Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Теоретические подходы к определению понятия пространственное воображение 13
1.1. Концептуальные основы развития пространственного воображения... 13
1.2. Педагогические условия, определяющие развитие пространственного воображения будущих инженеров 34
1.3. Модель развития пространственного воображения будущих инженеров в процессе изучения графических дисциплин 49
1.4. Выводы по первой главе 69
ГЛАВА 2. Исследование способов развития пространственного воображения будущих инженеров в процессе изучения графических дисциплин 71
2.1. Технология изучения графических дисциплин, ориентированная на развитие пространственного воображения будущих инженеров... 71
2.2. Способы развития пространственного воображения будущих инженеров при изучении графических дисциплин 86
2.3. Экспериментальная проверка уровня развития пространственного воображения будущих инженеров 103
Выводы по второй главе 120
Заключение 122
Литература 126
- Педагогические условия, определяющие развитие пространственного воображения будущих инженеров
- Модель развития пространственного воображения будущих инженеров в процессе изучения графических дисциплин
- Способы развития пространственного воображения будущих инженеров при изучении графических дисциплин
- Экспериментальная проверка уровня развития пространственного воображения будущих инженеров
Введение к работе
Актуальность исследования. С учетом перспектив социально-экономи-ческого развития Республики Саха (Якутия) одной из актуальных проблем высшей школы является совершенствование процесса подготовки инженерных кадров. Качественное инженерное образование невозможно без высокого уровня графической подготовки студентов, поскольку изучение практически всех специальных дисциплин основано на компетенциях, приобретаемых ими в процессе изучения графических дисциплин.
Подготовленность студентов к графической деятельности определяется комплексом приобретенных ими в процессе обучения графических компетенций, включая знания, умения репродуктивной и творческой деятельности, которые в будущем определяют их успешную профессиональную деятельность. Современный инженер должен иметь не только высокий уровень общего и технического интеллекта, располагать прочными теоретическими знаниями в области профессиональной деятельности, но и обладать хорошо развитым пространственным воображением.
Научные исследования, посвященные вопросам формирования пространственного воображения учащихся и студентов (А.В. Брушлинский, Л.С. Выготский, Г.Д. Гачев, А.Я. Дудецкий, Е.И. Игнатьев, Е.Н. Кабанова-Меллер, Л.С. Коршунова, Г.И. Лернер, Н.П. Линькова, Б.Ф. Ломов, К.К. Платонов, А.Я. Цукарь, Л.И. Шрагина, И.С. Якиманская и др.), отмечают низкий уровень развития данного качества, что подтверждается нашим многолетним эмпирическим опытом в стенах Якутского государственного университета и анализом выполнения графических работ в ходе констатирующего эксперимента.
Пространственное воображение необходимо развивать с ранних лет, со школьной скамьи, поскольку на успешность усвоения графических дисциплин в вузе влияют не только приобретенные в школе графические компетенции, но и развитое пространственное воображение. На необходимость развития пространственного воображения обращали внимание отечественные педагоги-геометры, в числе которых И.А. Бреус, Г.А. Владимирский, И.Г. Вяльцева, В.С. Греков, Д.Ф. Изаак, А.Н. Поляков, Н.Ф. Четверухин и др. При этом многими исследователями процесса развития пространственного воображения отмечается трудность перехода от двумерных образов к трехмерным. Пути преодоления этих затруднений, посредством формирования и развития способности оперирования пространственными образами при изучении черчения, выявлены такими авторами, как Л.И. Божович, А.Д. Ботвинников, Е.А. Василенко, Б.Ф. Ломов и др.
На важность формирования воображения учащихся указывает большое количество исследовательских работ, рассматривающих данную проблему в процессе обучения школьников геометрии (И.А. Бреус, С.Б. Верченко, Т.А. Воронько, Е.А. Ермак, И.А. Кочеткова, Э.В. Маклаева, Р.Ф. Мамалыга, Л.А. Минасян, Т.В. Расташанская, Ю.Е. Тихомирова) и черчению (Н.Д. Бондарева, Е.Н. Власова, А.Д. Герасимова, Ю.М. Кондрушенко, Р.М. Миначева, Г.Ф. Хакимов). Некоторые аспекты формирования различных видов воображения учащихся и студентов рассмотрены в диссертационных исследованиях Ю.А. Волковой, О.В. Давыдовой, Е.А. Захаровой, И.М. Рязанцевой, Н.И. Царьковой и др.
Проведенный анализ работ показывает, что, несмотря на большое количество исследований, проведенных по рассматриваемой нами проблеме, тем не менее, вопрос развития пространственного воображения студентов технических вузов в процессе изучения графических дисциплин не получил теоретической и практической завершенности, чем обусловлен выбор заданного направления нашего диссертационного исследования.
Анализ научно-теоретических исследований и практики свидетельствует о недостаточной изученности указанной проблемы, а также о наличии следующих противоречий между:
- возросшими требованиями высшего технического образования к качественной графической подготовке студентов и недостаточной разработанностью теоретических положений о развитии их пространственного воображения;
- необходимостью развития пространственного воображения студентов в процессе изучения графических дисциплин и отсутствием системного подхода к решению данной проблемы;
- традиционно сложившимися подходами к преподаванию графических дисциплин и необходимостью использования инновационных способов обучения студентов.
Необходимость разрешения данных противоречий определила проблему исследования: каковы основные организационно-педагогические условия, психолого-педагогические и научно-практические аспекты развития пространственного воображения студентов в процессе изучения графических дисциплин?
Теоретическая и практическая значимость, а также необходимость совершенствования графической подготовки студентов, обучающихся по техническим специальностям, явились основанием для выбора темы исследования «Развитие пространственного воображения будущих инженеров в учебном процессе (на примере изучения графических дисциплин)».
Объект исследования – процесс совершенствования графической подготовки будущих инженеров в ходе учебной деятельности.
Предмет исследования – педагогическое обеспечение развития пространственного воображения будущих инженеров в процессе изучения графических дисциплин.
Цель исследования – теоретически обосновать и определить оптимальные организационно-педагогические условия развития пространственного воображения студентов в процессе изучения графических дисциплин.
В основу исследования положена гипотеза, согласно которой пространственное воображение студентов в процессе изучения графических дисциплин будет развиваться эффективно, если:
- на основе комплексного, системного анализа теоретических положений определены рациональные педагогические условия развития пространственного воображения студентов (формирование творческой среды, активное развитие психических познавательных процессов, научно-методическое обеспечение, психологическая и методическая готовность преподавателя, педагогическое управление исследуемым процессом, разработка критериев);
- пространственное воображение как интеллектуальное качество будет развиваться в системе, органично включенной в процесс графической подготовки студентов, обучающихся по техническим специальностям;
- используются эффективные технологии преподавания графических дисциплин, посредством решения системы специальных графических задач и демонстрации анаглифных изображений, обеспечивающих развитие пространственного воображения студентов.
Задачи исследования:
1. Обосновать совокупность исходных положений, образующих теоретические основы, раскрывающие сущность, содержание, структуру понятия «пространственное воображение».
2. Осуществить прогностическое системно-функциональное моделирование развития пространственного воображения студентов.
3. На основе реализации разработанной модели определить оптимальные технологии развития пространственного воображения студентов в процессе изучения графических дисциплин, экспериментально проверив и доказав их педагогическую эффективность.
4. Составить научно-практические рекомендации, направленные на совершенствование процесса формирования пространственного воображения студентов в ходе изучения графических дисциплин.
Теоретико-методологической основой исследования являются положения о личностно-деятельностном (Л.С. Выготский, П.Я. Гальперин, А.Н.Леонтьев, В.А. Петровский, С.Л. Рубинштейн, М.Н. Скаткин, Н.Ф. Талызина, В.Д. Шадриков, Д.Б. Эльконин и др.), профессионально-деятельностном (П.Р. Атутов, И.Я. Лернер, А.М. Новиков, В.А. Сластенин и др.), антропологическом (Б.Г. Ананьев, Ю.К. Бабанский, Н.А. Бердяев, Е.Н. Кабанова-Меллер, К.Д. Ушинский и др.) подходах к организации педагогического процесса, способствующего развитию пространственного воображения студентов.
Теоретическую основу составляют также: фундаментальные работы и современные исследования в области философии (Ю.М. Бородай, С.И. Гессен, Н.И. Губанов, Н.И. Дейнеко, А.Н. Елсуков, М.С. Каган, И.С. Кон, М.К. Мамардашвили, А. Маслоу, А.М. Матюшкин, Р.С. Немов, Э.А. Пармон, А.В. Славин и др.), психологии (А.В. Брушлинский, Л.С. Выготский, В.В. Давыдов, А.Я. Дудецкий, И.А. Зимняя, Е.Н. Кабанова-Меллер, В.Т. Кудрявцев, С.Л. Рубинштейн, М.А. Холодная, В.Д. Шадриков, И.С. Якиманская, М.Г. Ярошевский и др.), физиологии (Б.Г. Ананьев, П.К. Анохин, И.С. Беритов, Р.Л. Грегори и др.), педагогики (С.И. Архангельский, Ю.К. Бабанский, В.П. Беспалько, Я.А. Коменский, Н.С. Лейтес, И.Я. Лернер, А.С. Макаренко, В.А. Сластенин, М.Н. Скаткин Б.М. Теплов, И.Ф. Харламов и др.); теоретические выводы и рекомендации по проблеме изучения графических дисциплин (А.Д. Ботвинников, Г.А. Владимирский, А.Д. Герасимова, Б.Ф. Ломов и др.).
Методы исследования: теоретический и эмпирический анализ научных публикаций; опрос с использованием анкет, бесед, интервью; наблюдение; анализ деятельности студентов; педагогический естественный эксперимент; статистическая обработка экспериментальных данных.
База исследования. Инженерно-технический и автодорожный факультеты Якутского государственного университета им. М.К. Аммосова. В исследовании приняли участие 423 студента.
Этапы исследования. Исследование проводилось в три этапа.
На первом, поисково-теоретическом этапе (2003-2005 гг.) изучалась литература по проблеме исследования, определялись теоретические предпосылки развития пространственного воображения студентов в процессе изучения графических дисциплин, проводился сбор эмпирического материала, изучался опыт преподавателей вузов по формированию пространственного воображения студентов в процессе обучения, составлялся и апробировался первоначальный вариант диагностических контрольных работ.
На втором, опытно-экспериментальном этапе (2005-2008 гг.) решались задачи по уточнению гипотезы исследования, теоретическому переосмыслению проблемы, выявлению противоречий, выбору положений и методологии исследования. На базе технических факультетов Якутского госуниверситета проводился педагогический эксперимент в процессе опытно-экспериментального исследования, в ходе которого разрабатывались и проводились занятия с целью обоснования и выработки рекомендаций и путей повышения эффективности развития пространственного воображения студентов в процессе изучения графических дисциплин.
На третьем, заключительном этапе (2008-2010 гг.) проводились анализ, анкетирование, сравнение и обработка результатов опытно-экспериментального исследования, выявление основных организационно-педагогических условий развития пространственного воображения студентов, определение механизмов включения деятельности пространственного воображения в процесс графической подготовки студентов и инновационных путей развития указанной способности, разработка научно-методических рекомендаций, внедрение результатов исследования в учебный процесс, осуществлялось оформление диссертационной работы, в соответствии с современными требованиями.
Научная новизна исследования:
1. Конкретизированы теоретические положения и выявлены основные понятия, сущность, виды, формы, функции воображения, что позволило систематизировать организационно-педагогические и методологические предпосылки развития пространственного воображения студентов в процессе изучения графических дисциплин.
2. Разработана модель развития пространственного воображения студентов, включающая три взаимосвязанных блока (организация учебного процесса, педагогическое обеспечение, компоненты готовности), которая позволяет на основе комплексного подхода к процессу изучения графических дисциплин определить уровни сформированности пространственного воображения студентов.
3. Обоснованы и структурированы процессуально-содержательные аспекты развития пространственного воображения студентов, посредством использования в процессе изучения графических дисциплин анаглифных изображений и системы специальных графических задач.
Теоретическая значимость исследования. Разработана концепция формирования пространственного воображения студентов, направленная на улучшение качества овладения графическими знаниями и практическими навыками с указанием критериев их оценки. Установлено, что изучение графических дисциплин с ориентацией на развитие пространственного воображения студентов способствует активизации их познавательной деятельности, развитию логического и образного мышления, интуиции, пространственной ориентации, гибкости и подвижности пространственных представлений.
Практическая значимость исследования заключается в разработке и использовании в учебном процессе научно-практических рекомендаций и новых подходов к развитию пространственного воображения студентов при изучении графических дисциплин. Разработаны и изготовлены карточки с анаглифными изображениями различных деталей, которые способствуют развитию пространственного воображения студентов. Составлена, апробирована, проверена на надежность и валидность серия контрольных работ, диагностирующих пространственное воображение студентов.
Достоверность результатов исследования обеспечивается методологической аргументированностью исходных и теоретических данных; логикой научного исследования и применением комплекса эмпирических и теоретических методов, адекватных цели, гипотезе и задачам исследования, сочетанием количественных и качественных методов анализа; результатами опытно-экспери-ментальной работы, доказавшими эффективность выявленных организационно-педагогических условий и разработанных теоретических подходов, направленных на развитие пространственного воображения студентов в процессе изучения графических дисциплин.
Апробация результатов исследования. Основные результаты исследования обсуждались и получили одобрение на заседаниях кафедр «Профессиональная педагогика, психология и управление образованием» и «Инженерная графика» Якутского государственного университета имени М.К. Аммосова; на региональной научно-практической конференции «Наука – строительному комплексу Севера» (г.Якутск, 2006г.), I всероссийской научно-практической конференции «Современные проблемы строительства и жизнеобеспечения: безопасность, качество, энерго-и ресурсосбережение» (г.Якутск, 2008г.), всероссийской научно-практической конференции «Проблемы педагогики высшей школы в области графических дисциплин» (г.Хабаровск, 2009г.), на республиканских курсах повышении квалификации учителей черчения, в научных публикациях, среди которых учебное пособие и три публикации в издании из реестра ВАКа Министерства образования и науки Российской Федерации. На основе материалов научного исследования разработаны учебно-методические рекомендации направленные на развитие пространственного воображения студентов в процессе изучения ими графических дисциплин.
На защиту выносятся следующие положения:
1. К педагогическим условиям формирования пространственного воображения студентов, влияющим на качество их графической подготовки, относятся: формирование в процессе изучения графических дисциплин творческой среды, направленной на развитие пространственного воображения студентов и обеспечение научно-методического сопровождения данного процесса; педагогическое управление процессом развития пространственного воображения студентов в ходе изучения графических дисциплин; разработка критериев уровня сформированности пространственного воображения студентов.
2. Разработанная модель, включающая следующие три взаимосвязанных блока: педагогическое обеспечение исследуемого процесса (цель, задачи, принципы, функции, свойства и педагогические условия), организацию учебного процесса (обучение по ГОС ВПО, средства обучения, методы обучения, формы обучения и формы контроля), компоненты готовности (потребностно-мотива-ционный, когнитивный, операционно-деятельностный, эмоционально-волевой и оценочно-результативный), направлена на развитие пространственного воображения студентов в процессе изучения графических дисциплин. Все три выделенных блока обеспечивают единый педагогический результат, дающий возможность определить достигнутый студентами уровень сформированности их пространственного воображения: репродуктивный, имитирующий, конструктивный и творческо-эвристический.
3. Совершенствование графических компетенций студентов на основе разработанных инновационных механизмов развития их пространственного воображения достигается посредством решения системы графических задач на визуальную интерпретацию, логическое пространственное мышление, умение оперирования пространственными образами, вариационное проецирование, идентификацию пространственных объектов, пространственную ориентацию, преобразование пространственных объектов и визуальное проецирование, а также использования анаглифных изображений в процессе изучения графических дисциплин.
Структура диссертации отражает общую логику исследования и состоит из введения, двух глав, заключения, библиографии и приложения.
Педагогические условия, определяющие развитие пространственного воображения будущих инженеров
В настоящее время в Республике Саха (Якутия) начата реализация «Схемы комплексного развития производительных сил, транспорта и энергетики Республики Саха (Якутия) до 2020 года», утвержденной Правительством Российской Федерации 8 февраля 2007 года. Эта долгосрочная программа направлена на динамичное развитие многих отраслей экономики не только нашей республики, но и всего Дальневосточного федерального округа. В ближайшие годы предполагается интенсивное развитие добывающих и перерабатывающих отраслей промышленности, различных видов транспорта, гидроэнергетики, значительно вырастут объемы строительных работ.
Реализация всех этих мегапроектов невозможна без грамотных высококвалифицированных инженерных кадров. Успешное решение поставленных задач во многом зависит от того, насколько высок уровень фундаментальной теоретической подготовки будущих специалистов. Известно, что хорошего инженера без соответствующего уровня графической подготовки не получить, т.к. изучение практически всех специальных дисциплин основано на графическом материале и сопровождается выполнением большого объема графических работ.
В технических вузах графические дисциплины представлены двумя основными предметами: «Начертательная геометрия» и «Инженерная графика», которые основаны на школьном курсе «Черчение». Черчение является одним из уникальных предметов, который способен интегрировать различные дисциплины, такие как геометрия, математика, физика, рисование, технологии. При помощи линий, знаков, символов, цифр можно, не зная языка, получать информацию и читать чертежи, таким образом, черчение можно назвать международным языком общения. Графические средства информации наиболее точны, емки и лаконичны. Без умения разрабатывать и читать чертежи сегодня не может состояться ни один грамотный инженер. В эпоху научно-технического прогресса, когда все более и более усложняются используемые технологии и техника, к графическим знаниям будущих специалистов предъявляются повышенные требования.
Базовая подготовка выпускников республиканских школ по черчению, как показал проведенный нами анализ, находится не на высоком уровне. Во многих школах данному предмету отводится второстепенная роль. Основными причинами такого отношения являются: - малое количество часов учебного времени, отводимое на изучение черчения; - недопонимание задач, которые стоят перед этим предметом в процессе образования и формирования личности школьника; - отсутствие целенаправленной работы по формированию познавательного интереса к предмету; - недоработка комплекса основных способов и методов повышения уровня графических знаний учащихся в учебное и внеучебное время; - слабая популяризация графического образования среди учителей и учащихся общеобразовательных школ.
В итоге университет получает на первом курсе контингент студентов, которым очень тяжело дается усвоение сложных программ по начертательной геометрии и инженерной графике. Данные дисциплины не относятся к разряду тех, которые можно изучить самостоятельно, что называется по книжкам. Но даже в случае постоянных занятий в отведенное для изучения этих дисциплин время, не все студенты могут их успешно освоить. Многолетний опыт практической работы с учащимися общеобразовательных школ и со студентами Якутского государственного университета показал, что сложности у обучающихся желающих усвоить графические дисциплины, но, тем не менее, не успевающих по ним, возникают из-за отсутствия или недостаточной развитости пространственного воображения. Не обладая пространственным воображением, очень сложно изучать графические дисциплины, читать чертежи, ориентироваться в пространстве. Многие исследователи доказали необходимость формирования с детских лет способности 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 др. Б.Г. Ананьев по этому поводу пишет: "Формирование пространственных представлений является важным разделом умственного воспитания и политехнического образования обучающихся, т.к. способствует развитию у студентов пространственного мышления, способности к конструктивно-технической деятельности и этим готовит обучающихся к жизни, труду, успешному продолжению дальнейшего образования" [5].
Воображение относится к особому свойству человеческой психики, занимая в ней особое обособленное положение. Оно с древних времен привлекало к себе внимание философов, психологов, физиологов. Однако, несмотря на столь пристальное внимание и множество научных исследований, феномен воображения остается загадочным и в наши дни. Практически все свойства человеческой психики, включая внимание, ощущение, восприятие, память и мышление, изучены в достаточной степени подробно, кроме воображения. Ученым до сих пор не удалось отгадать загадку, связанную с механизмом воображения, в том числе о его анатомо-физиологической основе. Тайны о том, где, в какой части мозга человека локализовано воображение, с работой каких известных нам нервных структур оно связано, сегодня еще до конца не разгаданы. Между тем, воображение играет огромную роль в жизни человека, поскольку почти вся материальная и духовная культура, созданная человечеством за многие тысячелетия, является продуктом воображения и творчества людей.
Под воображением в философии понимается фантазия, психическая деятельность, состоящая в создании представлений и мысленных ситуаций, никогда в целом не воспринимавшихся человеком в действительности [220, с.91]. Точно такое же определение воображения дается и в энциклопедическом словаре [24, с.243].
Модель развития пространственного воображения будущих инженеров в процессе изучения графических дисциплин
Специфика графических дисциплин предполагает составление экзаменационных билетов с акцентированием внимания на решение задач, что предполагает наличие у студентов не только твердых теоретических знаний, но и основательных графических умений и навыков, сформированных в результате развития их пространственного воображения. Таким образом, главный результат, которого должны добиться студенты в процессе изучения графических дисциплин, это - умение решать графические задачи.
Концептуальное значение для нашего исследования имеет утверждение отечественных дидактов (К.А. Абульханова-Славская [1], Л.И. Божович [22], Л.В. Выготский [49], Б.С. Гершунский [57], Э.Н. Гусинский [68], СВ. Кульне-вич [126], А.Н.Леонтьев [131] и др.) о том, что готовность как устойчивое свойство личности в функциональном аспекте обеспечивает определенную настройку, порождает целенаправленную активность личности, выступает одним из важнейших механизмов обеспечения успешности учебной деятельности. В связи с этим, основываясь на теоретическом анализе, и, исходя из того, что готовность к развитию пространственного воображения как активно-действенное состояние личности студента отражает содержание предстоящей задачи и условия её выполнения, в качестве третьего блока модели мы определили пятикомпо-нентный состав структуры готовности студентов к развитию своего пространственного воображения, обозначив в качестве основных потребностно-мотивационный, когнитивный, операционно-деятельностный, эмоционально-волевой и оценочно-результативный компоненты. Потребностно-мотивационный компонент готовности включает в себя потребность студентов в развитии своего пространственного воображения, мотивы необходимости изучения графических дисциплин, осознание значимости графических компетенций в процессе дальнейшего обучения и в практической деятельности.
Когнитивный компонент готовности содержит знания о способах развития пространственного воображения, приемах получения информации и графических знаний, общелогические и специфические, предметные и технологические приемы учебной работы, направленные на совершенствование графических компетенций.
Операционно-деятельностный компонент готовности содержит организацию конструктивного партнерства, взаимодействие с одногруппниками и преподавателями при традиционном и нетрадиционных методах обучения, включение студентов в познавательную деятельность не только на репродуктивном, но продуктивном творческом уровне, развитие на основе использования наглядных средств обучения их пространственного воображения, демонстрация значимости пространственного воображения в процессе изучения графических дисциплин.
Эмоционально-волевой компонент готовности включает осознание студентами потенциального уровня своих возможностей, обеспечение комфортных условий обучения, специальная организация учебного процесса с учетом развития пространственного воображения студентов.
Оценочно-результативный компонент готовности включает в себя самооценку деятельности студентов по уровню развития их пространственного воображения, анализ и осмысление своих успехов и неудач.
Все три рассмотренных нами блока модели должны привести в конечном итоге к единому педагогическому результату, демонстрирующему изменения в развитии пространственного воображения студентов в процессе изучения графических дисциплин. Для оценки уровня сформированности пространственного воображения студентов мы предлагаем использовать критерии, рассмотренные нами в конце предыдущего параграфа. Опираясь на классификации, рассмотренные В.А. Сластениным, Л.С. По-дымовой [205], развитые в исследованиях О.А. Ефимова [79], Е.В. Киселевой [102], а также, учитывая опыт работы в высшей школе, мы выделяем четыре уровня сформированное пространственного воображения студентов, которые являются результатом воздействия системы педагогического стимулирования данного познавательного процесса: репродуктивный, имитирующий, конструктивный и творческо-эвристический. Дадим общую характеристику указанных уровней сформированности пространственного воображения студентов в процессе изучения графических дисциплин.
Репродуктивный уровень. Студенты имеют неустойчивые пространственные представления, могут распознать отдельные пространственные объекты, выделить некоторые их признаки и отношения, которые они способны воспроизвести. Они владеют базовыми графическими знаниями, получаемыми во время аудиторных занятий, но графические навыки сформированы слабо. Новые способы развития пространственного воображения осваивают медленно, т.к. не испытывают осознанной потребности в развитии пространственного воображения, как средстве улучшения графических компетенций. Испытывают большие затруднения при решении графических задач, при их решении больше апеллируют к наличным знаниям. У студентов отсутствует или слабо развита познавательная активность и самостоятельность. Способности к рефлексии, самопознанию и самооценке не сформированы.
Имитирующий уровень. У студентов накоплен определенный опыт распознания пространственных объектов, различных видов пространственных представлений и отношений. Студенты владеют не только теоретическими, но и эмпирическими графическими знаниями, которые позволяют им решать простые задачи по известному алгоритму на основе рекомендаций преподавателя. У них слабо развита активность при решении задач, а также стремление к самостоятельному поиску решения. У студентов наблюдаются попытки развития пространственного воображения, но слабо выражена собственная позиция по организации и осмыслению данного процесса. Умение видеть перспективы и необ 67 ходимость в графических компетенциях и пути их корректировки сформированы недостаточно.
Конструктивный уровень. Студенты умеют мыслить пространственными формами и образами. Они не только владеют теоретическими графическими знаниями, но и располагают практическими умениями и навыками, достаточными для решения графических задач среднего уровня сложности с использованием нескольких способов решения, или их комбинаций. Они проявляют устойчивый интерес к дополнительным знаниям, способам деятельности. Студенты осознают необходимость развития пространственного воображения, важность его в процессе изучения графических дисциплин. Однако умение рефлексии сформировано еще недостаточно, пути корректировки деятельности не всегда эффективны.
Способы развития пространственного воображения будущих инженеров при изучении графических дисциплин
Подобного рода задачи позволяют, имея пространственное изображение объекта, визуально представлять, как выглядят его проекции, мысленно переводя свой взор с одного вида на другой. Данная визуальная гимнастика очень полезна для пространственного восприятия любого объекта. Навыки, приобретенные в процессе решения подобных задач, должны быть доведены до автоматизма. При решении этих задач в первую очередь учитывается скорость, с которой студенты с ними справляются.
Таким образом, решение рассмотренных вариантов задач способствует развитию пространственного воображения студентов. Решение данных задач должно быть доведено до автоматизма, только в этом случае можно рассчитывать на получение высоких результатов. Каждая из представленных графических задач направлена на развитие определенных свойств личности студента, в комплексе же все они позволяют добиться такого уровня сформированности пространственного воображения студента, который позволит не только без особых проблем освоить курс начертательной геометрии, но и окажет существенную помощь в изучении специальных дисциплин и в будущей трудовой деятельности.
При решении графических задач многие студенты испытывают сложности из-за слабой пространственной ориентации, невозможности представления пространственного объекта и других объективных причин, мешающих усвоению программы обучения. Несмотря на все старания и желание решить задачу, у них ничего не получается. В последствии выяснилось, что дело не только в неразвитости пространственного воображения, но и в физиологических особенностях, которые не позволяют представить, как выглядит объект в пространстве. Опытная работа показала, что в этом случае помощь может оказать использование анаглифных изображений, при рассматривании которых возникает зрительное восприятие живого изображения во всех его трех измерениях. Эффект достигается, когда упражнениях применением анаглифных изображений чередуются с решением графических задач. В этом случае студент имеет возможность представить, как объект выглядит в пространстве, имея перед собой его плоское изображение, поскольку анаглифные (стереоскопические) иллюстра 99 ции дают наблюдателю такое же представление, какое получается при наблюдении невооруженным взглядом действительных пространственных объектов.
Человек уже в раннем детском возрасте начинает вырабатывать у себя способность по восприятию глазами без всякого обдумывания сейчас же ощущать пространственные соотношения отдельных предметов. Однако, если дело касается рисунков, живописных картин или чертежей, задача существенно усложняется. Степень восприятия в этом случае зависит от жизненного опыта и имеющейся практики. Меньше проблем испытывают те студенты, кто в школе научился инстинктивно ощущать проекции по системе Монжа. Для этого на уроках черчения проводятся занятия, направленные на развитие пространственного воображения. В числе которых - демонстрация предметов разных геометрических форм, изготовленных из различных материалов. Но работа с объемной моделью не всегда оказывается достаточной. Плохо развитое абстрактное мышление не позволяет студентам, рассматривая модель, представить её изображение на плоскости. Альтернативу моделям могут составить анаглифные изображения, которые занимают промежуточное положение между плоскими чертежами и реальными моделями пространственных объектов. Анаглифная иллюстрация, не заменяя полностью демонстрацию натуральных моделей, дает более точное представление о геометрических объектах, т.к. вычерченная линия выступающая из плоскости чертежа в пространство более «геометрична», чем любая модель и вызывает своей нестандартностью живой интерес у студентов, активизируя их мыслительную деятельность. В этом случае достигаются две цели обучения: ликвидируется физиологический недостаток, мешающий пространственному восприятию изучаемого объекта, и получает развитие пространственное воображение студента.
Рассматривание стереоскопических рисунков и чертежей уже само по себе очень развлекательно и назидательно. У студентов появляется желание, работая с такими чертежами, еще лучше рассмотреть, изучить и уточнить общую конструкцию, выделить существенные признаки. Однако для серьезного намерения изучить графическую дисциплину и развития пространственного воображения, естественно, недостаточно одного лицезрения анаглифных изображений, оно не освобождает от систематической и методической работы. Необхо 100 димы предварительные знания основ геометрии (планиметрии, стереометрии), освоенные в средней школе, системы проецирования Монжа, проекций с числовыми отметками и перспективного проецирования (аксонометрии). Обязательным условием изучения курса является самостоятельное выполнение большого числа упражнений и решение пространственных задач, которые должны чередоваться в необходимых случаях с просмотром анаглифных изображений. При этом надо иметь в виду, что никакие построения никогда не следует выполнять механически, как плоскостную задачу, без полного представления пространственных условий. Задачи должны решаться осознанно, с постепенным переходом от простых задач к всё более сложным. В этом случае анаглифные изображения могут оказать помощь в ускорении усвоения нового материала.
При этом необходимо иметь в виду, что в основе восприятия пространства лежит системный механизм, основой которого является условнорефлекторг ная деятельность организма, парная работа полушарий головного мозга, характеризующаяся бинарным эффектом и явлением асимметрии при одновременном функционировании одноименных рецепторов (Б.Г. Ананьев [6], И.С. Бери-тов [20], Р.Л. Грегори [63], Б.Х. Гуревич [66], Г.И. Лернер [132], Б.Ф. Ломов [137] и др.). Зрительный образ создается в результате персептивных действий (поиск, обнаружение, выделение и др.), особенность визуального мышления заключается в порождении новых визуальных форм, которые делают значение видимым (В.П. Зинченко, Н.Ю. Вергилис [89], А.В. Славин [203]).
Рассматривание анаглифных иллюстраций требует некоторого навыка. Анаглифный рисунок следует рассматривать очень внимательно, с подробным изучением всех изображенных на нем деталей и линий, чтобы полностью понять закономерность и пространственное значение каждой линии, изображенной на обычном рисунке. При упражнении с отличающимися исходными данными следует также всегда представлять себе как выглядит в пространстве изображаемый на чертеже предмет.
Анаглифные рисунки выполняются в двух цветах так, чтобы при наблюдении через разноцветные очки, каждый глаз наблюдателя воспринимал лишь предусмотренное для этого глаза изображение, (прилож. 1,2,4,5,)т.к. наши глаза один и тот же предмет воспринимают с двух точек, как бы охватывая его каждый со своей стороны. Синий светофильтр в изображении чертежа на темном фоне дает зрительное восприятие только того, что выполнено синей краской, обесцвечивая то, что напечатано красной. Красный светофильтр, наоборот, обесцвечивает то, что сделано синим цветом и дает восприятие напечатанного красным цветом.
Экспериментальная проверка уровня развития пространственного воображения будущих инженеров
В процессе опытной работы особое внимание было направлено на создание благоприятных условий для студентов. Возможность поэтапного оценивания уровня графических знаний, самостоятельный выбор темпов обучения, терпимость преподавателя к допущенным ошибкам, исключение потерь времени на этапах промежуточного контроля - все эти факты создают спокойную благоприятную учебную обстановку. Такая обстановка дополняется и тем, что студент может самостоятельно оценить свое продвижение в учении. Подробный протокол результатов обучения позволяет преподавателю оперативно выявлять типичные затруднения студента и корректировать его дальнейшую деятельность.
Разработанная в соответствии с этими принципами технология превосходит традиционную. Известно, что существующие многочисленные технологии обучения графическим дисциплинам в технических вузах не решают полностью задач, возникающих в ходе учебного процесса. Эти технологии в основном имеют частный характер, направленный на овладение студентами графическими знаниями. Кроме того, в них не используется опыт квалифицированных специалистов, в том числе педагогов, занимающихся проблемами психолого-педагогического обеспечения процесса обучения, что резко снижает эффективность обучения.
Предложенная и реализованная технология, основанная на использовании модели формирования пространственного воображения студентов в процессе изучения графических дисциплин, не только позволяет учитывать индивидуальные особенности каждого студента, но и способствует повышению интереса, познавательной активности, усилению инициативы и творческого подхода, направленных в конечном итоге на его саморазвитие и самосовершенствование.
Для реализации предложенной технологии обучения разработан комплекс графических задач, решение которых способствует не только развитию общих графических компетенций, но в первую очередь направлено на развитие их пространственного воображения. С этой же целью в учебный процесс внедрены анаглифные изображения, демонстрация которых помогает визуальному восприятию пространственных объектов.
Разработанная нами технология обучения обеспечивает: - выработку графических умений и навыков не традиционными методами, а посредством развития их пространственного воображения; - креативный подход, при котором основной формой подготовки является анализ и разрешение проблемных ситуаций в процессе решения графических задач, при этом студенту отводится активная роль, предусматривающая самостоятельность и ответственность в поиске правильного решения; - ориентацию обучения не на копирование знаний преподавателей, а на выработку личностных продуктивных знаний; - деятельностный подход, при котором содержание обучения базируется на разработанной модели формирования пространственного воображения студентов, что обеспечивает переход от дисциплинарной модели содержания образования к системной; - индивидуализацию обучения, учитывающую исходный и текущий уровни графических знаний и возможностей студента.
Отслеживание динамики изменения процесса формирования пространственного воображения студентов проводилось на основе сравнения темпов освоения учебного материала в контрольных и экспериментальных группах. В качестве основного критерия уровня сформированности пространственного воображения студентов была принята их способность решать графические задачи. Для этого было проведено три контрольных среза: один в начале изучения курса, второй в середине и третий на завершающей стадии. Студентам выдавались одинаковые контрольные задачи, на решение которых отводилось равное время. Каждая задача оценивалась в 10 баллов. Итоговый балл принимался как сумма баллов, полученных за решение каждой контрольной задачи. При реше 117 нии задач учитывались правильность, полнота, время решения. Кроме того, баллы могли быть добавлены или уменьшены за активность, инициативу, нетрадиционный подход к решению, предоставление нескольких вариантов решений. Усредненная динамика изменения процесса формирования пространственного воображения студентов контрольных и экспериментальных групп, зафиксированная за последние 4 учебных года представлена на рис. 2.3. —/ V / 2008-2009 учебный год / // 2007-2008 учебный год //2006-2007 учебный год WW 2005-2006 учебный год
Динамика изменения процесса формирования пространственного вооб ражений студентов контрольных и экспериментальных групп
Сравнительный анализ, проведенный в ходе экспериментального исследования, наглядно демонстрирует, что предлагаемая технология обучения графическим дисциплинам с ориентацией на развитие пространственного воображения студентов оказывает существенное влияние на улучшение качества их графической подготовки. Если в контрольных группах наблюдается незначительное улучшение показателей, то во всех экспериментальных группах динамика такова, что к окончанию срока обучения больше половины студентов (53,5 %) стали справляться с предлагаемыми контрольными заданиями, решая все предлагаемые графические задачи.
