Организация дифференцированного подхода в графической подготовке студентов-энергетиков

ОРГАНИЗАЦИЯ ДИФФЕРЕНЦИРОВАННОГО ПОДХОДА В ГРАФИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКЕ СТУДЕНТОВ-ЭНЕРГЕТИКОВ

А.П. СТЕПАНОВ, Я.Д. ЗОЛОТОНОСОВ

Казанский государственный энергетический университет

Авторами статьи проведено исследование, позволяющее создать оптимальные условия для углубления познания всех обучаемых с учетом их реальных возможностей и индивидуальных различий. Определен и апробирован на практике комплекс педагогических условий уровневой дифференциации обучения в графической подготовке студентов-энергетиков. Приведены основные результаты эксперимента.

Введение

Современный уровень развития энергетики предъявляет высокие требования к качеству подготовки инженера и ставит новые задачи в области повышения профессиональной культуры специалиста энергетического профиля. Будущие специалисты, включаясь в производственную деятельность, должны обладать научными знаниями из разных областей. Знания, умения и навыки, полученные учащимися в области техники, технологии, экономики производства, общетехнические и общественные знания применяются в совокупности при выполнении производственной деятельности. Теоретической базой при этом служат идеи, законы природы, принципы общественной жизни, входящие в содержание естественно-математической и общепрофессиональной подготовки.

Поднять работу вуза на новый уровень можно путем индивидуализации и дифференциации обучения, создания таких условий, при которых каждый студент смог бы полностью овладеть образовательным минимумом, определенным в государственных стандартах высшего профессионального образования 2000 года.

Анализ психолого-педагогической литературы показывает, что дифференциация обучения, как общая педагогическая задача, не является новой ни для нашей, ни для зарубежной школы. Необходимо отметить работы в этом направлении педагогов: Бабанского Ю.К., Кирсанова А.А., Лернера И.Я., Рабунского Е.С., Скаткина Н.М., Унт И.Э.; психологов: Выготского С.Л., Гальперина П.Я., Давыдова В.В., Крутецкого В.А., Менчинской Н.А., Талызиной Н.Ф., Фридмана Л.М.; методистов: Гусева В.А., Капиносова А.Н., Куприяновича В.В., Метельского Н.В., Слепкань З.И., Смирновой И.М., Столяра А.А. Довольно много разработок в этой области принадлежит математикам Болтянскому В.Г., Дорофееву Г.В., Калягину Ю.М.

Важное место среди общетехнических предметов занимают начертательная геометрия и инженерная графика. Цель преподавания графических дисциплин заключается в подготовке будущего инженера к условиям работы, связанной с чертежной документацией, то есть к графической деятельности. В условиях современного производства чертеж является основой для формирования представления о продукте и орудиях производства. Весь цикл производственного процесса начинается с построения чертежа и заканчивается проверкой готового изделия по чертежу. Конечно, разделение труда и автоматизация производства

© А. П. Степанов, Я. Д. Золотоносов Проблемы энергетики, 2004, № 5-6

приводят к тому, что не каждый работник предприятия имеет дело с чертежами тех изделий, которые изготавливаются на этом предприятии. Однако профессионально-техническое обучение ставит своей целью познакомить студентов со всеми звеньями процесса производства, дать им представление обо всем цикле трудовых действий в целом. Этим и определяется особенно важная роль курса инженерной графики в деле подготовки студентов к самостоятельной практической деятельности.

Опросы студентов-первокурсников Казанского государственного энергетического университета в 2002 и 2003 годах показали, что приблизительно у 30 % из них в школе черчение не преподавалось вообще, 30 % студентов отвечали, что черчение в их школе преподавали люди без профессиональной графической подготовки, то есть учителя математики, физики, труда. И около 40 % первокурсников в школе черчение изучали под руководством

квалифицированных учителей черчения. В то же время, из-за существенного временного интервала между завершением школьного курса черчения и поступлением в вуз, качество графических знаний и умений студентов очень невысокое и объем имеющихся знаний крайне мал. Кроме того, различен уровень подготовки студентов по школьной геометрии, что существенно влияет на качество изучения курса начертательной геометрии в первом семестре. Все эти факторы усложняют планирование учебного процесса и координацию методической работы преподавателей, исключают стабилизацию разработки и использования учебно-методической литературы. В итоге - качество знаний и умений выпускников, обучающихся по действующим программам по начертательной геометрии и инженерной графике, не удовлетворяет современным требованиям к подготовке квалифицированных специалистов.

В связи с указанными обстоятельствами преподавателями кафедры «Инженерная графика» КГЭУ в 2002/2003 и 2003/2004 учебных годах было проведено исследование, направленное на выявление путей совершенствования процесса графической подготовки студентов, определение структуры и содержания учебной программы по начертательной геометрии, способствующих наиболее оптимальным условиям организации обучения графическим дисциплинам студентов энергетического вуза.

В результате экспериментально была подтверждена гипотеза исследования

о возможности повысить успеваемость студентов при изучении начертательной геометрии, если осуществлять обратную связь в процессе преподавания предмета путем организации текущего контроля и оценки графических знаний и умений студентов с помощью системы индивидуальных задач и тестовых заданий для самостоятельного решения в аудитории и дома, как основы дифференцированной программы курса начертательной геометрии.

Методика исследования

В исследовании мы исходили из того, что в процессе обучения начертательной геометрии все студенты проходят одни и те же этапы в углублении познания: выделение существенных признаков и отличие их от несущественных; выводы и обобщения; перенос знаний и способов действий в различные ситуации. Но, по мере углубления познания от этапа к этапу, у студентов возникают трудности, проявляются индивидуальные различия в интеллектуальной и эмоциональной сферах. Знание индивидуальных

особенностей студентов, проявляющихся на каждом уровне углубления познания, - ключ к управлению процессом уровневой дифференциации.

Сущность уровневой дифференциации заключается в возникновении в познавательном процессе противоречий между объективными и субъективными трудностями и реальными возможностями студентов.

Целью дифференциации обучения является создание оптимальных условий для углубления познания всех учащихся с учетом их реальных возможностей и индивидуальных различий. Каждый студент должен пройти все этапы углубления познания, один - с минимальной, другой - с максимальной помощью преподавателя.

Система уровневой дифференциации предполагает:

1) своевременное выявление трудностей, индивидуальных особенностей студентов, проявляющихся на каждом этапе углубления познания;

2) определение методики диагностирования индивидуальных особенностей учащихся при продвижении от этапа к этапу углубления познания;

3) разработку и обоснование индивидуально-дифференцированных заданий, задач, упражнений, помогающих студентам продвигаться на новые уровни познания.

Она выполняет функции диагностики, восполнения пробелов и способствует прогрессивному движению от этапа к этапу.

Работа со студентами строится на основании анализа результатов диагностики. Перед изучением новой темы преподаватель устанавливает, какие знания должны быть привлечены для успешного выполнения познавательных задач на каждом этапе углубления познания. Затем выявляются пробелы в знаниях и способах действия. Это делается путем анализа устных и письменных ответов, индивидуальных бесед. В зависимости от типа пробелов в знаниях студентов им даются индивидуальные задания: повторить правило, решить задачу, выполнить упражнение.

Формирование или контроль сформированности знаний студента базируется на следующих четырех уровнях.

1 уровень - узнавание объектов, свойств, процессов изучаемых явлений действительности при повторном восприятии ранее усвоенной студентами информации о них. На этом уровне обучаемый способен: отличить изучаемый объект или действие от сходных объектов, достаточно полно воспроизвести изученный материал (свойства, характеристики, факты, особенности) без глубокого уяснения сущности, на уровне памяти.

2 уровень - воспроизведение или применение информации о ранее усвоенном материале для выполнения известного действия. Этот уровень характеризуется тем, что студент достаточно глубоко понимает изучаемый материал, умеет обосновать ответ, воспроизводит изучаемый материал в преобразованном виде, может привести собственные примеры. Знания учащегося представляют определенную систему.

3 уровень - самостоятельное воспроизведение и преобразование усвоенной информации для применения ее в разнообразных нетиповых ситуациях, требующих коррекции известных способов действия и получения субъективно новой информации. Обучаемый применяет на практике полученные им теоретические знания: решает задачи с использованием усвоенных законов, правил, предписаний, вскрывает причинно-следственные связи при разборе

теоретического и практического материала, умеет увязать изучаемый материал с жизнью, с практикой.

4 уровень - использование имеющихся знаний для получения объективно новой информации в процессе нахождения новых объектов и выявления их свойств, установления неизвестных параметров известных объектов, нахождения и исследования новых методов деятельности с объектами. На этом уровне усвоения студент умеет творчески применить полученные теоретические знания на практике в новой ситуации, может дать ответ на любой вопрос, решить любую учебную или производственную задачу в соответствии с программными требованиями на данном этапе обучения, находит оригинальные подходы к решению поставленных перед ним задач.

Особое значение для внедрения в практику любых форм и приемов дифференцированного обучения имеет организация предметного содержания учебного материала. Центральное место в нем отводится системам задач, так как они служат основными средствами формирования приемов учебной деятельности учащихся по решению задач. Результативность процесса обучения во многом зависит от тщательности разработки методики контроля знаний. Контроль знаний необходим при всякой системе обучения и любой организации учебного процесса, - это средство управления учебной деятельностью обучаемых. Но для того, чтобы наряду с функцией проверки реализовались и функции обучения, необходимо создать определенные условия, важнейшее из которых — объективность проверки знаний.

Объективность проверки знаний предполагает корректную постановку контрольных вопросов, вследствие чего появляется однозначная возможность отличить правильный ответ от неправильного. Кроме того, желательно, чтобы форма проверки знаний позволяла легко выявить результаты. Один из путей разрешения проблем индивидуального разноуровневого обучения, а также оперативной оценки знаний обучаемых — применение индивидуальных тестовых заданий. Именно тестовый контроль обеспечивает равные для всех обучаемых объективные условия проверки.

Для реализации предварительного контроля и оценки графических знаний и умений, приобретенных студентами-первокурсниками до их поступления в вуз, на кафедре «Инженерная графика» Казанского государственного энергетического университета проводилась проверочная работа из четырех заданий, различных по уровням сложности. В первом задании по трем видам требовалось определить геометрическое тело (даны изображения треугольной призмы, четырехугольной пирамиды, конуса, цилиндра, сферы); во втором задании по двум видам (вид спереди, вид сверху) - построить третий вид (вид слева) простейшей детали; в третьем задании по трем видам из второго задания - построить технический рисунок детали; в четвертом задании - построить две проекции точки (на виде сверху и виде слева), принадлежащей поверхности (поверхность задана в трех видах), одна проекция точки задана на виде спереди (в задании - 3 поверхности: конус, сфера, треугольная призма, каждой поверхности принадлежит по две точки).

Для текущего контроля и коррекции процесса обучения начертательной геометрии разработан комплекс дифференцированных тестов и индивидуальных задач. Тематика заданий тестов первой группы - «Проецирование точки и прямой, взаимное расположение прямых в пространстве»; тесты содержат теоретические и практические задания возрастающей трудности. Время,

отводимое на выполнение теста, составляет 10 минут. В конце практического занятия вся группа студентов решает общий тест №1. В результате проверки преподаватель дифференцирует обучаемых по уровням, а также выясняет, насколько студенты овладели минимумом образования. В начале следующего занятия студенты решают тест №1, но уже в соответствии со своим уровнем усвоения материала. Тест содержит задания, входящие в зоны актуального и ближайшего развития, индивидуальные для каждого уровня. В конце занятия студентам, также в соответствии с установленным уровнем, раздаются карточки с 3-4 задачами для домашнего выполнения. И в начале следующего занятия перед изучением новой темы студентам для решения дается общий тест №1; по итогам проверки делается заключение об уровне овладения студентами минимумом образования по данной теме.

По остальным темам курса последовательность действий аналогична. Тема тестов второй группы - «Проецирование плоскости, взаимное расположение прямых и плоскостей в пространстве», третьей группы - «Проецирование многогранников, пересечение многогранников с прямыми, плоскостями», четвертой группы - «Проецирование поверхностей, пересечение поверхностей с прямыми, плоскостями и поверхностями».

Основные результаты

В проведении эксперимента в 2003/2004 учебном году принимали участие З преподавателя кафедры «Инженерная графика» и 163 студента энергетического профиля.

По результатам проверки предварительной контрольной работы студенты в контрольной и экспериментальной группах в начале эксперимента распределились по уровням следующим образом (рис. 1). Достоверность того, что контрольная и экспериментальная группы практически не отличаются друг от друга, определялась на основе использования критерия К. Пирсона.

кол-во 1 ур 2 ур 3 ур 4 ур

человек

уровни усвоения знаний

Экспер. гр  Контр. гр.

Рис. 1. Распределение студентов по уровням в начале эксперимента По окончании эксперимента студенты в контрольной и экспериментальной группах распределились по уровням следующим образом (рис. 2). Достоверное

различие экспериментальной и контрольной групп определено на основе математической обработки данных. Как видно из рис. 2, знания студентов экспериментальных групп заметно выросли по сравнению с контрольными группами.

35

30

25

20

15

10

5

0

31

36

33

32

12

-г

-г

10

кол-во 1 ур 2 ур 3 ур 4 ур

человек уровни усвоения знаний

Экспер. гр  Контр. гр.

Рис. 2. Распределение студентов по уровням в конце эксперимента

В ходе исследования решены следующие задачи:

1. Разработана методика проведения практических занятий по начертательной геометрии с учетом степени подготовленности студентов и уровня усвоения ими учебного материала.

2. Определены структура и содержание дифференцированной учебной программы подготовки инженеров-энергетиков по начертательной геометрии.

3. Разработана система тестовых заданий по предмету, включающая диагностические тесты: общие - в соответствии с минимумом содержания образования по ГОС-2000 и дифференцированные - в соответствии с уровнем усвоения учебного материала каждым обучаемым.

4. Экспериментально проверена эффективность применения

дифференцированной программы по начертательной геометрии.

5

Заключение

Знания и умения, составляющие содержание общетехнических дисциплин, имеют неодинаковое значение для подготовки специалиста. Среди них есть основные и второстепенные, ведущие и вспомогательные. Часть знаний должна быть усвоена, в основном, на теоретическом уровне, а часть - на прикладном, для их применения в практической деятельности. В этой связи важно произвести дидактический анализ материала курса начертательной геометрии, выделив соответствующие уровни его изучения и усвоения, характеризующие, с одной стороны, содержание материала, и с другой - результаты, которые должны быть достигнуты в процессе обучения. Мы выделили четыре вышеописанных уровня

усвоения знаний и умений и на основе этой четырехуровневой классификации разработали дифференцированную программу обучения начертательной геометрии для повышения качества графической подготовки будущих инженеров-энергетиков.

Студенты различаются как по уровню усвоения знаний, так и по степени восприятия учебного материала. Поэтому требуется индивидуализированный подход в преподавании графических дисциплин, что предполагает разработку и применение учебно-методических материалов, используя которые преподаватель может варьировать нагрузку от минимума до максимума. Необходимым элементом учебного процесса должен стать процесс типизации трудностей обучения и их корреляция с типом мышления и восприятия студента, причем диагностическое тестирование играет основную роль в ходе выявления трудных мест, типичных для людей с различными способностями и разным уровнем знания. Тестирование позволяет преподавателю увидеть недостатки в методике преподавания предмета, а для студента является стимулом к систематическим занятиям. Кроме того, при текущем контроле тестовые задания представляются предпочтительными в силу того, что они несут сильный обучающий заряд и являются более доступными для студентов слабого и среднего уровня.

Тестовый контроль, по нашему мнению, обеспечивает фиксацию и статистический анализ показателей усвоения учебного материала каждым студентом, учет времени решаемых задач, общее число ошибок, классификацию типов индивидуальных ошибок. При этом показатели усвоения учебного материала отражают не только продукт, но и процесс, особенности осуществляемых обучаемыми действий. Все это, в итоге, способствует выработке оптимальной программы практических занятий, направленной на повышение уровня успеваемости студентов в обучении начертательной геометрии. Кроме того, как показали результаты эксперимента, использование тестовых заданий, в особенности в системе индивидуально-дифференцированного обучения, является весьма эффективным инструментом повышения качества образования, стимулирующим подготовку студентов к каждому занятию и повышающим мотивацию к изучаемому предмету.

Рассматриваемая проблема индивидуально-дифференцированной подготовки специалистов в вузе является, по нашему мнению, весьма актуальной в области научно-педагогического исследования путей повышения эффективности образовательного процесса и заслуживает внимания представителей различных научных школ.

Summary

Investigation of authors allowed that create optimal conditions for extension of-all student's perception with consideration of their real possibility and individual distinctions. Theoretically and experimentally determinated pedagogical conditions of level graphical training of power-energy university's students. Bring the basic results of pedagogical experiment.

Поступила 18.05.2004