Качественная графическая подготовка студентов - залог профессионализма будущих инженеров

ВЕСТН. МОСК. УН-ТА. СЕР. 20. ПЕДАГОГИЧЕСКОЕ ОБРАЗОВАНИЕ. 2008. № 4

Л.Ф. Варламова

КАЧЕСТВЕННАЯ ГРАФИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА

СТУДЕНТОВ - ЗАЛОГ ПРОФЕССИОНАЛИЗМА

БУДУЩИХ ИНЖЕНЕРОВ

В настоящее время в России возрастает заинтересованность общества в подготовке инженерных кадров по целому ряду технических и технологических специальностей. В качестве важнейшей задачи перед высшими и средними специальными заведениями поставлена задача дальнейшего повышения качества профессиональной подготовки студентов. Это предполагает широкопрофильную подготовку будущих специалистов и комплексный характер овладения современными теоретическими и прикладными знаниями, умение применять полученные знания на практике, владение необходимыми навыками в смежной области.

Специалист с высшим образованием, но без знаний и навыков получать и обрабатывать графическую информацию, может оказаться некомпетентным в профессиональной деятельности.

Подготовленность студентов к графической деятельности определяется комплексом приобретенных ими в процессе обучения знаний, умений репродуктивной и творческой деятельности, которые в будущем определяют их успешную профессиональную деятельность. Будущий инженер должен обладать высоким уровнем общего и технического интеллекта, хорошо развитым пространственным мышлением, иметь высокий уровень теоретических знаний в области профессиональной деятельности.

В системе подготовки специалистов инженерных специальностей одно из основных мест занимают учебные дисциплины "Инженерная графика" и "Начертательная геометрия". Они способствуют развитию у будущего инженера пространственного представления, логического и конструктивного мышления, способностей к анализу и синтезу.

Многие исследователи доказали необходимость обучения человека с детских лет создавать в своем воображении мысленные образы, внимательно рассматривать эти образы как целиком, так и по частям, выполнять над ними различные действия — перемещать, поворачивать, трансформировать и т.д. Б.Г. Ананьев пишет: "Формирование пространственных представлений является важным разделом умственного воспитания и политехнического обра-

Варламова Лариса Федоровна — старший преподаватель кафедры инженерной графики инженерно-технического факультета Якутского государственного университета имени М.К. Аммосова.

зования обучающихся, так как способствует развитию у студентов пространственного мышления, способности к конструктивно-технической деятельности и этим готовит обучающихся к жизни, труду, успешному продолжению дальнейшего образования"1.

Хорошо развитое пространственное представление и воображение являются необходимыми условиями успешного усвоения многих учебных дисциплин. А дисциплины "Начертательная геометрия" и "Инженерная графика" своим содержанием предъявляют высокие требования к уровню развития пространственных представлений.

Многие исследователи, в частности А.Э. Дзене, отмечают, что формирование пространственных представлений есть сложное образование, состоящее из динамических систем: структурной, функциональной и информационной2. Различная информация, подлежащая переработке и представленная в виде графических изображений, словесных или символических описаний форм и размеров пространственных объектов, их взаимосвязей, является элементами структурной системы. Восприятие, переработка, хранение и воспроизведение в виде пространственных образов воспринятой информации относятся к функциональной системе. Структуру функциональной системы составляют зрительные и слуховые анализаторы, соответствующие ассоциативные поля коры головного мозга и активная деятельность самого студента. Информационная система представляет собой множество пространственных образов — символов, хранящихся в головном мозге человека. Управлять формированием образов можно только посредством управления теми действиями, с помощью которых они формируются. Для успешного и оптимального управления развитием пространственных представлений А.Э. Дзене предлагает определить: во-первых, до какого уровня должны быть сформированы пространственные представления, во-вторых, исходное состояние управляемой системы, т.е. обучаемого3.

Содержание образования является одним из основных средств развития личности, формирования профессиональной культуры будущего специалиста. Как показывает практика преподавания графических дисциплин в вузе, формирование навыка пространственно-образного мышления студентов, которое является длительным и регулярным процессом, следует начинать со школьной скамьи.

Проблема довузовской подготовки по геометрии и черчению весьма острая, это показывают проводимые нами экспериментальные исследования по выявлению конструктивных, структурно-содержательных и функциональных особенностей пространственного мышления студентов, поступивших на 1-й курс. Для этого мы подобрали задания, составленные на основе внеучебного материала

по невербальному тесту Равена и восьмому субтесту теста Амтхауэ-ра. Тест Равена (60 матриц) требует от испытуемого восприятия заданных матрицей пространственных фигур и оперирования ими путем мысленного сравнения, комбинаций. Восьмой субтест Амт-хауэра рассчитан на создание образов трехмерных фигур на основе их плоскостных изображений и оперирования ими4. Для этого использовали 20 заданий. Требования к выполнению экспериментальных заданий были для всех одинаковыми. Задания должны были решаться только в уме, никакие вспомогательные средства не использовались, дополнительных разъяснений не давалось.

На основе выполненных заданий нами выявлены общие и специфические черты пространственного мышления студентов разного уровня.

Студенты высокого уровня сформированности пространственных представлений легко создавали пространственные образы и подходили к этому аналитически, сукцессивно, рационально, с учетом предъявляемых требований. Форму, величину, пространственные соотношения они выделяли одинаково успешно. Особенно хорошо они создавали двухмерные образы, а в создании трехмерных образов иногда встречались неточности. Они легко оперировали созданными образами, легко изменяли пространственное положение по представлению, структуру образа, легко переходили от одного графического материала к другому, от двухмерных чертежей к трехмерным и обратно. Студенты высокого уровня выполнили 84—97% заданий, но их количество составило только 14% от общего количества испытуемых.

У студентов среднего уровня создание образов происходило также легко, они оперировали графическим материалом быстро и симультанно. Они тоже не пользовались вспомогательными средствами. Но они не очень верно оперировали формой, величиной и пространственными соотношениями. При создании образов затруднялись в передаче отдельных элементов и не меняли точку отсчета, придерживаясь строгой фиксации его пространственного положения. У них созданные образы были нединамичными. При переходе от плоскостных графических изображений к объемным изображениям у них наблюдается недостаточная широта оперирования образами. Эти студенты выполнили 68—83% заданий. Они составили 38% студентов.

Студенты с низким уровнем испытывают определенные трудности при создании пространственных образов. Процесс создания у них отличается дискретностью, с постоянным обращением к исходному материалу; они часто использовали вспомогательные опоры. Форму объекта и величину определяли сравнительно успешно и затруднялись выделять пространственные соотношения. Двухмерные и трехмерные образы были неточными. При опе-

рировании созданными образами они испытывали затруднения в изменении пространственного положения и структуры образа. У студентов этого уровня сложно выделить доминирование определенного типа оперирования образами. Они выполнили до 60% заданий эксперимента и их количество составило 48% от общего числа испытуемых.

Сравнительный анализ полученных результатов характеризует конструктивные, структурно-содержательные и функциональные особенности пространственного мышления студентов с различными уровнями сформированности пространственных представлений.

Для повышения эффективности процесса формирования пространственного представления у студентов необходимо разработать такую методику, которая позволяла бы нейтрализовать действие негативных факторов, тормозящих этот процесс, позволяла бы учитывать и корректировать индивидуально-психологические особенности студентов.

С помощью внешних факторов можно нейтрализовать и скорректировать негативные внутренние факторы. К ним можно отнести:

— учет в процессе обучения начертательной геометрии индивидуальных особенностей развития пространственного представления, уровня базовой графической подготовки;

— опору на наглядные материалы, бытовые ассоциации и представления;

— оказание постоянной помощи студентам с низким и средним уровнями развития пространственных представлений посредством использования эффективных педагогических методов и приемов индивидуальной работы5.

В процессе преподавания начертательной геометрии часто используются различные средства обучения. Это могут быть цветные плакаты, чертежи, объемные геометрические тела. Пространственные представления формируются и развиваются не только на основе восприятия слова, речи, но и от непосредственного восприятия реальных предметов, в ходе решения проекционных задач, при построении сечений, разверток, нахождении линии пересечения геометрических объектов, выявлении их метрических или позиционных свойств. Процесс накопления и расширения запаса пространственных представлений протекает наиболее успешно в условиях использования разнообразного наглядного материала.

Объемные геометрические модели применяются при первоначальном знакомстве с объемными телами. Но работа с объемной моделью не всегда оказывается достаточной. Резкий переход от восприятия модели к изображению на плоском чертеже не дает

желаемого результата. Плохо развитое абстрактное мышление не позволяет студентам, рассматривая модель, представить ее изображение на плоскости. Модели могут иметь яркую окраску, сколы, искривления, неисправности, полученные в результате длительного хранения. На этих дефектах акцентируют внимание студенты. Поэтому при резком переходе от модели к изображению предмета на плоском чертеже созданный пространственный образ теряется, единого понятия о "модели вообще" не создается.

Между работой с объемной моделью и выполнением чертежа необходим посредник, работая с которым студент воспринимал бы объем и пространство. Таким помощником является анаглифный

При построении практических занятий по начертательной геометрии, особенно в разделе "Поверхности. Пересечение поверхностей", мы применяем анаглифные чертежи.

Анаглифный чертеж содержит две полукартины изображаемого предмета, на каждой из которых предмет выглядит так, как его видит один глаз человека. Если через специальные очки-цветофильтры (стереоочки) дать возможность каждому глазу одновременно видеть только "свою" полукартину, то у человека, рассматривающего такой чертеж, возникнет изображение предмета в объемно-пространственном виде.

При решении задач на построение линии пересечения поверхностей, линии выреза поверхностей, обучаемые должны, во-первых, мысленно представить пространственную фигуру, данную в условии задачи, и, во-вторых, построить проекции и начертить ее наглядное изображение. Выполнение этих требований для большинства студентов всегда оказывается весьма трудной задачей. Однако сопровождение условия задачи обычным наглядным чертежом, описанным в тексте, нецелесообразно, так как вследствие этого задача в значительной степени теряет свое образовательное и воспитательное значение. В данном случае стереочертеж может оказать методическую помощь, так как только частично снимает трудности решения, заключающиеся в мысленном представлении пространственной фигуры, описанной в условии задачи. Вместе с тем стереочертеж ни в коей мере не дает ответа на второе требование — построить в параллельной проекции наглядное изображение фигуры, которую обучаемый видит через стереоочки. Нежелательная подсказка ответа на это требование устраняется благодаря тому, что плоские фигуры на стереочертеже построены в центральной (а не в параллельной) проекции и притом в таком ракурсе, который не принят при параллельном проецировании6.

4 ВМУ, педагогическое образование, № 4

Такие чертежи несложно изготовить самим студентам под руководством преподавателя. В каждой группе выбираются 2—3 студента с хорошо развитым пространственным воображением, отличными навыками выполнения чертежа и, проводя с ними дополнительные занятия, преподаватель объясняет принцип построения стереочертежей. Такие занятия лучше проводить во втором семестре, когда студенты более адаптированы к студенческой жизни, изучили начертательную геометрию, знают теорию и практику построения перспективных изображений7.

Стереоскопический чертеж помогает развитию пространственного мышления, дает более точное представление о геометрических объектах, так как вычерченная линия, выступающая из плоскости рисунка в пространство, более "геометрична", чем наиболее тонкая струна или другой материал, используемый для изготовления модели. Он прост в эксплуатации, портативен, долговечен и непременно вызывает живой интерес у студентов. Все это способствует успешной работе на занятиях.

Многие исследователи считают, что развитие пространственных представлений, воображения и логического мышления следует начинать в детском возрасте, и чем это раньше начато — тем лучше. Но действительность такова, что этим непростым и длительным процессом не могут заниматься ни родители (в силу нехватки времени), ни в дошкольных учреждениях, ни в начальной школе. А в средней школе бессистемность, фрагментарность обучения, отсутствие взаимосвязи в преподавании геометрии с другими предметами приводит к низкому результату обучения. Без систематической и целенаправленной работы нельзя успешно развивать пространственное представление, пространственное воображение и логическое мышление. В этой связи нашей кафедрой ведется работа в профильных технических классах школы № 21 г. Якутска, республиканского лицея-интерната и нескольких школах Таттинского улуса. В данных школах учителя активно используют предложенный нами метод применения анаглифных чертежей на уроках геометрии и черчения, что обеспечивает возможность постепенного достижения учащимися все более высокого уровня развития пространственных представлений. Большинство студентов, поступивших на наш факультет из названных школ, свободно оперировали пространственными образами по представлению, сравнительно легко переходили от одного графического материала к другому, от двумерных изображений к трехмерным и обратно.

Первоочередная задача инженерного образования — формирование профессионально компетентного специалиста, способного не только понимать и усваивать предлагаемый преподавателями учебный материал, но и умеющего самостоятельно организовывать и контролировать процесс собственного познания. В результате

обучения в высшей школе должны быть подготовлены специалисты, умеющие думать, искать и находить собственные решения. Особая роль в современных условиях отводится преподавателям графических дисциплин, которые являются организаторами учебной графической деятельности и самостоятельной работы обучающихся, развития их инженерного, творческого и пространственного мышления. Они помогают формированию поискового стиля умственной деятельности будущего специалиста.

Примечания

1 Ананьев Б.Г. Новое учение о восприятии пространства // Вопросы психологии. i960. № 1. С. 15-19.

2 См.: Дзене А.Э. Организация самостоятельной работы и педагогическое руководство при формировании пространственных представлений в процессе изучения графических дисциплин на 1-м курсе вуза: Автореф. дис. ... канд. пед. наук.

3 Там же.

4 См.: Елисеев О.П. Конструктивная типология и психодиагностика личности. Практическая психология. Псков, 1994. С. 153-176; Он же. Лучшие психологические тесты для профотбора и профориентации. Петрозаводск, 1992. С. 23

5 См.: Кабанова-Меллер Е.Н. Учебная деятельность и развивающее обучение // Знание. 1981. № 6. С. 16-23.

6 См.: Владимирский Г.А. Стереоскопические чертежи по геометрии. М.,

1963.

7 Черчение. Сборные и стереоскопические модели / Под ред И.Г. Виницкого. М., 1972.