Управление педагогическим процессом при обучении начертательной геометрии

Журнал «Научно-технические ведомости СПбГПУ» — один из лучших научных журналов России. Он имеет отличную печатную версию, но не имеет электронной версии в Интернете, такой, как, например, интернет-версия «Инженерно-строительного журнала» (см. выше). ХХ1-е столетие — век бурного развития информатики. Если в Интернете версии журнала нет, то эффективность статей его авторов может быть в масштабе страны ничтожна. Впереди у журнала «Научно-технические ведомо-

сти СПбГПУ» — полнотекстовая версия в Интернете. Предлагаю коллегам в новых условиях, когда появились Национальные исследовательские университеты и обсуждается новый закон «Об образовании», на примерах статей по своей специальности обсудить данную статью: «Как сейчас надо писать научно-технические статьи об инновациях».

Боголепов Игорь Ильич /. bogo lepov @т ail. ru 02 декабря 2010

УДК 378.147:514

И.Б. Афанасьева, Н.С.Иванова, И.С.Смирнова

УПРАВЛЕНИЕ ПЕДАГОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ ПРИ ОБУЧЕНИИ НАЧЕРТАТЕЛЬНОЙ ГЕОМЕТРИИ

Социальные и культурные преобразования, происходящие в нашей стране , постепенно привели к осознанию необходимости модернизации как общего, так и профессионального образования, к стимуляции поиска новой, адекватной современной ситуации, образовательной модели. Педагогика XXI века ориентируется на развитие и саморазвитие личности, на содействие ее становлению в системе культурных ценностей, правил и норм, отдаляясь тем самым от позиции формирования определенной жизненной позиции человека с использованием традиционных образовательных технологий.

Эти новые условия лежат в основе стремления раскрыть конкретное вещественное выражение современных тенденций развития высшего профессионального образования. Очевидно, что их воплощение находится в прямой связи с проблемой разработки соответствующих педагогических технологий, а также их грамотным и активным применением в профессиональной деятельности преподавателей вузов. Благодаря информационной революции XX века, усовершенствованию средств распространения информации, появились возможности знакомства с современными педагогическими и психологическими исследованиями, которые посвящены вопросам улучшения педагогического процесса.

Результаты исследований в области педагогической психологии и педагогики доказали, что применение личностно-ориентированных, когнитивных технологий обучения приводит не только к овладению системой знаний, к обогащению интеллектуального потенциала, но и развитию в процессе обучения таких профессионально-значимых качеств, как креативность, творческая инициатива и интеллектуальная саморегуляция [9].

В результате изменения стратегических ориентиров развития российской системы образования изменяются учебные и воспитательные цели образования, происходит переход от «зна-ниевой» парадигмы к«компетентностной», ведущей к формированию у учащихся знаний, умений и навыков, познавательных и личностных качеств, обеспечивающих их готовность к профессиональному самоопределению в современных условиях. В психологическом плане это означает, что с преимущественного развития предметно-обусловленных познавательных способностей учащихся акцент смещается на создание условий, необходимых для их интеллектуального воспитания.

Согласно современным педагогическим концепциям цель образовательного процесса — наращивание интеллектуальных ресурсов личности средствами учебной дисциплины. Следо-

вательно, образование наряду с познавательной функцией (передача системы научных знаний, методов научного познания и способов деятельности) должно реализовывать психологическую функцию (создание условий для формирования внутреннего мира личности с учетом психологических возможностей обучаемого).

Проанализировав современные исследования в области педагогики и психологии, а также собственный педагогический опыт, мы пришли к выводу, что построение учебного процесса будет целесообразным и эффективным при выполнении совокупности педагогических условий, в число которых входят:

управление педагогическим процессом; создание условий для актуализации интеллектуального потенциала студентов;

формирование мотивации к изучению учебной дисциплины (например, начертательной геометрии).

Теоретические проблемы управления познавательной деятельностью с психологических позиций разработаны в теории о поэтапном формировании умственных действий учащихся П.А. Гальперина, Н.Ф. Талызиной. Успешность обучения и формирования личностных качеств студе нтов зависит от уровня организации их учебно-познавательной деятельности.

Обогащение опыта студентов пространственными образами различных видов, а также развитие способности к конструированию, преобразованию пространственного образа — одна из важнейших задач и необходимая предпосылка успешного обучения начертательной геометрии. Учет психологических особенностей пространственных представлений и закономерностей их развития может качественно обогатить методику обучения, позволить более правильно и в короткие сроки решить конкретные, практические задачи. Методическим аспектам обучения геометрии, проблемам интеллектуального развития учащихся в процессе обучения циклу графических дисциплин посвящены труды К.А. Вольхи-на, В.А. Далингера, H.H. Зепновой, JI.H. Божен-ковой, В.В. Степаковой, М.В.Лагуновой, JI.A. Найниш, В.И. Якунина и др.

Управление педагогическим процессом

Гуманистическая направленность современной парадигмы образования обусловливает личностную ориентацию обучения. Проблема инди-

визуализации обучения требует специальной разработки учебного материала и способов его предъявления. Поскольку основным средством обучения начертательной геометрии являются задачи, то мы, проанализировав содержание дисциплины, применяем специальные учебные и геометрические задачи, являющиеся синтезом известных классификаций задач по Л.М. Фридману (предварительные, дидактические, познавательные, развивающие, прикладные) и по Л.Н. Ланде (алгоритмические, полуалгоритмические, эвристические, полуэвристические) [5, 8]. Разработаны также средства, с помощью которых осуществляется обучение их решению (алгоритмический, задачный подходы к обучению и соответствующие группе задач приемы) [1].

Одним из основных средств обучения решению задач является алгоритмический подход, т. е. обучение общему методу решения задач определенного класса (позиционных, метрических) посредством использования предписаний определенных типов в качестве моделей. Алгоритмический подход мы применяем:

для обучения различным способам переработки информации, реализуя моделирующую функцию предписаний;

как средство передачи управляющих функций преподавателя в руки самих студентов, реализуя управляющую функцию предписаний;

как один из способов представления информации, который может выбрать студент в соответствии со своими интеллектуальными предпочтениями.

В современной психолого-педагогической литературе существуют различные подходы к определению понятия «алгоритм» [5,6,8]. Под ним понимают систематизированный перечень тщательно дозированных и отобранных тем, объединяемых между собой и с соответствующими разделами других курсов определенной логической связью. В обучении начертательной геометрии мы рассматриваем алгоритм как систему изложения учебного материала, которая позволяет изучать его более эффективно. Постоянное использование в работе алгоритмов (общепринятых и однозначных предписаний, определяющих процесс последовательности преобразования исходных данных в результат) должно ориентировать студентов не на простое запоминание определенного плана и последовательности действий, а на понимание и осознание этой

последовательности и необходимости каждого ее шага [5].

Современные тенденции алгоритмизации обучения характеризуются выявлением и формированием наиболее существенных навыков, умственных действий учащегося, деятельность которого связана с организацией составления и использования алгоритмов и алгоритмических предписаний при решении задач (В.А. Далингер, В.М. Монаховидр.). Совокупность знаний, умений, навыков работы с алгоритмами формируется при изучении математики, начертательной геометрии, информатики [3,4,6]. Этим дисциплинам принадлежит ведущая роль в формировании алгоритмического мышления, воспитании умения действовать по заданному алгоритму и конструировать новые алгоритмы. В ходе обучения у учащихся систематически и последовательно формируются навыки умственного труда: планирование им своей работы, поиск рациональных путей ее выполнения, критическая оценка результатов.

В обучении начертательной геометрии необходимо решить сложную проблему оптимального соотношения алгоритмического и эвристического подходов к обучению. Алгоритмическая направленность обучения в данном случае выступает как мощный дидактический фактор. С точки зрения дидактики очень важно такое функциональное свойство алгоритмов и алго-

Рис. 1. Блок-схема, используемая при алгоритмическом подходе к обучению

ритмических предписаний, как средство управления мыслительной деятельностью учащихся (Л.Н.Ланда, Е.И. Машбиц, Н.Ф.Талызина). Как убеждает наш педагогический опыт, введение эвристических заданий целесообразно начинать примерно с пятой недели обучения, до этого — наиболее эффективны репродуктивные и алгоритмические методы обучения. На рис. 1 в качестве примера приведена блок-схема, используемая при алгоритмическом подходе к обучению. Применение подобных блок-схем адаптирует учебный материал к студентам с когнитивными стилями «полезависимость», «рефлективность».

Для управления учебно-познавательным процессом мы применяем систему вариативных заданий различной направленности и разных типов [3,4, 7].

1. Учебное задание может требовать реакции на внешнюю информацию или на ее репродукцию (запись, изображение, повторение), что приводит к механическому запоминанию, которое (как и механические навыки) зависит от числа повторений. При этом механическое повторение снижает интерес.

2. Задание на анализ предусматривает преобразование воспринятой информации. При этом запоминание становится логическим, а навыки — осознанными. Тут могут возникать эмоции успеха, регулирующие интерес.

3. При ориентации учебного задания на конкретизацию и синтез изученные положения студенту приходится применять в новых условиях.

4. Задания, требующие обобщения, выявления закономерностей, предусматривают решение задач разных классов и приводят к систематизированному запоминанию, при этом навыки могут достигать уровня умственных действий, обогащать опыт личности.

5. Задание, требующее классификации, предусматривает реферирование источников, составление обзоров. Запоминание здесь может быть систематизировано, навыки — осознанные или на уровне умственных действий.

При обучении начертательной геометрии студенты опираются на вспомогательные семиотические системы: эпюры, чертежи и другие графические изображения, которые облегчают понимание. У студентов технических вузов в этом вопросе преимущество: они всегда могут получить и дать ответы невербально (графически). На рис. 2 приведены в качестве примеров схема решения за-

Я ) Задача: Преобразовать плоскость общего положения в проецирующую

а (а \\Ь), а — пл. общ, положения

а, Ь — общее положение

Анализ

Дополнительное построение

И!т-

/п а,Ь

б)

а!^

Рис. 2. Схема решения задачи (а) и информационная схема (б), используемые для запоминания учебного материала

дачи и информационная схема, которые используются для облегчения запоминания учебного материала. Их использование наиболее эффективно для учащихся с визуальным стилем кодирования информации и иностранных учащихся.

Для обогащения субъектного опыта студентам необходимо предоставить возможность выбора всех компонентов учебно-познавательной деятельности, в том числе построения индивидуальной образовательной траектории — персонального пути реализации личностного потенциала каждого учащегося в образовании [10].

С целью повышения уровня метакогнитив-ной осведомленности (знания о собственных интеллектуальных возможностях) мы включаем в учебный процесс общие сведения: об устройстве научных знаний, об особенностях разных методов познаний, об определенном проявлении интеллектуальной деятельности. Актуализация интеллектуального потенциала студента предполагает не только усвоение знаний «о том, что» или «о том, как», но и знаний «о том, какой Я». Знание собственных интеллектуальных особенностей — полезный инструмент для развития интеллектуальных сил личности. Для того чтобы студенты могли достаточно быстро почувствовать эффект усиления того или иного интеллектуального свойства (например, в виде увеличения объема запоминания при опоре на смысловые связи, большей легкости запоминания геометрических

понятий при использовании образов, превращения «сложной» задачи в «простую» и т. п.), мы предлагаем учащимся в процессе обучения различные мнемотехники, простейшие процедуры интеллектуальной самодиагностики и т. п. Предполагается, что и при проработке собственно геометрического материала проявления метакогни-тивной осведомленности будут закрепляться и использоваться.

Созданию условий для развития у студентов метакогнитивной осведомленности могут способствовать задания, которые знакомят учащихся с методами и основаниями математической, геометрической деятельности, правилами продуктивного мышления при решении геометрических проблем, а также дают возможность осуществить самооценку успешности в изучении начертательной геометрии, оценить свои сильные и слабые интеллектуальные качества.

По нашему мнению, перечисленные средства позволяют преподавателю организовать управление познавательной деятельностью студентов на всех этапах учебного познания.

Создание условий для актуализации интеллектуального потенциала студентов

Решение данной проблемы лежит в области организации образовательной среды — насыщенной, вариативной, ориентированной на различные познавательные склонности и стили [7,9].

На рис. 3 приведены примеры решения двух задач на одну и ту же тему (построение линии, принадлежащей сферической поверхности). Задачи ориентированы на различные индивидуально-типологические особенности студентов. На рис. 3, а представлена задача, соответствующая когнитивному стилю «импульсивность». В основе решения лежит операция синтеза, она обращена к ментальным репрезентациям (динамическим и статическим) геометрического образа. Ее решение предполагает минимум графических построений, время решения ограничено. В силу этих условий она представляет трудность для рефлективных учащихся. Наличие элемента трудности — один из важнейших факторов развития интеллектуальных умений при рациональном управлении учебно-познавательной деятельностью студентов. Решение подобных задач также предполагает развитие таких умений, как умение делать выбор в условиях ограниченного времени и множества альтернатив.

На рис. 3, б приведена задача, адекватная когнитивному стилю «рефлективность». Ее решение подразумевает анализ (выведение следствий из требований задачи), сосредоточенность на построении алгоритмической части определителя, тщательность при выведении результата. Спрогнозировать результат построения студенты еще

Уу

! ГП2

1

Рис. 3. Задачи на потроение линии сферической поверхности, ориентированные на «импульсивный» (а) и «рефлексивный» (б) когнитивные стили

не могут, так как им не хватает объема знаний и достаточного уровня развития пространственных представлений. Для обладателей стиля «импульсивность» задача представляет трудность, поскольку для ее решения им приходится делать над собой усилие — работать в нехарактерных для них условиях (детальная проработка построений и невозможность представить конечный результат). Именно это и определяет развивающий, когнитивный аспект задачи.

Для актуализации интеллектуального потенциала учащихся нами разработана система вариативного дидактического обеспечения, одни элементы которой соответствуют основным когнитивным стилям студентов и служат основанием для обеспечения комфортного режима умственного труда, другие — не соответствуют и, тем самым, призваны развивать гибкость интеллектуального поведения учащихся. Внедрение в практику обучения указанной системы дидактического обеспечения адаптирует учебный процесс к индивидуально-типологическим особенностям студентов и позволяет эффективно управлять учебно-познавательной деятельностью [7].

Учет психологических закономерностей процесса образования понятий при обучении мы реализуем посредством специального конструирования учебной информации; задания своим психологическим адресатом имеет определенные компоненты понятийного мышления (правда, все задания в разной степени взаимопересекаются в психологическом плане) и подразделяются на следующие группы:

1. Задания на формирование способности к словесно-образному переводу (перевод геометрической информации с языка знаково-символи-ческого — геометрического, математического — на язык геометрических образов, проекционных моделей, схем и т. п.). В данном случае речь идет не столько о развитии образной формы репрезентации геометрического знания, сколько о возможности одновременной работы двух основных субъективных систем восприятия и переработки информации — знаковой и визуальной.

2. Задания на выделение признаков усваиваемого понятия, ориентирующие студента на выявление множества возможных признаков, их дифференциацию, соотнесение различных признаков по степени значимости и обобщенности, систематизацию наиболее существенных при-

знаков в условиях изучения положительных и отрицательных примеров понятия.

3. Задания на развитие основных мыслительных операций, лежащих в основе образования понятий: анализ, синтез и обобщение, сравнение, конкретизация и абстрагирование. Владение мыслительными операциями (по Ж. Пиаже) позволяет выявлять отношения между объектами мысли, что существенно расширяет субъективное пространство осмысления содержания изучаемых понятий.

4. Задания на подключение индивидуального опыта учащихся. По мнению Дж. Брунера, образование понятий происходит в структуре индивидуального опыта через основные формы презентации реальности в сознании человека — действие, чувственное впечатление и знаковый символ. Взаимодействие индивидуального опыта и изучаемых научных знаний приводит к появлению «личностного знания», поскольку под влиянием научного знания происходит артикулирование и обогащение индивидуального опыта личности, а многообразие впечатлений оказывает активное влияние на процесс формирования понятий.

Процессу актуализации и развития познавательного опыта студента способствуют задания, позволяющие выстраивать субъективный образ содержания понятия. В данном процессе, согласно М.А. Холодной, присутствуют следующие основные фазы [9]:

1) мотивация — создание условий для осознания учащимися необходимости нового способа описания своего предыдущего опыта;

2) категоризация — постепенный рост обобщенности визуальных и знаково-символических репрезентаций исходного понятия, обеспечивающий индуктивное движение мысли студента;

3) обогащение — накопление и дифференциация опыта оперирования изучаемым понятием, расширение области и ракурсов его осмысления;

4) перенос — применение усваиваемого понятия в различных контекстах;

5) свертывание — экстренное формирование понятийной структуры студента путем реорганизации всех сведений об исходном понятии («квинтэссенция» субъективного образа понятия).

Очень важным для будущего инженера является также умение сворачивать и разворачивать информацию, представленную невербально (графически).

Методические приемы для выполнения поставленной задачи лежат в области организации образовательной среды. Групповая учебная деятельность в режиме диалога, обучающей дискуссии, совместного поиска решения поставленной проблемы, коллективно распределенной деятельности, а также коллективное обсуждение стратегий решения учебных задач разного типа, введение заданий открытого типа ит. п., несомненно, позволяет оптимизировать индивидуальный учебный процесс для каждого студента в сотрудничестве с другими участниками процесса учебной деятельности [10].

Формирование мотивации к изучению начертательной геометрии

Нестандартные ситуации и новая деятельность человека характеризуются высоким уровнем неопределенности (когнитивный уровень, охватывающий мысли) и тревожности (аффективный уровень, охватывающий эмоции) [2]. Психологическая реакция студентов на новую образовательную деятельность, в частности на обучение начертательной геометрии, — утрата чувства уверенности в себе, в своих интеллектуальных возможностях. «Медвежью услугу» оказывают первокурсникам родители и старшие товарищи, рассказывая, как они сами «мучались с этой начерталкой». Совокупность негативных реакций и предвзятое отношение к дисциплине порождает целый комплекс психологических проблем, которые необходимо разрешить для эффективного обучения.

Преодоление характерных психологических состояний в образовательной ситуации имеет свои закономерности: для снижения уровня неопределенности необходимы поиск и получение информации, а для снижения уровня тревожности необходимо снижение напряженности. С этой целью при обучении начертательной геометрии мы дополняем дидактическое обеспечение новой информацией: в учебный процесс вводим элементы истории дисциплины; обосновываем значимость начертательной геометрии как базиса геометро-графических дисциплин, как профессионально-обусловленного норматива, позволяющего осуществить систематизацию понятий, их взаимосвязей и последовательности изложения, а также обеспечить графическую грамотность; рассматриваем логическую взаимосвязь геометрии с другими изучаемыми дис-

циплинами — инженерной графикой, теорией механизмов и машин, курсом «Детали машин» и др. — с позиций целостного, многоуровнего процесса, системно развивающего фундаментальные знания и профессионально-значимые умения по мере обогащения познавательных возможностей и формирования графической культуры.

Подобные меры способствуют смене психологической установки студента «Я никогда не пойму» на новую — «Я хочу и могу понять», формируя мотивацию к освоению дисциплины как базису графической культуры и одной из основных составляющих профессиональной компетентности специалиста. Мы считаем, что успешное формирование графической грамоты требует соблюдения следующих педагогических условий: организации целостного восприятия графических изображений; обучения приемам графической деятельности; формирования первоначальных графических представлений, знаний и умений по чтению графических изображений.

Перед высшей школой стоит задача подготовки специалистов, способных к внедрению новейших технологий в проектную и практическую де-

ятельность. В образовательных стандартах высшего профессионального образования определен круг задач, к решению которых должен быть готов выпускник вуза. В области инженерной деятельности к их числу относятся проектировочные, технологические, исследовательские задачи, в процессе решения которых широко используются графические средства (чертежи, рисунки, схемы и т. п.). Как в профессиональной, так и личной жизни молодого человека необходимы также самоактуализация, развитие регулятивных, прогностических, рефлексивных, оценочных и аналитических способностей. Выпускнику вуза необходимо стать активным субъектом профессиональной деятельности, способным самостоятельно определять стратегию, тактику и характер действий, а также принимать на себя ответственность за результат.

Мы считаем, что обеспечение совокупности педагогических условий, позволяющих эффективно управлять процессом обучения, — это база для повышения качества образования и формирования необходимых профессионально-значимых умений будущего специалиста.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Афанасьева, И.Б. Учет когнитивно-стилевых особенностей студентов в обучении [Текст] / И.Б. Афанасьева // Известия РГПУ им. А.И. Герцена,- 2009, № 105,- С. 60-65.

2. Елизарова, Г.В. Инновации и сопровождающие их психологические состояния [Текст] / Г.В. Елизарова // Вестник РГПУ им. А.И. Герцена,- 2008. №1 (51).- С. 18-22.

3. Гусев, В.А. Психолого-педагогические основы обучения математике [Текст] / В.А. Гусев,— М.: Изд-во «Вербуй», Изд.центр «Академия», 2003.— 267 с.

4. Лагерев, В.В. Актуальные вопросы методики преподавания начертательной геометрии и черчения в техническом вузе |Текст| / В.В. Лагерев,— М.: Русь, 1990,- 48 с."

5. Ланда, Л.Н. Алгоритмизация в обучении |Текст| / Л.Н. Ланда,— М.: Просвещение, 1966.— 522 с.

6. Применение алгоритмов в качестве средства управления познавательной деятельностью учащихся / Под ред. Б.В. Ершова, Б.Н. Пузанова,— М.: Педагогика, 1972,— 118 с.

7. Фокин, Ю.Г. Психодидактика высшей школы: психолого-дидактические основы преподавания [Текст| / Ю.Г. Фокин,— М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000,— 424 с. (Серия «Педагогика в техническом университете»),

8. Фридман, Л.Н. Теоретические основы обучения математике [Текст]: Пособие для учителей, методистов и пед.вузов / Л.Н. Фридман,— М.: МПСИ; Флинта, 1998,- 224 с.

9. Холодная, М.А. Когнитивные стили: О природе индивидуального ума |Текст] / М.А. Холодная,- СПб.: Питер, 2004,- 384 с.

10. Хуторской, A.B. Современная дидактика |Текст| / A.B. Хуторской,— СПб.: Питер. 2001.— 544 с.