Проблемы преподавания графических дисциплин в системе общетехнической подготовки инженеров-энергетиков

НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ОБРАЗОВАНИЯ В ОБЛАСТИ ЭНЕРГЕТИКИ

УДК 514.18

ПРОБЛЕМЫ ПРЕПОДАВАНИЯ ГРАФИЧЕСКИХ ДИСЦИПЛИН В СИСТЕМЕ ОБЩЕТЕХНИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ИНЖЕНЕРОВ-ЭНЕРГЕТИКОВ

А.П. СТЕПАНОВ, Н.К. САБИРОВА, Я.Д. ЗОЛОТОНОСОВ

Предварительное тестирование первокурсников Казанского государственного энергетического университета показало низкий уровень графических знаний и умений студентов по черчению и геометрии, что существенно влияет на качество изучения курса начертательной геометрии. Этот фактор усложняет планирование учебного процесса и координацию методической работы преподавателей. Для решения данной проблемы авторами статьи предлагается проведение исследования, направленного на определение структуры и содержания учебной программы по начертательной геометрии, базисом которой выступит уровневая дифференциация обучения.

Казанский государственный энергетический университет является базовым в республике Татарстан институтом подготовки специалистов энергетического профиля и занимает одно из первых мест в регионе по уровню образования.

Современный уровень развития энергетики предъявляет высокие требования к качеству подготовки инженера и ставит новые задачи в области повышения профессиональной культуры специалиста энергетического профиля. Будущие специалисты, включаясь в производственную деятельность, должны обладать научными знаниями из разных областей. Знания, умения и навыки, полученные учащимися в области техники, технологии, экономики производства, общетехнические, общественные знания применяются в совокупности при выполнении производственной деятельности. Теоретической базой при этом служат идеи, законы, принципы общественной жизни, природы, входящие в содержание естественно-математической и общепрофессиональной подготовки.

Общетехнические (общепрофессиональные) предметы, занимая важное место в структуре высшего профессионально-технического образования, обеспечивают, с одной стороны, преемственность в содержании профессиональной и общеобразовательной подготовки студентов, и с другой стороны - являются базой для формирования широких профессиональных знаний и умений. Общетехнические предметы занимают промежуточное положение между естественно-математическими и специальными дисциплинами и выполняют несколько основных функций. Во-первых, расширяют технический кругозор студентов втузов. Во-вторых, помогают учащимся лучше понять законы

© А. П. Степанов, Н.К Сабирова, Я. Д. Золотоносов Проблемы энергетики, 2003, № 3-4

естествознания применительно к технике производства. В-третьих, обеспечивают более глубокое понимание специальных дисциплин [1].

Важное место среди общетехнических предметов занимают начертательная геометрия и инженерная графика. Цель деятельности преподавателя графических дисциплин заключается в подготовке будущего инженера к условиям работы, связанной с чертежной документацией и чертежом, то есть к графической деятельности. Одним из необходимых условий профессионально направленного преподавания графических дисциплин является воспитание графического мышления студентов. Сущность графического мышления проявляется в способности человека до реальных графических действий по преобразованию графического объекта составить себе представление о том, что получится в результате преобразования, и о том, как и какие именно реальные преобразования для этого нужно произвести. Таким образом, у инженера должны быть развиты пространственное представление и умение читать и выполнять графические изображения в практической деятельности. В условиях современного производства чертеж является основой для формирования представления о продукте и орудиях производства. Весь цикл производственного процесса начинается с построения чертежа и заканчивается проверкой готового изделия по чертежу. Конечно, разделение труда и автоматизация производства приводит к тому, что не каждый работник предприятия имеет дело с чертежами тех изделий, которые изготавливаются на этом предприятии. Однако профессионально-техническое обучение ставит своей целью познакомить студентов со всеми звеньями процесса производства, дать им представление обо всем цикле трудовых действий в целом. Этим и определяется особенно важная роль курса инженерной графики в деле подготовки студентов к самостоятельной практической деятельности.

Опрос студентов первого курса КГЭУ показал, что приблизительно у 30% из них в школе черчение не преподавалось вообще, 30% студентов отвечали, что черчение в их школе преподавали люди без профессиональной графической подготовки, то есть учителя математики, физики, труда. И около 40% первокурсников изучали черчение в школе под руководством квалифицированных учителей черчения. В то же время, из-за существенного временного интервала между завершением школьного курса черчения и поступлением в вуз качество графических знаний и умений студентов очень невысокое и объем имеющихся знаний крайне мал. Кроме того, различен уровень подготовки студентов по школьной геометрии, что существенно влияет на качество изучения курса начертательной геометрии в первом семестре. Все эти факторы усложняют планирование учебного процесса и координацию методической работы преподавателей, исключают стабилизацию разработки и использования учебно-методической литературы, и в итоге - качество знаний и умений выпускников, обучающихся по действующим программам по начертательной геометрии и инженерной графике, не удовлетворяет современным требованиям к подготовке квалифицированных специалистов.

В связи с указанными обстоятельствами возникла острая необходимость в проведении исследования, направленного на выявление путей совершенствования процесса графической подготовки студентов, определения структуры и содержания учебной программы по начертательной геометрии, способствующих наиболее оптимальным условиям организации обучения

графическим дисциплинам студентов энергетического вуза. Это и обусловило общую направленность нашего исследования.

Курс начертательной геометрии является одним из самых сложных учебных предметов в техническом вузе. Его изучение проводится, как правило, в первом семестре, в самый трудный период времени для вчерашних школьников, графические знания и умения которых в подавляющем большинстве случаев поверхностны.

Необходимость совершенствования педагогического процесса диктуется самой жизнью, когда между восприятием необходимых знаний и возможностями их усвоения возникают противоречия, устранить которые возможно путем совершенствования старых и создания новых, более эффективных, методов обучения, а также путем комплексного использования технических средств в учебном процессе. В условиях дефицита аудиторного учебного времени необходим поиск способа более плотной комплектации учебного материала без ущерба для обучающего эффекта.

В процессе преподавания должна существовать обратная связь от студентов к преподавателю, которая призвана влиять на процесс передачи информации, оптимизируя его в направлении достижения поставленной цели. В результате образуется замкнутый информационный контур, являющийся непременным атрибутом процесса обучения.

Осуществление обратной связи предполагает решение ряда проблем:

1. оценка основных характеристик процесса обучения, совокупное изменение которых является показателем перехода учащегося из одного качественного состояния в другое;

2. определение частоты диагностических мероприятий;

3. коррекция процесса обучения;

4. заключительная оценка или диагностика достижения целей обучения.

Обратная связь осуществляется путем проведения контроля и оценки знаний студентов. Определенно, существует зависимость качества подготовки специалистов от уровня организации контроля знаний учащихся. Разработка методов оценки и контроля знаний является одним из резервов эффективности системы образования [2].

В исследовании мы исходим из того, что в процессе обучения начертательной геометрии все студенты проходят одни и те же этапы в углублении познания: выделение существенных признаков и отличие их от несущественных; выводы и обобщения; перенос знаний и способов действий в различные ситуации. Но, по мере углубления познания от этапа к этапу, у студентов возникают трудности, проявляются индивидуальные различия в интеллектуальной и эмоциональной сферах. Студенты различаются как по уровню усвоения знаний и умений, так и по степени восприятия учебного материала [3]. Поэтому требуется индивидуализированный подход в преподавании графических дисциплин, что предполагает разработку и применение учебно-методических материалов, используя которые преподаватель может варьировать нагрузку от минимума к максимуму. Необходимым элементом учебного процесса должен стать процесс типизации трудностей обучения и их корреляция с типом мышления и восприятия студента, причем диагностическое тестирование должно сыграть свою роль в ходе выявления трудных мест, типичных для людей с различными способностями и разным уровнем знания. Тестирование позволяет преподавателю увидеть недостатки в методике

преподавания предмета, а для студента является стимулом к систематическим занятиям. Кроме того, при текущем контроле тестовые задания представляются предпочтительными в силу того, что они несут сильный обучающий заряд и являются более доступными для студентов слабого и среднего уровня.

Тестовый контроль должен обеспечить фиксацию и статистический анализ показателей усвоения учебного материала каждым учащимся, учет времени решаемых задач, общее число ошибок, классификацию типов индивидуальных ошибок, при этом показатели усвоения учебного материала должны отражать не только продукт, но и процесс, особенности осуществляемых обучаемыми действий.

Знание индивидуальных особенностей студентов, проявляющихся на каждом уровне углубления познания, ключ к управлению процессом уровневой дифференциации. Сущность уровневой дифференциации заключается в возникновении противоречий в познавательном процессе между объективными и субъективными трудностями и реальными возможностями студентов.

Целью дифференциации обучения является создание оптимальных условий для углубления познания всех учащихся с учетом их реальных возможностей и индивидуальных различий. Каждый студент должен пройти все этапы углубления познания, один - с минимальной, другой - с максимальной помощью преподавателя [4].

Система уровневой дифференциации предполагает:

1. Своевременное выявление трудностей, индивидуальных особенностей студентов, проявляющихся на каждом этапе углубления познания.

2. Определение методики диагностирования индивидуальных особенностей учащихся при продвижении от этапа к этапу углубления познания.

3. Разработку и обоснование индивидуально-дифференцированных заданий, задач, упражнений, помогающих студентам продвигаться на новые уровни познания. Они выполняют функции диагностики, восполнения пробелов и способствуют прогрессивному движению от этапа к этапу.

Работа со студентами строится на основании анализа результатов диагностики. Перед изучением новой темы преподаватель устанавливает, какие знания должны быть привлечены для успешного выполнения познавательных задач на каждом этапе углубления познания. Затем выявляются пробелы в знаниях и способах действий. Это делается путем анализа устных и письменных ответов, индивидуальных бесед и т.д. В зависимости от типов пробелов в знаниях студентов им даются индивидуальные задания: повторить правило, теорему, решить задачу, выполнить упражнение.

Занятие начинается с проведения фронтального опроса или с небольшого самостоятельного задания по пройденной теме, в ходе выполнения которого преподаватель выявляет пробелы и по возможности тут же помогает студентам эти пробелы устранить. Подготовив таким образом учащихся к восприятию новых знаний, преподаватель организует их самостоятельную работу в процессе углубления познания. Задания должны содержать посильную трудность и новизну. Наблюдая за работой студентов, преподаватель задает наводящие вопросы, дает необходимые рекомендации, вспомогательные задания. При этом преподаватель демонстрирует студенту, какими знаниями и способами действий он не владеет, но должен овладеть.[4]

Формирование или контроль сформированности знаний на различном уровне их усвоения базируется на установленных четырех уровнях усвоения материала.

1 уровень - узнавание объектов, свойств, процессов изучаемой области явлений действительности при повторном восприятии ранее усвоенной студентами информации о них. Учащийся способен: отличить изучаемый объект или действие от сходных объектов, достаточно полно воспроизвести изученный материал (свойства, характеристики, факты, особенности) без глубокого уяснения сущности, на уровне памяти.

2 уровень - воспроизведение или применение информации о ранее усвоенном материале для выполнения известного действия. Этот уровень характеризуется тем, что учащийся достаточно глубоко понимает изучаемый материал, умеет обосновать ответ, воспроизводит изучаемый материал в преобразованном виде, может привести собственные примеры. Знания учащегося представляют определенную систему.

3 уровень - самостоятельное воспроизведение и преобразование усвоенной информации для применения ее в разнообразных нетиповых ситуациях, требующих коррекции известных способов действия и получения субъективно новой информации. Учащийся применяет на практике полученные им теоретические знания: решает задачи с использованием усвоенных законов, правил, предписаний, вскрывает причинно-следственные связи при разборе теоретического и практического материала, умеет увязать изучаемый материал с жизнью, с практикой.

4 уровень - использование имеющихся знаний для получения объективно новой информации в процессе нахождения новых объектов и выявления их свойств, установления неизвестных параметров известных объектов, нахождения и исследования новых методов деятельности с объектами. На этом уровне усвоения учащийся умеет творчески применить полученные теоретические знания на практике в новой ситуации, может дать ответ на любой вопрос, решить любую учебную или производственную задачу в соответствии с программными требованиями на данном этапе обучения, находит оригинальные подходы к решению поставленных перед ним задач [5].

Знания и умения, составляющие содержание общетехнических дисциплин, имеют неодинаковое значение для подготовки специалиста. Среди них есть основные и второстепенные, ведущие и вспомогательные. Часть знаний должна быть усвоена, в основном, на теоретическом уровне, а часть - на прикладном, для их применения в практической деятельности. В этой связи важно произвести дидактический анализ материала курса начертательной геометрии, выделив соответствующие уровни его изучения и усвоения, характеризующие, с одной стороны, содержание материала, и с другой стороны - результаты, которые должны быть достигнуты в процессе обучения.

Задачи исследования:

1. Разработать методику проведения практических занятий по начертательной геометрии с учетом степени подготовленности и уровня усвоения материала.

2. Определить структуру и содержание дифференцированной учебной программы по начертательной геометрии для энергетического университета.

3. Экспериментально проверить эффективность применения в энергетическом университете дифференцированной программы по начертательной геометрии.

Гипотеза исследования состоит в предположении, что можно улучшить графическую подготовку студентов в процессе обучения начертательной геометрии, если:

1) осуществлять обратную связь в процессе преподавания предмета путем организации текущего контроля и оценки графических знаний и умений студентов;

2) на основании результатов контроля и оценки определять уровень усвоения учебного материала каждым студентом, в соответствии с которым составлять комплекс индивидуальных задач для самостоятельного решения в аудитории и дома. Это будет основой дифференцированной программы курса начертательной геометрии;

3) определить условия, необходимые для успешной реализации дифференцированной программы.

Исследование предполагается провести в три основных этапа:

1. Теоретическое осмысление исследуемой проблемы, изучение литературных источников, педагогического опыта, поиск наиболее значимых дидактических условий и средств уровневой дифференциации обучения, разработка материалов для проведения эксперимента.

2. Осуществление экспериментальной проверки гипотезы по эффективности системы индивидуальных учебных задач как средства уровневой дифференциации.

3. Проведение повторной серии экспериментов и обработки полученных результатов с использованием методов математической статистики, их анализа и содержательной интерпретации, оформление выводов и практических рекомендаций.

Данное исследование позволит разработать программу дифференцированного обучения начертательной геометрии, способствующую повышению уровня графической подготовки инженеров-энергетиков до уровня, соответствующего требованиям Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования Российской Федерации.

Summary

Preliminary test of Kazan state power-energy university’s freshmen showed the low level of student’s graphical knowledge and skills. Including the reasons of this condition is considerable interval between conclusion of drawing’s school course and entry to university. Besides, differ the school geometry’s preparation level of students that essentially influence to study quality of descriptive geometry’s course in first semester. These factors complicated the educational process’s planning and the methodical work’s coordination of “Engineering graphics” cathedra’s teachers that not contribute to quality promotion of graduate’s knowledge and skills.

For decision of this problem authors of article leaded investigation on determination of structure and content of descriptive geometry’s educational program that contribute to most optimal conditions of teaching constitution of graphical disciplines to power-energy university’s students. The essential principle of this program is a conception of level training.

Литература

1. Сидоренко В.К. Унификация учебной программы по черчению как педагогическое условие совершенствования графической подготовки учащихся средних профтехучилищ: Дис... канд.пед.наук: 13.00.02.-Киев, 1985.

2. Иванов Б.С., Тихомиров С.А. Контроль результатов учебной деятельности и управление качеством образовательного процесса // Труды международной научно-практической конференции «Формирование профессиональной культуры специалистов XXI века в техническом университете».-Санкт-Петербург: СПб ГТУ, 2001.-С. 235-237.

3. Унт И.Э. Индивидуализация и дифференциация обучения.-М.: Педагогика, 1990.-192с.

4. Челноков В.А. Уровневая дифференциация обучения как условие развития творческой активности учащихся // Творческая активность учащихся: поиск, находки, проблемы. Тезисы докладов республиканской научно-практической конференции.-Казань, 1995.-С. 91-93.

5. Общая методика обучения общетехническим и специальным дисциплинам в инженерном вузе: Учебно-методическое пособие / Иванов В.Г., Курамшин И.Я., Чиркунова С.К. и др.; М-во образ.-я РФ, КГТУ. - Казань: КГТУ, 2001. - 300с.