исследования и обоснования выдвинутой гипотезы необходимо решить следующие основные задачи:

1. Изучить состояние проблемы преподавания ИГ на основе анализа учебно-методической литературы и практики обучения и установить существующие подходы к изложению теоретического материала и подбору заданий для лабораторной работы.

2. Выявить возможности использования идеи УДЕ для совершенствования процесса обучения в высшей школе и разработать теоретического обоснования укрупненных дидактических единиц применительно к курсу «Инженерная графика».

3. Определить адекватные приемы, позволяющие предъявить учебный материал в укрупненном виде и улучшить качество его усвоения.

4. В соответствии с выделенными приемами УДЕ разработать методику обучения студентов ИГ и экспериментально проверить ее эффективность.

Для решения поставленных задач применялся комплекс методов исследования:

— анализ учебно-методической и педагогической литературы, программ и учебных пособий по ИГ, а также по черчению;

— логико-дидактический анализ различных разделов учебников ИГ и сборников задач для студентов вуза;

— анкетирование и беседы с преподавателями и студентами;

— изучение и обобщение опыта преподавателей вузов;

— изучение и обобщение опыта учителей черчения, применяющих элементы УДЕ, в том числе на конкурсах «Учитель года РК»;

— анализ контрольных работ и ответов студентов на занятиях, а также результатов экзаменов и зачетов;

— проведение констатирующего и обучающего экспериментов со студентами 1 курса университета;

— статистическая обработка и анализ результатов проведенного эксперимента.

Методологическую основу исследования составили работы по: проблемам диалектического единства теории и практики, теории познания, образования и воспитанияпрофессионально-педагогической направленности преподавания естественно-математических дисциплин, укрупнения дидактических единиц в обучении математике, труды психологов, педагогов и специалистов в области теории и методики обучения ИГ.

Исследования проводились поэтапно (рис. 1).

ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Проектирование учебного процесса.

Выделение дидактических принципов УДЕ в ИГ. Привлечение студентов к учебной деятельности по конструированию заданий.

2002;2004 гг.

Организация самостоятельной работы студентов.

Создание банка данных в виде матричных заданий.

1999;2002 гг. Исследование роли и места самостоятельной работы в учебно-познавательной деятельности студентов при изучении курса ИГ.

2004;2006 гг. Экспериментальная проверка эффективности применения матричного контроля для повышения учебно-познавательной деятельности студентов.

Рис. 1. Основные этапы диссертационного исследования.

На первом этапе (1999;2002 гг.) происходило изучение и анализ психолого-педагогической и научно-методической литературы по проблеме исследования с целью установить существующие подходы к организации процесса обучения ИГ в вузе, а также возможности использования идеи УДЕ для совершенствования этого процессапроводился поисковый эксперимент.

На втором этапе (2002;2004 гг.) в соответствии со спецификой содержания курса «Инженерная графика» в вузе уточнялись: понятия исходных и укрупненных дидактических единиц, механизм их укрупненияопределялись приемы УДЕ и в соответствии с ними разрабатывалась методика обучения предметупроводился констатирующий эксперимент.

На третьем этапе (2004;2006 гг.) проводился обучающий эксперимент в форме экспериментальных лабораторно-практических занятий с целью проверки эффективности разработанной методики, изучались его результаты, формировались выводы и оформлялась диссертационная работа.

Научная новизна выполненного исследования состоит в том, что в нем проблема качественного совершенствования методики преподавания ИГ в вузе решается в контексте внедрения укрупненных дидактических единиц.

Теоретическая значимость диссертационного исследования состоит в разработанной концепции использования интегрального подхода к содержанию учебного материала и организации процесса его усвоения при обучении ИГ в вузе:

— уточнение понятий: исходная единица содержания, укрупненная единица содержания, методика укрупнения дидактических единиц;

— определение совокупности приемов УДЕ в ИГ в соответствии с особенностями содержания предмета;

— выделение и разработка тем ИГ, наиболее применимых к УДЕ;

— выявление сферы применения УДЕ в процессе обучения ИГ;

— концептуальная разработка методики обучения черчению в школе, позволяющей использовать результаты проведенного теоретического исследования в практической деятельности преподавателя.

Практическая значимость результатов исследования заключается в разработке на основе УДЕ методики обучения ИГ, которая может быть использована преподавателями-геометрами вузов в целях повышения качества знаний, умений и развития пространственного и технического мышления студентов, а также УМК, позволяющего специалистам использовать его материалы в период учебно-производственной практики и в дальнейшей профессиональной деятельности.

Достоверность и обоснованность полученных результатов подтверждается опорой на разработки в методике обучения ИГ, учетом современных достижений в области педагогики и психологии высшей школы, комплексом методов педагогического исследования, адекватных его задачам и подтверждаются итогами проведенного эксперимента.

Апробация результатов исследования проводилась через публикацию учебных пособий и тезисов, в виде докладов и выступлений на заседаниях научно-методических семинар-совещаний заведующих кафедрами графических дисциплин вузов РФ (Чебоксары — 1997 г., Ростов-на-Дону -2001г., Казань — 2006 г.), международной научно-практической конференции по УДЕ (Элиста — 2001.2004 гг.), научно-методической конференции «Современные технологии обучения в учебном процессе» (Элиста — 1999 г., 2006 г.), научно-практическом семинаре «УДЕ: образование, философия, культурология, политика» (Элиста, 2005 г.).

Результаты исследования нашли свое применение в работе со студентами специальности «Технология и предпринимательство», МСХ, ПГС, ПООТ и филиала ТРТУ. Составлены программы работы с одаренными учащимися РК и подготовки команд РК для участия во Всероссийских и международных конкурсах по графике.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Методика совершенствования процесса обучения ИГ, осуществляемое в контексте формирования укрупненных дидактических единиц, предполагает разработку специальной концепции, при построении которой к основным компонентам анализа следует отнести понятия: дидактической единицыисходных и укрупненных единиц структуры и содержания предметамеханизм укрупнения дидактических единицсверку и развертку укрупненной дидактической единицы.

2. Практическая реализация выводов исследования при обучении начертательной геометрии, проекционного и машиностроительного черчения осуществляется посредством совокупности методических приемов, обусловленных особенностями структуры и содержания предмета и спецификой его преподавания инженерной графики в вузе.

На защиту выносятся также спроектированная структура и содержание учебно-методического комплекса по системе УДЕ, методические рекомендации, связанные с организацией работы студентов по предлагаемой программе.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Результаты проведенного теоретического и прикладного исследования показали, что экспериментальная технология внедрения укрупненных дидактических единиц соотносится с основными задачами современного образования. Она позволяет:

— сделать преподавание более проблемно-ориентированным;

— шире использовать анализ, синтез идей в обучении;

— пересмотреть традиционную роль преподавателя и студента на занятии;

— внедрить технологии укрупненных дидактических единиц в процесс обучения графическим дисциплинам.

Предлагаемая технология укрупненных дидактических единиц активизирует графическую деятельность студентов благодаря своим характерным особенностям:

1. Технология укрупненных дидактических единиц направлена на реализацию личностного потенциала студента в процессе выполнения графических работ, в основе которой лежит мотивационная установка на усвоение изучаемого материала.

2. Технология укрупненных дидактических единиц предлагает овладение профессиональной компетенцией при условии личностно-деятельностного подхода в графической учебной деятельности. Обучаемые в процессе выполнения графических работ вовлечены в активную мыслительную деятельность. Познавательная потребность студента при личностно-ориентированном обучении становится внутренним мотивом его деятельности.

3. Сущность графической деятельности отвечает основным психологическим особенностям студенческого возраста, их мотивам и потребностям и позволяет наиболее полно развивать личность студента.

Таким образом, актуальность темы исследования, ее практическая и теоретическая значимость в современной системе образования способствовали решению ряда задач, поставленных в начале исследования.

В рамках поставленных задач нами выполнена следующая работа:

— проведен теоретический анализ педагогической и методической литературы с учетом специфики инженерной графики как учебного предметаразработана и апробирована экспериментальная технология укрупненных дидактических единиц обучения ИГ студентов специальности ТиП;

— разработана система-матриц представления учебной информации и способа включения их в действующие программы курса инженерной графики.

Проведенное исследование показало, что разработанная методика значительно повышает уровень графической подготовки, внутреннюю мотивацию, уровень самостоятельности студентов, а также способствует общему интеллектуальному развитию студентов.

Результатами исследования подтверждено, что разработанная и апробированная экспериментальная технология укрупненных дидактических единиц обеспечивает глубокое усвоение теоретического материала курса и способствует формированию логического и пространственного мышления у будущих преподавателей инженерно-технических дисциплин.

Установлено, что при внедрении экспериментальной методики обучения студентов пространственное умение формируется эффективнее, что связано с учетом индивидуально-психологических особенностей обучаемых и исходного уровня сформированности пространственных представлений.