Модель формирования творческих компетенций студента технического вуза на основе междисциплинарного дидактического ресурса инженерно-графических дисциплин

УДК 37.013.32

Андриевская Лариса Александровна

доцент кафедры механики и инженерной графики Норильского государственного индустриального института

МОДЕЛЬ ФОРМИРОВАНИЯ ТВОРЧЕСКИХ КОМПЕТЕНЦИЙ СТУДЕНТА ТЕХНИЧЕСКОГО ВУЗА НА ОСНОВЕ МЕЖДИСЦИПЛИНАРНОГО ДИДАКТИЧЕСКОГО РЕСУРСА ИНЖЕНЕРНО-ГРАФИЧЕСКИХ ДИСЦИПЛИН

Andrievskаya Larisa Aleksandrovna

Assistant Professor, Mechanics and Engineering Graphics Department, Norilsk Industrial Institute

THE MODEL OF CREATIVE SKILLS DEVELOPMENT OF TECHNICAL UNIVERSITY STUDENTS ON THE BASIS OF THE INTERDISCIPLINARY TEACHING RESOURCE OF ENGINEERING AND DESIGN DISCIPLINES

Аннотация:

В статье изложены аспекты формирования творческих компетенций будущего инженера. Представлена методология инновационных практико-ориен-тированных образовательных технологий в разработке структурно-процессуальной модели формирования творческих общепрофессиональных компетенций на основе междисциплинарного дидактического ресурса инженерно-графических дисциплин. Отражены результаты опытно-экспериментальной работы по реализации и обоснованию эффективности формирующего процесса. Научно обоснована специфика развития нестандартного визуально-пространственного мышления как инварианта инженерного мышления и охарактеризованы основы формирования творческих общепрофессиональных компетенций как ключевых компетенций проектно-конструкторской и исследовательской деятельности.

Summary:

The article deals with the development of creative skills of future engineers. The author presents the methodology of innovative practice-oriented educational technologies in the development of the structural and procedural model of general creative skills formation on the basis of the interdisciplinary didactic resource of engineering and design disciplines. The results of experimental work on the implementation and justification of the effectiveness of the process are discussed. The specificity of the non-standard visual-spatial thinking development as an invariant of engineering thinking is scientifically proved and the bases of general creative skills development as key competencies of design and research activities are described.

Ключевые слова:

междисциплинарный дидактический ресурс, творческие общепрофессиональные компетенции, нестандартное визуально-пространственное мышление, коннективизм инженерного творчества, социальное проектирование исследовательской работы.

Keywords:

interdisciplinary teaching resource, professional creative competences, non-standard visual-spatial thinking, connectivity of engineering creativity, social design of research activities.

В условиях модернизации высшей технической школы творческая инженерная подготовка основана на интеграции инновационных педагогических технологий в классические, на информационном программном обеспечении профессиональной подготовки и научно-исследовательской работы студентов.

Идея технологизации и гуманитаризации инженерного образования состоит в том, чтобы наряду с требованиями к системности и концептуальности педагогического процесса сделать его управляемым, эффективным и результативным. Инновационные технологии, как результат исследований закономерностей человеческого мышления (проблемно ориентированное обучение), взаимосвязи сознания и деятельности (активные эвристические методы), позволяют выстраивать процесс обучения, основанный на принципе максимальной свободы выбора образовательного маршрута в соответствии со способностями, наклонностями и интересами студента. При этом привлекается материал, который наиболее приближен к реальным проблемам, предусматривается реализация широкого спектра развивающего воздействия. Обязательным становится использование информационных технологий, новейших средств получения и представления информации. Обучение открыто профессиональному будущему, направлено на его предвосхищение [1; 2; 3].

Методика преподавания любой науки - неотъемлемая часть самой науки, так как без обучения, пропаганды, популяризации, распространения, без складывающихся творческих коллективов преподавателей и студентов наука существовать и развиваться не может. Вовлечение студентов в серьезную научно-исследовательскую работу и участие их в исследовании, которое представляет

собой действительно настоящую научную работу, немыслимы без глубокой изначальной предметной подготовки обучающихся, без формирования у них прочного профессионального задела, овладения запасом основополагающих базисных знаний на первых курсах технического вуза [4].

В соответствии с геометрической природой искусственно создаваемой материальной среды, методами и средствами моделирования и визуализации графической информации, инженерно-графические дисциплины занимают одно из ключевых мест в техническом образовании. Начертательную геометрию, инженерную графику, компьютерную графику относят к общепрофессиональным дисциплинам, которые на самом деле являются и специальными, связанными с обеспечением специализированными средствами автоматизированного проектирования машиностроительной, строительной, горно-инженерной графики и других видов проектирования, соответствующих направлению и профилю подготовки.

В роли универсальных механизмов повышения качества подготовки инженера рассматриваются междисциплинарность и трансдисциплинарность, методология которых означает перенос идей и методов одних наук на другие, требующий преодоления и слома узких предметных границ различных наук, выхода за их пределы. Однако эта методология не отражает современной ситуации в научно-познавательной практике по выработке эффективного гетерогенного знания и деятельности, которая встраивается непосредственно в развитие, создание и тиражирование новых технологических процессов [5].

Интеграция методов проблемно ориентированного освоения модулей инженерно-графических и сопряженных общепрофессиональных дисциплин (в частности: модуля «Строительное черчение» дисциплины «Инженерная графика» и модуля «Основы архитектурного проектирования» дисциплины «Основы архитектуры и строительные конструкции») с банком научно-технических образовательных информационных ресурсов и эвристическими методами оперирования графической информацией в системах автоматизированного проектирования (САПР) становится основой создания междисциплинарного дидактического ресурса (МДР) инженерно-графических дисциплин, который позволяет без «слома» узких предметных границ конструировать нестандартные геометрические, расчетно-графические и прикладные задания (с проблемными ситуациями проектирования версий неунифицированных строительных объектов, конструкций и процессов) для междисциплинарной поисково-исследовательской работы студентов.

Система непрерывного образования, используемая в зарубежной высшей школе, увеличение потока научно-технической информации меняют многие представления о рациональной организации учебного процесса и стимулировании научно-исследовательской деятельности студентов. После успешного завершения учебно-познавательной работы с применением методов графического моделирования на младших курсах студент способен генерировать и реализовывать новые идеи на старших курсах, в рамках научно-исследовательской работы и выполнения прикладных задач, а это, по мнению западных ученых, невозможно без развития системно-образного пространственного мышления и овладения методами художественного моделирования [6; 7].

В контексте компетентностного подхода и практико-ориентированных технологий необходимость исследований, связанных с выполнением прикладных заданий, возникает на стадии общепрофессиональной подготовки, в частности в процессе освоения инженерно-графических дисциплин, основанном на методологических принципах формирования творческих компетенций:

- от традиционных образовательных технологий к инновационным, обеспечивающим диверсификацию репродуктивного уровня освоения обязательного дидактического материала в эвристический уровень освоения нестандартного междисциплинарного материала и в творческий уровень исследовательской работы по выполнению прикладных заданий;

- от базовых знаний к инновационным знаниям, умениям и навыкам, обеспечивающим развитие нестандартного визуально-пространственного мышления студента (как инварианта инженерного мышления) и формирование творческих общепрофессиональных компетенций (как ключевых компетенций проектно-конструкторской и экспериментально-исследовательской деятельности);

- от прагматически-практического уровня познавательной активности (направленной на воспроизведение пространственно-геометрических представлений) к созидательному уровню творческой активности и взаимодействия (направленных на овладение методами преобразования и трансформации технических объектов в САПР) в области проектирования искусственно создаваемой материальной среды.

Осмысление собственно психологического содержания аналитического среза «творческое взаимодействие преподавателя и студента», имманентно выступающего в роли основной формы и способа саморазвития и социализации личности, в новейшее время для педагогической и психологической науки приобретает статус социальной задачи [8; 9].

Вышеизложенный подход находит реализацию в разработке структурно-процессуальной модели формирования творческих общепрофессиональных компетенций студента/выпускника

технического вуза на основе междисциплинарного дидактического ресурса инженерно-графических дисциплин, эффективность которой обеспечивается с преодолением противоречий, свойственных традиционной образовательной модели преподавания и освоения инженерно-графических дисциплин, не предназначенной для достижения студентами творческих результатов:

- Методология преподавания инженерно-графических дисциплин отражает традиционные подходы с превалированием принципов репродуктивного обучения и стандартного дидактического материала, формирующих стереотип подражания и нивелирующих проявление творческой активности и нестандартного мышления студента, что противоречит принципам развития критического мышления и творческого потенциала студента в контексте современной парадигмы образования.

- Организационно-дидактические условия освоения инженерно-графических дисциплин направлены на получение знаний и навыков воспроизведения графической информации, не отвечающее требованиям к интегративности и междисциплинарности компетенций, что противоречит принципам системности, непрерывности и преемственности освоения общепрофессиональных дисциплин в единстве с исследовательской работой.

- Социально-психологические условия практики преподавания и освоения инженерно-графических дисциплин отличаются недостаточным пропедевтическим развитием пространственно-геометрических способностей студентов, нерелевантными оценочными средствами, авторитарными формами обратной связи и реферативностью учебно-исследовательской работы, что противоречит принципам синергетики и коннективизма инженерного творчества и выстраивания индивидуальных траекторий профессиональной подготовки студента на уровне бакалавриата.

Формирование инженерного мышления студента и творческих компетенций инженерной деятельности на стадии общепрофессиональной подготовки бакалавриата может осуществляться в процессе освоения инженерно-графических дисциплин на междисциплинарной основе посредством решения следующих задач:

1. В соответствии с требованиями к интегративности и междисциплинарности профессиональных компетенций изыскательской, проектно-конструкторской и экспериментально-исследовательской деятельности (ПК-1, ПК-2, ПК-3, ПК-13, ПК-14, ПК-15, ПК-16), формируемых на стадии курсового и дипломного проектирования, и к уровням общепрофессиональной компетенции ОПК-3 как результату освоения инженерно-графических дисциплин (рекомендованных ФГОС ВО для ООП направления подготовки 08.03.01 «Строительство», прикладной бакалавриат) определены состав и содержание творческих общепрофессиональных компетенций как дополнительных:

- владение методами (основами) технического/архитектурного дизайна инженерных объектов и систем в применении к прототипированию и параметрическому моделированию технических деталей и строительных конструкций в соответствии с их топологическими свойствами (ТОК-1);

- владение методами эмпирических исследований функциональных, конструктивных и эстетических параметров строительных объектов и конструкций в соответствии с их эксплуатационными свойствами (ТОК-2);

- владение методами (основами) архитектурного проектирования строительных объектов, конструкций и процессов в соответствии с климатическими, геофизическими и градообразующими условиями строительства (ТОК-3).

2. Выявлена и теоретически обоснована специфика формирования творческих общепрофессиональных компетенций (как ключевых компетенций проектно-конструкторской и экспериментально-исследовательской деятельности), связанная с развитием нестандартного визуально-пространственного мышления студента (как инварианта инженерного мышления) и основанная на интеграции информационных образовательных ресурсов в процесс проблемно ориентированного освоения инженерно-графических дисциплин и создании междисциплинарного дидактического ресурса в качестве методического и информационного обеспечения аудиторной, самостоятельной и исследовательской работы студентов.

3. Методологически обоснована и разработана структурно-процессуальная модель формирования творческих общепрофессиональных компетенций студента/выпускника технического вуза на основе междисциплинарного дидактического ресурса инженерно-графических дисциплин (рис. 1).

4. Проведена опытно-экспериментальная работа по обоснованию эффективности модели формирующего процесса:

- Выявлены трудности освоения инженерно-графических дисциплин, обусловленные отсутствием инновационных принципов и подходов, методов и средств, эффективных методик, позволяющих в условиях дефицита академического времени осваивать и программный, и нестандартный дидактический материал; низкой самооценкой и мотивацией студентов в творческих достижениях по направлению и профилю подготовки.

Целевой блок

Цель:

- развитие нестандартного визуально-пространственного мышления студента (как инварианта инженерного мышления);

- формирование творческих общепрофессиональных компетенций (как ключевых компетенций проектно-конструкторской и экспериментально-исследовательской деятельности);

- формирование визуальной культуры, профессиональной ментальное™ и ценностно-мировоззренческой позиции студента/выпускника технического вуза

Содержательный блок

Междисциплинарный дидактический ресурс в качестве методического и информационного наполнения аудиторной, самостоятельной и междисциплинарной поисково-исследовательской работы студентов, включающий:

- лекционный материал по сопряженным модулям инженерно-графических и общепрофессиональных дисциплин

- учебные и методические пособия с конструированием междисциплинарного нестандартного дидактического материала;

- фонд оценочных средств с критериями и показателями субъективно-творческих и творческих достижений студентов:

- банк инженерно-технических образовательных ресурсов с руководством по САПР

Теоретический компонент Практический компонент

Кейс-задания: на преобразование простран-ственно-геометрических представлений и геометрическое моделирование поверхностей с постановкой задачи, не раскрывающей способы формообразования строительных конструкций Имитационные расчетно-графические работы (У1РГР): на прототипирование и параметрическое моделирование технических деталей и строительных конструкций в соответствии с их топологическими свойствами с постановкой задачи, не раскрывающей приемы технического или архитектурного дизайна

Творческий компонент

Прикладные задания, с проблемными ситуациями основ архитектурного проектирования и методами эмпирических исследований и инженерного творчества в определении функциональных, конструктивных и эстетических параметров версий неунифици-рованных объектов малоэтажного домостроения и дизайна малых архитектурных форм

Процессуальный блок 1

Когнитивно-мотивационный компонент

Базовые знания; возрастание познавательной и творческой активности студентов в результате диверсификации репродуктивного уровня освоения обязательного материала в эвристический уровень выполнения кеис-заданий по курсу начертательной геометрии и компьютерной графики

Деятельностно-эвристический компонент Продуктивно-творческий компонент

Диверсификация практического уровня выполнения базовых расчетно-графических работ

Результативный блок

Уровни творческих общепрофессиональных компетенций студента, определяемые по критерию развития нестандартного визуально-пространствен-ного мышления студента (базовый, продвинутый, высокий).

Уровни творческого портфолио студента, определяемые в дискретных, количественных и качественных показателях субъективно-творческих и творческих достижений студента в соответствии с уровнями сформированности творческих общепрофессиональных компетенций (номинальный, респекгный, префе-рентный).

Уровни визуальной культуры, профессиональной ментальности и ценностно-мировоззренческой позиции студента как признаки общей и профессиональной социализации выпускника технического вуза, отражающие способность к решению проблемных задач с мотивацией созидания и ответственности за безопасность, эргономичность и экологичность искусственно создаваемой материальной среды

Базовый уровень ТОК в показателях творческой активности и инициативности студента. Номинальный уровень ТП

Продвинутый уровень ТОК в показателях субъективно-творческих достижений. Респектный уровень ТП

Высокий уровень ТОК в показателях творческих достижений. Преферентный уровень ТП

Рисунок 1 - Структурно-процессуальная модель формирования творческих общепрофессиональных компетенций студента/выпускника технического вуза на основе междисциплинарного дидактического ресурса инженерно-графических дисциплин

- Разработан фонд оценочных средств и определены дискретные, количественные и качественные показатели субъективно-творческих и творческих достижений студента как результаты текущего и промежуточного контроля:

- на когнитивно-мотивационном этапе. По результатам освоения междисциплинарного курса «Начертательная геометрия и компьютерная графика» (I семестр) определены: дискретные показатели текущей аттестации с оценкой («+» - зачтено, «-» - не зачтено) выполнения индивидуальных задач повышенной сложности, включенных в контрольные работы; качественные показатели зачета с оценкой выполнения кейс-заданий на геометрическое моделирование поверхностей в графическом редакторе AutoCAD, включенных в блоки индивидуальных задач и эпюров; количественные показатели экзамена с оценкой («отлично», «хорошо», «удовлетворительно») выполнения кейс-заданий, включенных в экзаменационные билеты;

- на деятельностно-эвристическом этапе. По результатам освоения междисциплинарного курса «Машиностроительное черчение, детали машин и основы технического дизайна» (II семестр) определены: дискретные показатели текущей аттестации с оценкой («+» - зачтено, «-» - не зачтено) выполнения расчетно-графических работ (РГР) на параметрическое моделирование и прототипирование технических деталей в графическом редакторе «КОМПАС-ßD»; количественные показатели зачета с оценкой («отлично», «хорошо», «удовлетворительно») выполнения имитационных расчетно-графических работ (ИРГР) по основам технического дизайна в приложении Inventor Professional, включенных в блок базовых РГР;

- на продуктивно-творческом этапе. По результатам освоения междисциплинарного курса «Строительное черчение, строительные конструкции и основы архитектурного дизайна» (Ill семестр) определены: качественные показатели зачета с оценкой («+» - зачтено, «-» - не зачтено) выполнения ИРГР на параметрическое моделирование и прототипирование строительных конструкций с элементами дизайна в «КОМПАС-ßD», включенных в блок базовых РГР и творческое портфолио студента; количественные показатели выполнения прикладных заданий по основам архитектурного проектирования (функциональных, конструктивных и эстетических решений версий неунифицированных объектов малоэтажного домостроения, павильонов и малых архитектурных форм) в Google SketchUp, включенных в творческое портфолио студента.

- Проверена эффективность структурно-процессуальной модели формирующего процесса: по качественным показателям зачета-тестирования (по курсу «Инженерная и компьютерная графика») с включением профессионально ориентированных междисциплинарных заданий в тестовые дидактические единицы; по количественным показателям экзамена (по курсу «Начертательная геометрия и компьютерная графика») определена разность среднеарифметических значений воспроизводимых ответов зачета и среднего балла экзамена. Контроль достоверности различий полученных результатов по t-критерию T. Стьюдента подтверждает предположение о повышении познавательной и творческой активности студентов экспериментальных групп и мотивации в субъективно-творческих достижениях с последующей рефлексией.

- Определен интегральный критерий сформированности творческих компетенций по весовым коэффициентам развития нестандартного визуально-пространственного мышления студента:

3

крм = £ (Ккм; Кдэ; к™),

i

где: Ккм - коэффициент повышения успеваемости, определяемый по результатам экзамена по начертательной геометрии как отношение числа студентов, сдавших экзамен на оценку «отлично» (преодолевших психологический барьер и трудности освоения обязательного и нестандартного материала), к общей численности группы, в среднем составил 0,3;

Кдэ - коэффициент возрастания познавательной и творческой активности студента, определяемый по результатам зачета как отношение числа студентов, выполнивших имитационные расчетно-графические работы, к общей численности группы, в среднем составил 0,5;

Кпт - коэффициент эффективности исследовательской работы студентов, определяемый как отношение студентов, выполнивших прикладные задания, к общей численности группы, в среднем составил 0,1.

Полученные коэффициенты отражают динамику развития нестандартного визуально-пространственного мышления в показателях субъективно-творческих и творческих достижений каждого студента.

5. В соответствии с результатами текущего и промежуточного контроля, дискретными, качественными и количественными показателями субъективно-творческих и творческих достижений студентов определены:

- уровни сформированности творческих общепрофессиональных компетенций (базовый, продвинутый, высокий) по интегральному критерию развития нестандартного визуально-пространственного мышления;

- уровни творческого портфолио (номинальный, респектный, преферентный) в

соответствии с уровнями ТОК (табл. 1).

Таблица 1 - Результаты текущего и промежуточного контроля качественных и количественных показателей субъективно-творческих и творческих достижений студентов_

Дискретные показатели контрольных работ и текущей аттестации «+ + +» 2 балла «+ + -» 1 балл «+ —» 0 баллов

Количественные показатели экзамена и зачета «отлично» «хорошо» «удовлетворительно»

Качественные показатели творческого портфолио кейс-задание ИРГР прикладная работа кейс-задание ИРГР кейс-задание ИРГР

Интегральный критерий развития нестандартного визуально-пространственного мышления студента 3 КРМ = £ (Ккм; Кдэ; Кпт) 1 Уровни сформированности ТОК

Высокий КРМ = 0,7 Продвинутый КРМ = 0,5 Пороговый КРМ = 0,3

Уровни творческого портфолио студента

Преферентный 19-21 баллов Респектный 14-18 баллов Номинальный 11-13 баллов

Уровни творческого портфолио студента, так же как и уровни компетенций, учитываются при итоговой аттестации: номинальный уровень - не более чем на оценку «хорошо»; респектный - не менее чем на оценку «хорошо»; преферентный - не менее чем на оценку «отлично» с перспективой поступления в магистратуру.

6. По результатам итогового тестирования студентов по методике СМИЛ (стандартизированный многофакторный метод исследования личности, по 13 основным и 18 дополнительным шкалам) выявлены:

- показатели уменьшения эмоциональной напряженности и тревожности, отражающие уровень стрессоустойчивости и адаптации, связанный с субъективно-творческими и творческими достижениями студентов;

- показатели интеллектуального коэффициента IQ, отражающие уровень сформированно-сти творческих компетенций и динамику развития инженерного мышления в процессе освоения общепрофессиональных и общетехнических дисциплин;

- показатели «шкалы зрелости», отражающие степень мотивации, рефлексии и профессиональной направленности студентов, связанных с перспективой дальнейшего профессионального роста.

Показатели, полученные на заключительном этапе экспериментальной работы, свидетельствуют о достижении эвристического уровня освоения инженерно-графических дисциплин и творческого уровня междисциплинарной поисково-исследовательской работы студентов с принципиально иным целеполаганием и результативностью формирующего процесса. Преподаватель, создающий новую педагогическую реальность творческого взаимодействия, выявляет и сохраняет тех одаренных студентов, которые составят элитный инженерный корпус России.

Ссылки:

1. Петрова Н.П., Котов С.В., Клушина Н.П. Современные образовательные технологии в высшей школе : учеб. пособие. Ростов н/Д., 2016.

2. Петьков В.А., Филоненко В.А. Проблема целевой направленности образования // Историческая и социально-образовательная мысль. 2016. № 51. С. 119-123.

3. Андрющенко С.И., Петьков В.А. Организация инновационной среды образовательного учреждения // Вестник Адыгейского государственного университета. Серия 3: Педагогика и психология. 2012. № 1. С. 145.

4. Розов Н.Х. Преподаватель - профессия на все времена // Высшее образование в России. 2014. № 12. С. 26-35.

5. Тхагапсоев Х.Г., Яхутлов М.М. Проблемы инженерного образования в современной России: методология анализа и пути решения // Там же. № 8-9. С. 27-36.

6. Розен А.Я. Зарубежные исследования по психологии познания. М., 2007.

7. Филоненко В.А., Петьков В.А. Моделирование процесса формирования умений профессиональной самоорганизации у будущих педагогов // Вестник Адыгейского государственного университета. Серия 3: Педагогика и психология. 2014. № 3 (143). С. 93-99.

8. Леонтьев А.Н. Философия психологии. М., 2003.

9. Петьков В.А., Филоненко В.А. Самоорганизация как условие профессионального роста конкурентоспособного специалиста // Вестник Армавирского института социального образования (филиала) РГСУ : сб. тр. конф. Армавир, 2014. С. 104-107.