О состоянии графической подготовки учащихся в школе с позиции информационного подхода

О СОСТОЯНИИ ГРАФИЧЕСКОЙ подготовки УЧАЩИХСЯ В ШКОЛЕ С ПОЗИЦИИ ИНФОРМАЦИОННОГО ПОДХОДА

Восприятие графической информации, графический образ, тезаурус, обучение.

Большое значение в подготовке будущих инженеров имеет их графическая компетентность. Значительная роль в ее формировании у студентов технических вузов принадлежит курсу начертательной геометрии. Опыт обучения студентов этому курсу показывает, что их готовность к усвоению из года в год падает. Причинами являются: снижение уровня знаний выпускников последних лет по дисциплинам естественнонаучного профиля, стремительный рост объемов научной информации, которую затруднительно осваивать при традиционных формах обучения.

Целью настоящей работы является анализ состояния графической подготовки школьников и обоснование использования ИКТ в учебном процессе студентов технических вузов с позиций информационного подхода [Пак, 2011, с.91].

Обучение — это приобретение новой информации для целесообразной деятельности. Процесс обучения напрямую зависит от состояния накопленной в памяти информации, опыта. Под информацией в рассматриваемом контексте будем понимать совокупность информационных образов объектов окружающего мира, их моделей и связанных с ними понятий. Формирование предметного тезауруса обеспечивается информационными процессами восприятия, запоминания и извлечения информации. Восприятие — это целостное отражение объектов и событий объективного мира при их непосредственном воздействии на органы чувств. Память — это нейронная система, в которой фиксируются связи между нейронами, обеспечивающие запоминание образов окружающего мира и его отдельных частей.

Запомненная информация в памяти образует определенную структуру из трех взаимосвязанных ансамблей: образов реальных объектов и событий, образов модельных их представлений и тезауруса (рис. 1).

Рис. 1. Структура запомненной информации в памяти

К примеру, в чувственной зоне памяти формируется образ реального объекта — «луна». Моделью это образа служит рисунок в виде окружности или шара. В понятийном тезаурусе (в символьной зоне памяти) формируются аудиальные и им соответствующие текстовые понятия: луна, круг и шар. В ансамбле модельных образов могут возникать образы несуществующих реальных материальных объектов. Например, знак «.» (точка). На их основе путем суперпозиции формируются модельные образы окружающего мира.

Извлечение информации — это формирование звукового (речь) или текстового (письмо) сообщения с помощью понятий тезауруса и моделей для вложения в него определенного смысла, связанного с образами реального мира. Обратно при восприятии неким приемником сообщения происходит декодирование модельно-по-нятийных знаков в образы реальных объектов и событий, обеспечивающих понимание (осознание, осмысление) этого сообщения.

Запоминаемые в памяти образы реального мира имеют чувственную природу, состоят из ощущений пяти модальностей, получаемых с помощью органов чувств. Среди них значительную роль играет зрение.

Значение зрительного восприятия как способа получения информации человеком от внешнего мира трудно переоценить. Мы ориентируемся в пространстве, потому что узнаем окружающие нас объекты, оцениваем их положение и определяем свое положение и отношение к окружению. Узнавание — это сравнение увиденного с образами объектов и их моделями, хранящимися в памяти человека. Чтобы понимать и быть понятым другими, тезаурусы людей должны содержать одинаковые понятия и, соответственно, модели и образы окружения, связанные с ними.

Накопление зрительных образов реальных объектов начинается с рождения, ребенок узнает мать, затем начинает узнавать окружающие его предметы.

К школьному возрасту у ребенка формируются определенное модельное представление об окружающем мире и примитивный понятийный тезаурус.

Задача школы - сформировать гармонически развитый тезаурус ученика, базовые образы окружающего мира и модельное их представление по различным областям человеческого знания.

Наполнение тезауруса зрительными образами происходит в процессе изучения различных учебных предметов. Проблема узнавания становится актуальной, когда человек начинает работать с графической моделью реального объекта или с моделью еще несуществующего объекта, что сегодня составляет основу инженерной деятельности.

В общеобразовательной школе дисциплинами, ответственными за формирование навыков работы с графическими моделями объектов, являются рисование, геометрия, черчение. Рисование в большей степени направлено на приобретение навыков реалистичного изображения объектов. Планиметрия и стереометрия как разделы геометрии предназначены соответственно для изучения изображений плоских геометрических объектов и простейших пространственных объектов по их произвольным параллельным и центральным проекциям. Целью изучения черчения является приобретение навыков чтения и оформления чертежа — плоской ортогональной проекционной модели пространственного объекта на взаимно перпендикулярные плоскости.

Таким образом, во время школьной графической подготовки, учащийся приобретает навыки работы с такими графическими моделями трехмерных объектов, как рисунок, геометрическая модель и чертеж. Каждая модель оказывает свое влияние на формирование тезауруса графических образов. В процессе работы с

рисунком объекта приобретаются навыки разделения цельного объекта на геометрические элементы (контуры, каркасы, ребра, вершины и т. п.), составляющие основу изображения объекта в геометрической модели. В последней трехмерный объект, представленный в виде каркаса, отображается по законам проецирования на плоскость. Знания методов проецирования являются теоретической основой для построения чертежа как графической модели объекта, на которой представлены несколько взаимосвязанных геометрических моделей одного объекта.

Уроки рисования учат ученика анализировать формы, цветовые решения и другие характерные особенности реально существующего объекта и находить их в графической модели.

Для восприятия геометрической модели объекта требуется специальная подготовка. В них уменьшается количество признаков, по которым можно узнать изображенный объект. Использование каркасного представления объекта в значительной степени усложняет процесс его узнавания. Более того, в геометрии мы часто сталкиваемся с изображением несуществующих объектов. К примеру, «точка», «линия», «плоскость» — основные базовые понятия геометрии, которые не имеют своего материального воплощения. «Текст» — графическое представление информационного сообщения. В нем мы видим не буквы, а содержательный смысл.

Изображение объектов, так же как и текст, может рассматриваться как размещенные на носителе точки. Точки сливаются в линии, линии объединяются в контуры и в конечном итоге мы узнаем в изображении объект.

Автор работы [Степаков, 1964, с.8] предложил выделить два вида зрительного узнавания: детальное рассмотрение и угадывание. Реальной границы между анализом и синтезом изображения им не выявлено, а наоборот, утверждается об их постоянном взаимодействии в процессе зрительного восприятия.

Проведенные авторами исследования (в форме тестирования и анкетирования) показали, что узнавание плоских геометрических объектов не вызывает трудностей для студентов технического университета. Прямоугольник, изображенный на чертеже, узнало 96 % опрошенных студентов первого курса, а круг (окружность)-82 %. Предположение о том, что на чертеже изображен трехмерный объект было очень редким: 14 % в прямоугольнике увидели параллелепипед или проекцию цилиндра и 32 % в окружности - шар или сферу.

Построение произвольной параллельной или центральной проекции трехмерного объекта рассматривается в курсе стереометрии при изучении простейших многогранников и тел вращения. Узнавание в плоской геометрической модели трехмерного объекта - задача, требующая более серьезной подготовки. В процессе ее решения необходимо абстрагироваться не только от носителя информации, но и учитывать сложные трансформации пространственной формы, которые она претерпевает при отображении на плоскость и затем при новой развертке пространственных характеристик объекта в образе, сформированном в сознании человека, для сравнения его с объектами тезауруса.

Рис. 2. Ортогональная проекция пирамиды

В изображенной на рис. 2 ортогональной проекции пирамиды 90 % опрошенных студентов узнали трехмерный объект.

Проблема опознания объемных объектов на примере многогранников по их проекционным изображениям анализируется в диссертационной работе И.А. Миро-ненко [Мироненко, 1984, с. 12]. Она выделяет две параллельные составляющие создания зрительного образа: субъектоцентрические и объектоцентрические. Первая составляющая зависит от субъекта, его оценки, суждения, самоотчета, реакции на форму и попытки найти по выделяемым субъективно характеристикам объекта соответствующие в тезаурусе образы из реального мира. Субъективная составляющая в значительной степени влияет на формирование зрительного образа, это подтверждают и наши наблюдения. Изображение, представленное на рис. 2, сформировало 17 различных зрительных образов у 146 опрошенных студентов.

Так как это изображение не однозначно определяет изображенный объект, правильными образами можно считать семь: пирамида — 75% респондентов, тетраэдр — 9 %, треугольная пирамида —4%, проекция пирамиды — 2 %, и одиночные ответы: пирамида в объеме, пирамида в пространстве, четырехгранник. Только один ответ, с нашей точки зрения, можно рассматривать с позиции детального рассмотрения объекта — это четырехгранник. Наблюдатель выделяет в объекте четыре плоских грани, все остальные зрительные образы объекта целостные, и в зависимости уже от субъективных особенностей наблюдателя пирамиде приписываются определенные свойства и она относится к окружению.

Задача узнавания изображенного на чертеже объекта требует еще больших умственных напряжений. Чтобы сформировать образ изображенного объекта, необходимо установить проекционную связь между всеми изображениями и, кроме того, знать все условности, используемые для упрощения построения чертежа. Это подтверждает тот факт, что по двум ортогональным проекциям параллелепипед не узнал ни один студент, а прямой круговой конус — 14 % респондентов. В основном вместо изображенных на чертеже трехмерных объектов опрошенные студенты узнавали плоские геометрические фигуры: в проекциях параллелепипеда видели два прямоугольника (71 %), а конуса — различные сочетания треугольников, окружностей и кругов (57 %).

Таким образом, следует констатировать, что у учащихся не в должной мере сформирован образный и модельный графические тезаурусы.

Для формирования у студентов младших курсов готовности к успешному освоению графических дисциплин целесообразно использовать на всех занятиях информационно-коммуникационные технологии. Сопровождение лекций должно происходить при наличии компьютерных презентаций и видеороликов с динамическими трехмерными объектами. На практических занятиях студентам необходимо использовать графические пакеты.

На основании вышеизложенного сделаем следующие выводы.

В процессе изучения школьных дисциплин графического цикла описанная преемственность в формировании образа объекта по его изображению нарушается. Правила построения чертежа в обычной общеобразовательной школе изучаются в 6-8 классах, а законы стереометрии - в 10-11 классах. Кроме того, отметим факт, что в настоящее время обучение рисованию и черчению в школе, как правило, проводится учителем художественно-графического профиля. В этой связи при обучении черчению преобладают нематематические основы формирования изображения.

На основании проведенного тестирования можно отметить, что формирование тезауруса графических образов учащихся в школе проходит при доминирующем

влиянии курса геометрии. Изображение объекта, построенного по правилам ортогонального проецирования на две взаимно перпендикулярные плоскости, чаще приводит к формированию в сознании двух независимых образов. У студентов первого курса наблюдается практически полное отсутствие синтеза целостного образа, изображенного на чертеже объекта, что свидетельствует о низком уровне преподавания курса черчения в школе. Положение обостряется еще тем фактом, что учебный предмет «Черчение» перестал быть обязательным для общеобразовательной школы.

Изменение ситуации с графической подготовкой учащихся в школе следует связать с построением учебного процесса, обеспечивающего непрерывность, преемственность и этапность формирования графического тезауруса ученика, согласно информационным процессам восприятия, запоминания и извлечения графической информации.

Для преодоления студентами трудностей освоения курса начертательной геометрии необходимы вводный модуль и непрерывное использование ИКТ для формирования и развития у них образного и модельного графического тезауруса.

Библиографический список

1. Мироненко И.А. Опознание объемных тел (на примере многогранников) [Электронный ресурс]: автореф. дис. ... канд. психол. наук. JL: ЛГУ им. A.A. Жданова, 1984. URL: http://www.childpsy.ru/dissertations/id/19122.php

2. Пак Н.И. О концепции информационного подхода в обучении // Вестник КГПУ им. В.П. Астафьева. 2011. № 1. С. 91-98.

3. Степаков В.Г. Анализ и синтез в процессе зрительного узнавания [Электронный ресурс]: автореф. дис. ... канд. психол. наук, 1964. URL: http://www.childpsy.ru/dissertati-ons/id/19752.php