Повышение эффективности базовой геометро-графической подготовки в техническом вузе

Казанский педагогический журнал. 2015. №4

УДК 378

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ БАЗОВОЙ

ГЕОМЕТРО-ГРАФИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ В ТЕХНИЧЕСКОМ ВУЗЕ Е.В. Усанова

Аннотация. Расматриваются приемы интенсификации и повышения качества базовой геометро -графической подготовки с применением графических средств представления обучающей информации. Системное квантование и когнитивная визуализация информации в структурно-логических схемах развивают визуальное мышление студента. Электронные образовательные ресурсы на базе графических средств создают предпосылки для персонализации обучения, повышая эффективность базовой геометро-графической подготовки в аудиторной и самостоятельной работе студента.

Ключевые слова: геометро-графическая подготовка, системное квантование, когнитивная визуализация, структурно-логические схемы, визуальное мышление.

IMPROVING THE EFFICIENCY OF THE BASE

GEOMETRY - GRAPHIC PREPARATION IN TECHNICAL UNIVERSITIES

E.V. Usanova

Abstract. Intensification techniques are risen, and improve the quality of basic geometry, graphic preparation with graphic presentation as training information. Sis-dark quantization and cognitive visualization of information in structurally-logic schemes develop visa-cial thinking of students. Electronic educational resources on the basis of graphic tools create the preconditions for the personalization of learning, improving the efficiency of the basic geometric and graphic training in classroom and independent work of students.

Keywords: geometric-graphic preparation, system quantization, cognitive visualization, structural logic, visual

thinking.

В качестве инструментов повышения эффективности (интенсификации, качества, экономичности) решения образовательных задач геометро-графической подготовки выступают графические информационные технологии и системы, составляющие современное ядро учебно-методического обеспечения [3, с.104]. Их активная роль обусловлена тем, что, в сравнении с традиционными учебно-методическими средствами, современные CAD-системы и электронные обучающие ресурсы (ЭОР), большую долю которых составляют графические, виртуальные, анимационные модели, обеспечивают новые возможности и гораздо более высокое качество. Важным компонентом компетенций современной проектно-конструкторской деятельности с их применением становится формирования визуальной культуры студентов на основе высокодифференцированных подвижных пространственных представлений. В современной проектноконструкторской деятельности роль пространственных представлений, образного мышления стала сопоставимой с аналитическим мышлением.

Традиционно техническое образование в России было ориентировано на точные, математические дисциплины с преобладающим развитием вербально-логического, аналитического, т.е. левополушарного мышления. Вместе с тем, в современном отечественном техническом образовании уже признается важная роль, которую играют в мышлении зрительные образы.

В базовой геометро-графической подготовке это связано, с одной стороны, изменениями в строении графической деятельности при переходе на компьютерное 3D-моделирование, с другой - с необходимостью освоения возрастающих объемов во многом новой обучающей информации, оптимальным приемом концентрации которой является графическое представление.

Сжатие обучающей информации в графический вид обладает гораздо большей информационной ёмкостью, чем текст и способно интенсифицировать обучение, влияя на скорость восприятия и осознанного распознавания и понимания информации. Интенсификация учебно-познавательной деятельности при применении графических средств возможна за счет ориентации не

1

Казанский педагогический журнал. 2015. №4

только на ее усвоение, но и на приемы усвоения, на способы мышления, «позволяющие увидеть связи и отношения между изучаемыми объектами, а значит, связать отдельное в единое целое» [2, с.145]. Методологически, технология использования графических средств представления информации в геометро-графической подготовке основывается на принципах системного квантования и когнитивной визуализации [2, с.146]. Системное квантование вытекает из специфики мыслительной деятельности и учитывает то, что большой объем обучающего материала, представленный систематизировано, в сжатом (укрупненном) виде с выделением смысловых опор, способствует эффективному запоминанию. Когнитивная визуализация основана на том, что эффективность усвоения повышается, если графические средства представления осуществляют не только иллюстративную, но и когнитивную функцию, то есть используют когнитивные графические учебные элементы (приемы, техники), формирующие также и качество мышления.

Предметом изучения в геометрографической подготовке являются пространственные формы. При этом память должна хранить целостный образ модели и аналитико-синтетическая деятельность здесь приобретает иной, более динамичный характер. В предметно-манипулятивных преобразованиях в 3D-моделировании возрастает роль не просто пространственных представлений, а динамичного мышления пространственными образами. У обучаемых, при этом, с помощью различных процедур формообразования в процессе 3D-моделирования, формируются сугубо личностные компоненты знаний (каждый человек формирует приемы подсознательной умственной деятельности по-своему). В базовой геометро-графической подготовке она проявляется в работе с CAD -системами, когда обучаемые с помощью различных процедур формообразования обретают новые знания, развивая в учебной деятельности пространственное мышление. Этот процесс опирается на интуитивный, правополушарный механизм мышления и сами эти знания в существенной мере носят личностный характер. Поэтому выделение когнитивной функции компьютерной графики в базовой геометро-графической подготовке имеет большое значение для развития образного мышления, что чрезвычайно важно для будущего технического специалиста и

способствует интеллектуализации процесса получения знаний.

Для работы в CAD-системах современных наукоёмких производств, кроме того, требуются профессиональные качества, позволяющие быстро и точно обрабатывать и передавать значительное количество информации, следовательно, визуализация становится доминирующим инструментом коммуникаций в проектно-конструкторской деятельности. Эффективность передачи и усвоения визуальной информации является не только одним из необходимых профессиональных качеств специалиста в области проектно-конструкторской деятельности, но и важнейшим средством коммуникации специалистов различных областей деятельности на всех этапах жизненного цикла изделия в условиях информатизации производства.

С возрастанием обучающих информационных потоков необходимы адекватные способы их восприятия, обработки и передачи. Наиболее предпочтительными и эффективными для этих целей в базовой геометро -графической подготовке, безусловно, являются графические средства представления информации. При представлении содержательной (декларативной) части базовой подготовки графическими средствами представления, в основном, реализуется иллюстративная функция компьютерной графики. Она обеспечивает поддержку логического мышления, подкрепляет, иллюстрирует мысль, свойства изучаемого объекта или процесса в данной предметной области в виде графической информации с использованием пиктографических или идеографических знаковых систем. Но различия между иллюстративной и когнитивной функциями графических средств достаточно условны: одни и те же формы представления информации в разных обучающих ситуациях могут иметь, как иллюстративное, так когнитивное значение. Важным здесь является обеспечение оптимального баланса образного и информационно - логического способов обучения, выявление основных факторов, способствующих повышению качества учебного процесса.

Мышление посредством визуальных операций - визуальное мышление, умение выражать свои идеи с помощью графического языка, является необходимым профессиональным умением в работе с графическими образами: учиться восприятию и анализу

2

Казанский педагогический журнал. 2015. №4

графических образов современному инженеру просто необходимо. Способность использовать информацию, представленную в графическом виде, извлекать из нее смысл, интерпретировать ее - одна из важнейших составных частей профессиональной деятельности технического специалиста во всех областях знаний. Она составляет его визуальную грамотность, позволяющую читать смысл, заложенный в графическом изображении. Обладая ею, специалист получает возможность воспроизводить и анализировать образы с помощью визуальных средств отображения (в том числе и компьютерных) на основе имеющихся знаний, использовать приемы творческой импровизации, воплощать свои идеи в изобразительной, технической или художественной графике.

Благодаря визуальной грамотности студент одновременно развивает зрительные анализаторы, восприятие, воображение, мышление, в том числе эмоции и психику. В этой связи применение графических средств в базовой геометро-графической подготовке должно осуществляться с учетом психолого -эргономических особенностей усвоения визуальной информации [5, с.26]. При структурировании, систематизации обучающей информации в графическом виде, выделении главных логических компонентов, работает логическая (смысловая) память, основанная на установлении в запоминаемом материале смысловых связей: эффективность ее в 20 раз выше, чем механической [6, с.61]. При передаче информации с помощью графики, в том числе с помощью мультимедиа, время на процессы ее восприятия - распознавания сокращается приблизительно в 3 ^7 раз [1, с. 142].

С информатизацией учебной деятельности модели представления учебного материала в структурированном виде (логические, продукционные, фреймовые, семантические: графы, схемы и др.) позволяют быстрее и качественнее усваивать новые системы понятий и способы действий. Приоритеты в смысле выбора форм передачи информации, необходимо выбирать по принципу доминирующего ее восприятия отдельным индивидуумом или однородной в смысле восприятия группой. В педагогической практике

известны и широко используются многие техники визуального структурирования, обусловленные особенностями и свойствами знаний различных предметных областей и направленные на дидактические цели их эффективного освоения. Это опорные схемы и различные типы диаграмм и графов: fishbone - диаграммы Исикавы, causal chains - каузальные цепи, roadmaps - «стратегические» (дорожные) карты, spiders - лучевые схемы-пауки, ассоциативные mind mapping - ментальные карты памяти и др.

С позиций когнитивного подхода в базовой геометро-графической подготовке целесообразно использовать классические структурно-логические схемы (СЛС) с фреймами, т.к. в данной предметной области с их помощью можно обеспечить наибольшую информационно-смысловую емкость, интегра-тивность и универсальность. Систематизация и визуальное отображение учебной информации с помощью структурно-логических схем основывается на выявлении существенных связей между опорными элементами знания и аналитико-синтетической деятельности при переводе вербальной информации в невербальную (образную), на синтезировании целостной системы элементов знания [4,с.177].

Структурно-логические схемы, располагая опорные элементы содержания и выделяя логические и преемственные связи между ними, опираются на структуру и ассоциативные связи, характерные для долговременной памяти человека [6,с.88,89]. Они выполняют функцию объединения опорных понятий в определенную систему и, будучи связанными ею, раскрывают структуру содержания знания, его задачи и направления развития. При этом понимание и осмысление нового знания приходит тогда, когда мозг сравнивает и находит опору в прежних знаниях и представлениях.

Фрагмент оформления СЛС с фреймами в базовой геометро-графической подготовке с комплексным применением CAD-систем и графических средств представления обучающей информации, выполненный на базе инструментов «HyperMethod IBS» представлен на рис.1.

3

Казанский педагогический журнал. 2015. №4

Рисунок.1. Оформление СЛС в модуле «Изображения на чертеже»

Элементы активных СЛС вызываются на экран по мере углубления в освоение учебного модуля, при этом всплывают фреймы с необходимой конкретному пользователю степенью детализации. Графические образы на экране, выполненные в цвете, в сочетании со словом, направленностью на долгвременное запоминание вызывают более активную, сложную мыслительную деятельность, делая смысловое запоминание содержания более экономным, ёмким и продуктивным. Наилучшее запоминание

Литература:

1. Душков Б.А. Основы инженерной психологии: учеб. пособие / Б.А. Душков, Б.Ф. Ломов, В.Ф. Рубахин, Б.А.Смирнов; под ред. Б.Ф. Ломова. - М.: Высш. Школа, 1977. - 335 с.

2. Лаврентьев, Г.В. Инновационные обучающие технологии в профессиональной подготовке специалистов: учебное пособие: в 3ч. -2-е изд. доп. / Г.В. Лаврентьев, Н.Б. Лаврентьева, Н.А. Неудахина. - Барнаул: Изд-во Алт. ун-та, 2009. -Ч.2. - 232 с.

3. Левина Е.Ю. Научно-методическое обеспечение информационно-логического управления образовательным процессом в вузе / Левина Е.Ю. //

информации фиксируется при 5 ^30 повторениях (индивидуально), распределенные во времени они оказываются более эффективными, чем одновременные (закон А. Йоста).

Таким образом, ЭОР на базе графических средств представления информации создают предпосылки эффективной персонализации обучения, повышая эффективность базовой геометро-графической подготовки в аудиторной и самостоятельной работе студента.

Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2014.- № 2 (21). - С. 104-107.

4. Монахова Г.А., Монахов Д.Н. Визуализация учебной информации в образовательном процессе / Г.А. Монахова, Д.Н. Монахов // Электронная Казань-2012: материалы четвертой Международной научно-практической конференции (24-26 апреля 2012 г.). - Казань: издательство «ЮНИ-ВЕРСУМ», 2012. - С. 177-181

5. Роберт И.В. Методология информатизации образования // Сборник трудов XXI-ой Международной конференции-выставки «Информационные технологии в образовании»: в 5 ч. - М.: Издательский отдел факультета ВМК МГУ им. М.В. Ломоносова, 2011. - Ч.1. - С.22-36.

4

Казанский педагогический журнал. 2015. №4

6. Столяренко, Л.Д. Психология и педагогика для технических вузов: серия «Высшее образование». / Л.Д. Столяренко, В.Е. Столяренко.— Изд. 2е, перераб. и доп. — Ростов н/Д: «Феникс», 2004. — 512 с.

References:

1. Dushkov B.A. Osnovy inzhenemoj psihologii: ucheb. posobie / B.A. Dushkov, B.F. Lomov, V.F. Rubahin, B.A.Smirnov; pod red. B.F. Lomova. - M.: Vyssh. Shkola, 1977. - 335 s.

2. Lavrent'ev, G.V. Innovacionnye

obuchajushhie tehnologii v professional'noj podgotovke speciali-stov: uchebnoe posobie: v 3ch. -2-e izd. dop. / G.V. Lavrent'ev, N.B. Lavrent'eva, N.A. Neudahina. - Barnaul: Izd-vo Alt. un-ta, 2009. -Ch.2. -232 s.

3. Levina E.Ju. Nauchno-metodicheskoe

obespechenie informacionno-logicheskogo upravlenija obrazova-tel'nym processom v vuze / Levina E.Ju. // Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo

jenergeticheskogo universite-ta. 2014. № 2 (21). S. 104-107.

4. Monahova G.A., Monahov D.N. Vizualizacija uchebnoj informacii v obrazovatel'nom processe / G.A. Monahova, D.N. Monahov // Jelektronnaja Kazan'-2012: materialy chetvertoj Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii (24-26 aprelja 2012 g.). -Kazan': izdatel'stvo «JuNIVERSUM», 2012. - S.177-181

5. Robert I.V. Metodologija informatizacii

obrazovanija // Sbornik trudov XXI-oj Mezhdunarodnoj konferencii-vystavki

«Informacionnye tehnologii v obrazovanii»: v 5 ch. -M.: Izdatel'skij otdel fakul'-teta VMK MGU im. M.V. Lomonosova, 2011. - Ch.1. - S.22-36.

6. Stoljarenko, L.D. Psihologija i pedagogika dlja tehnicheskih vuzov: serija «Vysshee obrazovanie». / L.D. Stoljarenko, V.E. Stoljarenko.— Izd. 2-e, pererab. i dop. — Rostov n/D: «Feniks», 2004. — 512 s.

Сведения об авторе:

Усанова Елена Владимировна (г. Казань, Россия), старший преподаватель кафедры машиностроения и инженерной графики, Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева, e- mail: shatcillo@mail.ru

Data about the author:

Usanova E.V. (Kazan, Russia), a senior lecturer in mechanical engineering and engineering graphics, Kazan National Research Technical University named after A.N. Tupolev, e- mail: shatcillo@mail.ru

5