Графическое образование в вузе: содержание и информационные технологии

ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОМЕТРИЯ И КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА

уДк378 147 Н. Г. ИВАНЦИВСКАЯ

В. Г. БУРОВ

Новосибирский государственный технический университет

ГРАФИЧЕСКОЕ ОБРАЗОВАНИЕ В ВУЗЕ: СОДЕРЖАНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ_

Статья посвящена повышению уровня графического образования в университетах за счет качественного изменения содержания курса графических дисциплин, применения мультимедийных технологий при создании учебных пособий и проведения системы мероприятий по повышению уровня довузовской подготовки.

Централизованная и достаточно устойчивая в прошлом отечественная система образования превращается в настоящее время в вариативную, открытую для инноваций сферу образовательных услуг. Персонализированная парадигма образования, признание приоритетов личностных образовательных ценностей требует совершенно новых способов организации и управления процессом обучения, развития и воспитания с применением новых информационных технологий. Высшие учебные заведения призваны готовить молодых людей к жизни в век информатизации всех сфер жизнедеятельности. Особенность данного периода развития общества заключается в том, что доминирующим видом деятельности является сбор, накопление, обработка, хранение, передача и использование информации

и, соответственно, образовательная деятельность вуза направлена на создание условий, позволяющих студенту научиться:

— полноценно воспринимать различную информацию;

— владеть современными способами общения на основе не только вербальных, но и визуальных форм коммуникации;

— понимать влияние способов и форм передачи информации на психику человека;

— осознавать и использовать преимущества графического способа представления информации.

Информатизация общественной жизни, сфер производства и коммуникаций отражается на требованиях, предъявляемых к графическому образованию молодежи. Неотъемлемой частью общей куль-

| туры личности становится культура визуализации информации. Занимаясь исследованиями в области повышения уровня графической подготовки студентов на кафедре инженерной графики Новосибирского государственного технического университета (НГТУ), мы выявили ряд существующих противоречий, разрешение которых требует пересмотра целей, содержания и организации курса графических дисциплин.

Государственные образовательные стандарты практически по всем направлениям бакалаврской подготовки предусматривают в составе федерального компонента общепрофессиональных дисциплин изучение дисциплины «Начертательная геометрия и инженерная графика». При этом акцент сделан на изучение геометрических основ построения чертежей и правил оформления конструкторской документации. Не умаляя значения предусмотренных стандартом тем для изучения, в НГТУ введены дополнительные дисциплины по выбору: «Прикладная компьютерная графика», «Основы компьютерного проектирования» и другие за счет вузовского и регионального компонентов. Это позволяет осуществлять графическую подготовку на уровне изучения научных основ, алгоритмов и современных средств визуализации информации.

Огромный информационный поток, обрушивающийся на студента во время обучения, физически не может быть усвоен им за отведенное время, поэтому разработка и применение нововведений в учебном курсе «Инженерная графика» не должны вестись экстенсивным путем, т.е. добавлением новых элементов к существующему содержанию. Например, нецелесообразно освоение программных продуктов и графических редакторов в дополнение к проекционному черчению. При проектировании курса графики необходимо отказаться от некоторых прежних принципов и целей как не актуальных на настоящий момент:

— от ориентации на долг овременное усвоение таких знаний и умений, которые необходимы лишь для обобщения более высокого уровня (например, решения огромного количества задач по построению проекций точки и прямой на комплексном чертеже с целью получения навыка);

— от направленности подготовки на усвоение тех знаний, которые оказываются невостребованными при разрешении познавательных, практических, коммуникативных проблем.

Графическая культура, как проявление вышей образованности и профессионализма, становится целью графической подготовки студента вуза. Ценность цели образования на уровне графической культуры заключается в умении использовать полученные студентом знания по визуализации информации адекватно аудитории, на которую рассчитана обрабатываемая информация, и адекватно решаемой задаче.

Достижение поставленной цели влечет за собой пересмотр содержания графического образования в вузе. Проектирование курса графической подготовки начинается с определения допредметного содержания на уровне общего теоретического представления, учета особенностей возрастного развития обучающихся. Только после этого разрабатываются образовательные технологии на основе современных средств информатизации с учетом уровня развития рефлексии и графической подготовки предыдущей ступени обучения. Наиболее перспективной структурой курса, на наш взгляд, является мо-

дульная структура, обеспечивающая содержательную и технологическую гибкость обучения. Она позволяет:

— осуществлять в диалектическом единстве интеграцию и дифференциацию содержания обучения на основе контроля с целью определения уровня знаний, потребностей, индивидуального темпа учебной деятельности учащегося;

— обеспечивать разработку курса в сокращенном, полном и углубленном вариантах путем комбинирования содержания учебных модулей;

— создавать условия для осознанного индивидуального темпа продвижения студента при освоении курса за счет системы целеполагания на близкие и дальние перспективы;

— переносить акцент в преподавательской работе на консультативно-координирующую функцию управления познавательной деятельностью.

Модульная структура курса разработана и используется на кафедре в течение восьми лет. Содержанием первого модуля «Графика как средство представления информации» является изучение искусственных способов передачи информации, графических форм и грамматики пространства, используемых при создании графических моделей. Даже небольшой объем работы со студентами (от 3 до 6 часов) в рамках этого модуля позволяет значительно повысить их мотивацию к изучению данного предмета за счет осознания ими значимости графики в познании общей картины мира.

Второй учебный модуль посвящен вопросам визуализации информации о геометрических объектах. Освоение новых средств создания графических моделей предметов составляет содержание данного учебного модуля. Графическим способам решения метрических и позиционных задач в разделах начертательной геометрии ранее уделялось значительное внимание, а сегодня эти методы не устраивают руководителей производства ни по точности, ни по скорости, поэтому для большей части направлений образования данные разделы курса преподаются студентам на уровне усвоения «иметь представление».

Основы геометрического конструирования и инженерного документирования составляют содержание третьего учебного модуля. В зависимости от направления подготовки в рамках этого модуля может использоваться любой графический редактор, отвечающий современным требованиям профилирующей отрасли производства, стандартам единой системы конструкторской документации и требованиям к хранению и движению инженерных документов.

Информационное наполнение четвертого учебного модуля курса «Инженерная графика» — это изучение основ визуализации информации о процессах и явлениях. Количество времени по данному модулю должно быть отведено с учетом конкретных требований к подготовке студентов по определенному направлению. Например, выпускники вуза по направлению «Материаловедение и технология новых материалов» занимаются по роду своей профессии обработкой результатов научных и инженерных исследований, связанных со свойствами материалов. Содержанием их подготовки по данному модулю является изучение видов таблиц и диаграмм, рассмотрение таблиц, диаграмм, номограмм и схем как языковых средств и формирование умений по представлению в табличной форме данных, полученных ими в ходе экспериментов. Специалисты экономического и экологического профиля изучают основы деловой графики, бакалавры электротехнического

направления больше времени уделяют оформлению электрических схем и т.д.

Пятый учебный модуль - «Прикладная компьютерная графика». Содержанием этого модуля является изучение различных графических редакторов и систем проектирования. Выбор определенных графических пакетов зависит от изучаемых тем, т.е. от содержания первых четырех модулей. Если изучается инженерное документирование, то выбор осуществляется между программами САИМЕСН, КОМПАС или БоИсМогкз. Для студентов гуманитарного факультета НГТУ в рамках данного модуля преподается дисциплина «Графический компьютерный дизайн», и выбор программных средств осуществляется в соответствии с требованиями специальности «Связи с общественностью».

Включение информационных технологий в образовательный процесс по графической подготовке вызывает некоторую настороженность и даже сопротивление со стороны преподавателей. Одной из причин такого отношения является противоречие между коллективными формами обучения и требованиями к индивидуализации обучения с применением персонального компьютера. Многие из преподавателей пытаются разрешить данное противоречие с помощью электронных учебно-методических материалов, но содержание большинства учебных пособий составляет информация из печатных изданий прошлых лет по инженерной графике. Такие разработки не выдерживают конкуренции с печатными изданиями, т.к. имеют существенный недостаток: длительное чтение с экрана монитора утомляет глаза. Эффективность использования электронных учебных средств обусловлена предоставлением дополнительных, совершенно новых, ранее не доступных условий развития: возможность самостоятельного освоения курса в соответствии с уровнем графической подготовки и с учетом индивидуальных способностей студента к освоению нового учебного материала. Одно из главных преимуществ учебных материалов на электронных носителях — сопровождение информации иллюстрациями с применением мультимедийных средств. Наполнение электронных учебно-методических материалов предметным содержанием современного уровня позволяет повысить уровень графической подготовки в вузе.

И еще один аспект, связывающий содержание графических дисциплин с требованиями, предъявляемыми к выпускникам вузов со стороны предприятий, — это непрерывность и преемственность графической подготовки. На протяжении семи лет на кафедре проводятся исследования уровня графической грамотности студентов, поступивших в наш вуз. При входном контроле знаний студентов используются известные методики определения уровня пространственного (Р. Амтхауэра, [1 ]) и технического мышления (тест Беннета [2]). На кафедре создана электронная версия тестов, что позволяет, с одной стороны, провести исследования и обработать результаты за более короткий промежуток времени, с другой — повысить интерес к учебной дисциплине и мотивацию студентов к обучению. Полученные результаты входного контроля неутешительны: только 20 - 25% поступивших на первый курс НГТУ студентов имеют уровень функциональной графической грамотности; примерно половина всех поступивших — уровень элементарной графической грамотности; у остальных уровень графической подготовки еще ниже. На протяжении последних пяти лет результа-

ты входного контроля изменяются незначительно. Основная причина — слабая подготовка в общеобразовательной школе или отсутствие ее как таковой. Реализация требуемого содержания графической подготовки в вузе не может быть обеспечена за отведенное время на таком базовом школьном уровне. На кафедре «Инженерная графика» НГТУ эта проблема решается следующим образом:

— с помощью корректирующих занятий со студентами через организацию дополнительных курсов;

— увеличением времени занятий-консультаций на каждого студента;

— довузовской подготовкой в лицее НГТУ;

— работа с учителями школ, аккредитованных в НГТУ.

Наилучшие результаты довузовского обучения основам инженерной графики обеспечивает лицей НГТУ, в котором графика определена как профильный предмет наряду с математикой, физикой и информатикой. Занятия по графике в лицее ведут преподаватели кафедры инженерной графики, что позволило разработать программу курса для учащихся с учетом требований кафедры. С целью обеспечения преемственности и непрерывности графической подготовки в лицее НГТУ была разработана модульная структура курса графики для учащихся 10 — И классов, согласующаяся со структурой вузовской графической подготовки (см. рисунок).

Довузовская подготовка в лицее НГТУ по графике содействует формированию конкурентоспособной личности, раскрытию творческого потенциала учащихся в преддверии их профессионального определения, является гарантом опережающего обучения, тем звеном в цепи непрерывного образования, которое определяет идеологию подготовки инженерных и технических кадров.

В результате усилий по организации довузовского образования, предпринятых преподавателями кафедры инженерной графики, выпускники лицея, став студентами университета, имеют итоговые оценки по графической подготовке выше, чем другие студенты; многие из них работают по индивидуальным планам и досрочно сдают зачеты и экзамены. Если учесть, что около 90% выпускников лицея отдают предпочтение из множества вузов Новосибирскому государственному техническому университету, то практически в каждой группе первого курса обучается хотя бы один выпускник лицея. Студенты разных факультетов НГТУ, которые, еще обучаясь в лицее, начали заниматься исследовательской деятельностью, моделированием или конструированием, испытывают потребность в дальнейшем применении и приумножении своих знаний.

Высокий уровень современной графической подготовки студентов НГТУ подтверждается их участием в олимпиадах по графическим информационным технологиям и системам различных уровней — городского, регионального, всероссийского и международного. Последние пять лет представители НГТУ занимают призовые места на таких престижных соревнованиях, как Всероссийская и Международная олимпиады по информационным технологиям и системам (Нижний Новгород). В 2004 году Илья Синяков занял первое место на Международной олимпиаде студентов по информационным технологиям и системам в номинации «Виртуальное моделирование», а Евгений Баянов в 2005 году — второе место в номинации «Геометрическое моделирование и компьютерная инженерная графика». Известная американская фирма — разработчик систем автома-

Рис. 1. Структура курса графики в лицее НГТУ

газированного проектирования Autodesk выдала им международный сертификат, который подтверждает, что освоение информационных технологий и их использование в процессе обучения инженерной графике в НГТУ организованы на хорошем уровне.

Деятельность преподавателя вуза и лицея в условиях изменения содержания и структуры курса графических дисциплин основывается на постоянном творческом поиске. Повышение направленности педагогической деятельности на усиление мотивации студентов к обучению, изменение содержания графического образования, изменение форм проведения занятий, введение в образовательный процесс компьютеров и других новейших информационных технических средств позволяют обеспечить эффективность подготовки специалистов в области обработки и передачи информации.

В заключение можно сделать следующие выводы.

1. Графическая подготовка в вузе в соответствии с современной образовательной парадигмой — это высшее образование в области визуализации информации с использованием мультимедийных средств.

2. Деление содержания курса графических дисциплин на учебные модули позволяет обеспечить эффективность преподавания за счет комбинирования содержания отдельных модулей в зависимости от отведенного на обучение времени.

3. Применение мультимедийных технологий при разработке учебно-методических материалов позво-

ляет повысить их качество и обеспечить условия для развития графической компетентности выпускников вуза.

4. С целью обеспечения высшего графического образования в вузах должна быть предусмотрена система дополнительных мероприятий по повышению довузовского графического образования.

Библиографический список

1. Коэметс Э.Х., Лийметс Х.И. Интеллектуальные задачи -серия 730. Русский вариант тестов Амтхауэра на основе эстонской методики. — Новосибирск: Иэд-во НГУ, 1973. - 24 с.

2. Немов P.C. Психология: Учебник для студентов высших педагогических учебных заведений. В 3-х кн. / Кн.З: Психодиагностика. Введение в научное психологическое исследование с элементами математической статистики. — М.: ВЛА-ДОС, 2001. - 640 с.

ИВАНЦИВСКАЯ Надежда Григорьевна, кандидат педагогических наук, доцент, заведующая кафедрой инженерной графики.

БУРОВ Владимир Григорьевич, кандидаттехничес-ких наук, профессор кафедры инженерной графики.

Статья поступила в редакцию 18.04.06 г. © Иванцивская Н.Г., Буров В.Г.

Книжная полка

Линьков В.М., Яремко H.H. Высшая математика в примерах и задачах: Компьютерный практикум: Учебное пособие. - М.: Финансы и статистика, 2006. - 319 е.: ил.

Каждый раздел практикума содержит: краткие теоретические сведения; образцы решения типовых задач (с планом решения); задачи экономического содержания и задачи из области теоретической информатики для аудиторных, домашних и контрольных работ; рекомендации по использованию пакетов специализированных программ, а также образцы вычислительных программ на языке С + +. В приложении приводятся темы рефератов, курсовых и дипломных работ.

Для студентов, обучающихся по специальности 351400 «Прикладная информатика» (по областям), а также для студентов и преподавателей инженерно-экономических специальностей, связанных с вычислительной техникой и программированием.