Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Теоретико-методологические основы проектирования и реализации педагогической системы формирования профессиональных инженерно-графических компетенций студентов
1.1. Аналитический обзор научных публикаций и образовательной практики по инженерно-графической подготовке студентов технических ВУЗов машиностроительного профиля 16
1.2. Профессиональные инженерно-графические компетенции специалистов в области автоматизированного машиностроения 36
1.3. Разработка теоретической модели педагогической системы формирования профессиональных инженерно-графических компетенций студентов в курсе компьютерной графики 56
Выводы по 1-ой главе 78
Глава 2. Практическая реализация педагогической технологии формирования профессиональных инженерно-графических компетенций студентов и педагогический эксперимент по оценке эффективности ее применения
2.1. Разработка информационных образовательных ресурсов, применяемых в курсе компьютерной графики для формирования у студентов профессиональных инженерно-графических компетенций 79
2.2. Педагогическая технология формирования профессиональных инженерно-графических компетенций студентов в процессе их обучения компьютерной графике 102
2.3. Педагогический эксперимент по оценке эффективности технологии формирования у студентов профессиональных инженерно-графических компетенций 134
Выводы по 2-ой главе 147
Заключение 148
Библиографический список
- Профессиональные инженерно-графические компетенции специалистов в области автоматизированного машиностроения
- Разработка теоретической модели педагогической системы формирования профессиональных инженерно-графических компетенций студентов в курсе компьютерной графики
- Педагогическая технология формирования профессиональных инженерно-графических компетенций студентов в процессе их обучения компьютерной графике
- Педагогический эксперимент по оценке эффективности технологии формирования у студентов профессиональных инженерно-графических компетенций
Введение к работе
Актуальность исследования. Одним из приоритетов развития системы высшего образования является повышение качества подготовки дипломированных специалистов. От современного высшего учебного заведения требуется внедрение новых подходов к обучению, обеспечивающих, наряду с его фундаментальностью и соблюдением требований Государственных образовательных стандартов, развитие личности, реализацию образовательных потребностей обучающегося на основе потенциальной многовариантности содержания и организации образовательного процесса средствами современных компьютерных технологий. Определилась тенденция движения от понятий квалификации к понятию компетенции, как более адекватному новым условиям результату высшего профессионального образования.
Вместе с тем, не в полной мере пока решены проблемы формирования профессиональных компетенций, измерения и оценки уровня сформированности этих многокомпонентных характеристик.
Тенденции развития высшего технического образования отражают тенденции развития науки и общества в целом, одной из которых является компьютеризация. С более широким использованием информационных методов в научно-теоретической и предметно-практической деятельности специалисты связывают дальнейший прогресс в области инженерно-графических исследований. Следовательно, умение применять средства предоставляемые системами автоматизированного проектирования, в плане создания визуальных пространственных моделей графических объектов – одна из задач профессиональной подготовки будущего инженера. Соответственно, при инженерно-графической подготовке специалистов машиностроительного профиля необходима ориентированность на формирование профессиональных инженерно-графических компетенций через использование методологии компьютерного моделирования, возможностей ассоциативного черчения, применение информационных технологий при проектировании конструкторской документации для решения профессиональных инженерно-графических задач.
Технологическая модернизация высшего образования предполагает существенное изменение содержания и методики образовательного процесса. Проблема совершенствования технологий преподавания инженерно-графических дисциплин с использованием компьютерных средств в техническом вузе является актуальной в контексте компетентностного подхода. Подготовке профессионально компетентного специалиста, обладающего совокупностью профессиональных инженерно-графических компетенций (ПИГК) в рамках избранной профессии, призвано способствовать, связанное с процессом компьютеризации, появление широких возможностей применения в обучении новых информационно-коммуникационных технологий. При этом одним из наиболее актуальных вопросов является разработка методологических основ теории и практики применения информационных образовательных ресурсов как фактора эффективного формирования профессиональных компетенций.
Анализ состояния проблемы формирования профессиональных инженерно-графических компетенций у студентов технического университета в процессе их обучения блоку инженерно-графических дисциплин позволил выявить ряд противоречий:
между декларируемым Государственными образовательными стандартами ВПО компетентностным подходом к профессиональной подготовке студентов машиностроительных специальностей и недостаточной разработанностью теоретико-методологических основ организации компетентностно-ориентированного обучения;
между потребностью высшей технической школы соответствовать запросам современного автоматизированного машиностроительного производства и отсутствием научно-обоснованной методологии формирования профессиональных инженерно-графических компетенций в процессе их обучения компьютерной графике;
между объективной необходимостью технологизации процесса формирования у студентов машиностроительных специальностей профессиональных инженерно-графических компетенций и отсутствием разработанных дидактических средств и учебно-методических комплексов, обеспечивающих процесс технологизации.
Вышеуказанные противоречия определили проблему исследования: какие теоретические основы и методологические подходы следует использовать для проектирования и реализации технологии формирования профессиональных инженерно-графических компетенций студентов в процессе их обучения компьютерной графике.
Недостаточная разработанность данной проблемы в педагогической практике, актуальность и социальная значимость послужили основанием для определения темы исследования: «Формирование профессиональных инженерно-графических компетенций студентов в процессе их обучения компьютерной графике».
Цель исследования: теоретико-методологическое обоснование и практическая апробация системы формирования профессиональных инженерно-графических компетенций студентов в процессе их обучения компьютерной графике.
Объектом исследования является педагогическая система профессиональной инженерно-графической подготовки студентов технических вузов.
Предметом исследования является процесс формирования профессиональных инженерно-графических компетенций студентов в курсе компьютерной графики.
Гипотеза исследования – формирование профессиональных инженерно-графических компетенций студентов в процессе их обучения компьютерной графике будет более эффективным, если:
выявлена совокупность профессиональных инженерно-графических компетенций формируемых у студентов в курсе компьютерной графики;
разработана теоретическая модель педагогической системы формирования профессиональных инженерно-графических компетенций студентов;
теоретически обоснована и интегрирована в учебный процесс педагогическая технология формирования ПИГК;
создан электронный учебно-методический комплекс дидактических средств, обеспечивающих информационно-дидактическую базу формирования ПИГК и диагностическую систему для определения уровней сформированность ПИГК.
Исходя из указанной цели исследования, его основными задачами являются:
-
выявить совокупность профессиональных инженерно-графических компетенций, формируемых у студентов в процессе их обучения компьютерной графике;
-
разработать теоретическую модель педагогической системы формирования у студентов профессиональных инженерно-графических компетенций в процессе их обучения компьютерной графике;
-
разработать и реализовать педагогическую технологию формирования у студентов ПИГК в процессе их обучения компьютерной графике;
-
разработать и внедрить в учебный процесс электронный учебно-методический комплекс для реализации педагогической технологии формирования ПИГК и выявлению уровней сформированности ПИГК у студентов в результате их обучения компьютерной графике.
Методологической основой исследования являются:
- теория компетентностного подхода в высшем образовании (А.А. Андреев, Н.П. Аникеева, С.И. Архангельский, Ю.К. Бабанский, С.Я. Батышев, В.Ф. Башарин, В.И. Байденко, В.П. Беспалько, В.Н, Боголюбов, А.А. Вербицкий, Л.С. Выготский, Б.С. Гершунский, В.В. Давыдов, О.В. Довженко, И.К. Журавлев, И.А. Зимняя, И.И. Ильясов, Ю Колер, В.С. Леднев, И.Я. Лернер, С.И. Макаров, А.Н. Матюшин, М.И. Махмутов, В.М. Монахов, Н.А. Селезнева, Н.Ф. Талызина, Ю.Г. Татур, и др).
- теория контекстного (А.А. Вербицкий), системного (В.Г. Афанасьев, Ф.Ф. Королев, Н.В. Кузьмина, Ю.А. Кустов, К.К. Платонов, А.И. Субетто, В.Д. Шадриков, Г.П. Щедровицкий, Ю.И. Тарский, В. Хубка, У. Эшби, В.А. Якунин), личностно-ориентированного (Л.Г. Вяткин, Г.И. Железовская, Г.П. Корнев, В.В. Сериков, В.С. Сухомлинский, И.С. Якиманская) деятельностного (Л.С. Выготский, А.Н. Леонтьев, В.С. Мерлин, С.Л. Рубинштейн), развивающего (Л.В. Занков, Д.Б. Эльконин, В.В. Давыдов) и гуманистического (Н.А. Бердяев, А. Маслоу, К. Роджерс) подходов к организации процесса обучения;
- положения, раскрывающие общие вопросы методологии педагогической науки, педагогического науковедения и понятийного аппарата педагогики (А.Г. Бусыгин, А.Л. Бусыгина, Б.С. Гершунский, В.В. Краевский, Ю.А. Кустов, А.Я. Найн, Н.Д. Никандров, Е.В. Ткаченко и др.);
- концепция информатизации образования (В.П. Беспалько, Г.А. Бордовский, Б.С. Гершунский, А.П. Ершов, С.А. Жданов, В.А. Извозчиков, А.А. Кузнецов, М.П. Лапчик, С.И. Макаров, А.Е. Марон, Е.С. Полат, И.В. Роберт, В.В. Рубцов, А.Я. Савельев, Э.Г. Скибицкий, А.В. Хуторской, В.Д. Чернилевский и др.)
- теория и методика инженерно-графической подготовки студентов технических вузов (В. И. Якунин, А.М. Асташов, С.К. Боголюбов, С.Н. Балягин, Н.Н. Голованов, И.Б. Кордонская, Г.А. Красильникова, К.С. Михалкин, И.П. Норенков, Н.В. Носов, А. Потемкин И.А. Ройтман, Н.Ю. Рубина, В.В. Самсонов, С.М. Тарелкин, А.А.Черепашков, Х. Хамфрис, С.К. Хабаров, А.Л. Хейфец, Л.А. Мартынова, Г.М. Шипова, В.Г. Хрящев, М.Ю. Филимонова, Л.В. Павлова, А.В. Петухова, П.А. Острожков, Н.Б. Литвинова, Е.Б. Ерцкина и др.)
Методы исследования: 1) метод теоретического анализа: изучение и анализ философской, психолого-педагогической, методической литературы, периодических изданий по исследуемой проблеме; изучение и обобщение педагогического опыта реализации инженерно-графической подготовки студентов технических вузов; 2) эмпирические методы: анкетирование, метод экспертных оценок, тестирование; 3) математические методы обработки данных, полученных в ходе исследования.
Опытно-экспериментальной базой исследования явилось ФГБОУ ВПО «Самарский государственный технический университет».
Этапы исследования. Исследование осуществлялось с 2005 по 2012 гг. в несколько этапов.
I этап (2005-2006гг.). Изучение состояния проблемы в теории и на практике, анализ тематически близких исследований, опыта преподавания инженерно-графических дисциплин в технических вузах. Выполнен анализ содержания профессиональной инженерно-графической подготовки студентов, различных методик и результатов её проведения, что послужило основой для определения темы исследования, его предмета и цели, для определения гипотезы, задач, методологии и методов исследования.
II этап (2006-2009гг.). Проведено изучение дидактических возможностей современных компьютерных технологий при преподавании инженерно-графических дисциплин. Сформулирована совокупность профессиональных инженерно-графических компетенций студентов формируемых в курсе компьютерной графики. Разработана модель педагогической системы формирования профессиональных инженерно-графических компетенций.
III этап (2009-2012гг.). Спроектирована педагогическая технология, направленная на формирование профессиональных инженерно-графических компетенций. Проведен формирующий эксперимент с последующим анализом эффективности педагогической технологии формирования профессиональных инженерно-графических компетенций студентов в процессе их обучения компьютерной графике. Уточнение выводов и оформление рукописи диссертации.
Научная новизна исследования:
выявлена и обоснована совокупность профессиональных инженерно-графических компетенций формируемых у студентов в процессе их обучения компьютерной графике, обусловленная запросом общества и личностными потребностями будущих специалистов, адекватно отражающая предметное содержание и область применения сформированных компетенций в профессиональной инженерно-графической деятельности, направленной на комплексное решение проектно-конструкторских заданий, состоящих из нескольких взаимосвязанных задач, соответствующих основным функциональным возможностям систем автоматизированного проектирования: способность/готовность осуществлять компьютерное моделирование и вариативную модернизацию машиностроительных деталей; виртуально моделировать сборочные узлы машиностроительных изделий; разрабатывать ассоциативные чертежи моделей; создавать и использовать электронную версию конструкторской документации к моделям сборочных узлов.
разработана модель педагогической системы формирования профессиональных инженерно-графических компетенций студентов в процессе их обучения компьютерной графике, содержащая в своей структуре комплекс логически и системно взаимосвязанных функциональных компонентов: мотивационно-целевой компонент, определяемый как социальный заказ на подготовку специалиста машиностроительного профиля со сформированными профессиональными инженерно-графическими компетенциями; содержательный компонент, отражающий совокупность профессиональных инженерно-графических компетенций в составе ценностного, когнитивного и деятельностного компонентов; дидактический компонент модели, представленный в виде комплекса дидактических средств направленных на формирование ПИГК; организационно-процессуальный компонент, содержащий совокупность образовательно-профессиональных технологий; экспертно-оценочный компонент, включающий инструментарий по оцениванию уровня сформированности профессиональных инженерно-графических компетенций у студентов машиностроительных специальностей; рефлексивно-результативный компонент, предусматривающий проведение контрольных процедур, анализ результатов контроля, выявление отклонений от цели и причин их возникновения, проведение самокоррекции субъектов обучения и коррекции элементов технологии, обеспечивающих достижение конечной цели обучения – подготовка специалиста, обладающего сформированными профессиональными инженерно - графическими компетенциями;
спроектирована и апробирована педагогическая технология формирования профессиональных инженерно-графических компетенций у студентов в процессе их обучения компьютерной графике, представляющая собой интегративную совокупность информационно-развивающих, деятельностных, личностно-ориентированных методов обучения, реализуемых в модулях обеспечивающих формирование выявленных ПИГК, с использованием современных компьютерных средств: мультимедиа, тренинги, презентации, интернет, профессиональные и учебные системы автоматизированного проектирования;
создан электронный учебно-методический комплекс курса компьютерной графики, в составе ориентировочного, справочно-информационного, содержательного, инструментально-операционального, научного и контрольного компонентов, обеспечивающих информационно-дидактическую базу формирования профессиональных инженерно-графических компетенций и диагностический инструментарий оценивания уровней сформированности ПИГК и их компонентных составляющих: когнитивной, деятельностной, ценностной.
Теоретическая значимость исследования выражается в том, что его результаты дополняют и уточняют понятийно-терминологический аппарат методики профессиональной инженерно-графической подготовки студентов технических вузов; выявленная содержательная часть профессиональных инженерно-графических компетенций, формируемых у студентов в курсе компьютерной графики и обоснованная их совокупность, расширяют теоретико-методологические основы компетентностно-ориентированной профессиональной подготовки в сфере автоматизированных производств машиностроительного кластера.
Практическая значимость исследования состоит в том, что его результаты способствуют совершенствованию процесса профессиональной инженерно-графической подготовки студентов технических вузов; разработанная автором педагогическая технология формирования профессиональных инженерно-графических компетенций в курсе компьютерной графики и обеспечивающий её электронный учебно-методический комплекс могут применяться в других образовательных учреждениях данного типа.
Положения, выносимые на защиту:
-
Совокупность профессиональных инженерно-графических компетенций специалиста в области автоматизированного машиностроения, адекватно отражающая предметное содержание и область проявления формируемых компетенций в профессиональной инженерно-графической деятельности и обусловленная запросом общества и личностными потребностями будущих специалистов; обоснованная совокупность профессиональных инженерно-графических компетенций, формируемых у студентов в курсе компьютерной графики, позволяет решать комплексные проектно-конструкторские задания, состоящие из нескольких взаимосвязанных задач, соответствующих основным функциональным возможностям систем автоматизированного проектирования: способность/готовность осуществлять компьютерное моделирование и вариативную модернизацию машиностроительных деталей; виртуально моделировать сборочные узлы машиностроительных изделий; разрабатывать ассоциативные чертежи моделей деталей; создавать и использовать электронную версию конструкторской документации к моделям сборочных узлов.
-
Теоретическая модель педагогической системы формирования профессиональных инженерно-графических компетенций современного специалиста машиностроительного профиля [модель, содержащая в своей структуре комплекс логически и системно взаимосвязанных функциональных компонентов: мотивационно-целевой компонент, определяемый как социальный заказ на подготовку специалиста машиностроительного профиля со сформированными профессиональными инженерно-графическими компетенциями; содержательный компонент, отражающий совокупность профессиональных инженерно-графических компетенций в составе ценностного, когнитивного и деятельностного компонентов; дидактический компонент модели, представленный в виде комплекса дидактических средств направленных на формирование ПИГК; организационно-процессуальный компонент, содержащий совокупность образовательно-профессиональных технологий; экспертно-оценочный компонент, включающий инструментарий по оцениванию уровня сформированности профессиональных инженерно-графических компетенций у студентов машиностроительных специальностей; рефлексивно-результативный компонент, предусматривающий проведение контрольных процедур, анализ результатов контроля, выявление отклонений от цели и причин их возникновения, проведение самокоррекции субъектов обучения и коррекции элементов технологии, обеспечивающих достижение конечной цели обучения – подготовка специалиста, обладающего сформированными профессиональными инженерно - графическими компетенциями];
-
Педагогическая технология формирования у студентов профессиональных инженерно-графических компетенций в курсе компьютерной графики, представляющая собой интегративную совокупность информационно-развивающих, деятельностных, личностно-ориентированных методов обучения, реализуемых в модулях обеспечивающих формирование выявленных ПИГК, с использованием современных компьютерных средств: [мультимедиа, тренинг, презентации, интернет, профессиональные и учебные системы автоматизированного проектирования];
-
Электронный учебно-методический комплекс курса компьютерной графики, в составе ориентировочного, справочно-информационного, содержательного, инструментально-операционального, научного и контрольного компонентов, обеспечивающих информационно-дидактическую базу формирования профессиональных инженерно-графических компетенций и диагностический инструментарий оценивания уровней сформированности ПИГК и их компонентных составляющих: когнитивной, деятельностной, ценностной [предметные тесты, контрольно-аттестационные работы, экспертное исследование творческих профессионально-направленных разработок].
Достоверность полученных результатов достигается обоснованностью методологии исследования, её соответствием поставленной проблеме; применением совокупности методов, адекватных объекту, предмету, целям и задачам исследования; теоретическим и экспериментальным подтверждением заявленной гипотезы; продолжительным и законченным характером исследования, положительные результаты которого подтверждены опытным путем.
Апробация и внедрение результатов исследования осуществлялись в процессе обучения студентов машиностроительных специальностей компьютерной графике в Самарском государственном техническом университете г. Самары. Результаты исследования внедрены в учебный процесс вуза. Основные положения диссертационной работы докладывались на V международной научно-практической конференции «Педагогический процесс как культурная деятельность» (Самара, 2005); Всероссийской научно-технической конференции «Научно-техническое творчество: проблемы и перспективы» (Сызрань 2006); Всероссийской научно-методической конференции «Естественнонаучное образование в вузе: проблемы и перспективы» (Самара, 2006); VI международной научно-практической конференции «Педагогический процесс как культурная деятельность» (Самара, 2008); II Всероссийской научно-практической конференции с международным участием.- «Информационные технологии и технический дизайн в профессиональном образовании и промышленности» (Новосибирск, 2010); Международной научно-технической конференции «Современные компьютерные технологии фирмы DELCAM в науке, образовании и производстве» (Самара, 2011); Международной научно-методической конференции «Информатизация инженерного образования» (Москва, 2012).
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, двух глав, заключения, библиографического списка из 152 наименований, содержит 5 приложений, 11 рисунков, 9 таблиц. Общий объем работы составляет 190 страниц.
Профессиональные инженерно-графические компетенции специалистов в области автоматизированного машиностроения
Основным требованием к результатам освоения образовательных программ является формирование у студентов способности применять знания, умения, навыки и личностные качества для успешной деятельности в определенной области, с целью обеспечения их востребованности на рынке труда. Отметим также, что совокупность компетенций, которыми должен обладать будущий специалист, рекомендуется разрабатывать совместно с заинтересованными работодателями.
Многолетний опыт сотрудничества вузов с промышленностью, регулярно проводимое анкетирование и исследования запросов предприятий позволяют утверждать, что в настоящее время одним из основных требований, предъявляемых к молодым специалистам на производственных предприятиях, в конструкторских и технологических бюро, является наличие знаний и практических навыков применения компьютерных технологий в инженерной деятельности [131]. Современный инженер, востребованный в конкурентных условиях рыночной экономики, это, прежде всего, всесторонне образованный специалист, профессиональная подготовка которого ориентируется не столько на достижения прошлого, сколько на запросы будущего. Он должен быть готов практически использовать изученные в вузе компьютерные инновации и занять достойное его образованию место в сфере применения профессиональных инженерно-графических компетенций.
В рамках диссертационной работы был проведен аналитический обзор научных публикаций и практического педагогического опыта подготовки специалистов с высшим профессиональным образованием в области автоматизированного машиностроения, задачей которого являлось выявление современных требований к специалисту, к уровню его профессиональной компетентности и способам формирования профессиональных компетенций. В результате проведенного анализа выявлено, что в научных публикациях, журналах и Интернет-форумах проблемам подготовки специалистов в области инженерно-графических дисциплин уделяется достаточно большое внимание и акцентируется на том, что элементы компьютерных информационных технологий должны входить в качестве важных составных частей в большинство профильных изучаемых курсов.
Современная концепция автоматизации проектирования и производства [82] предполагает повсеместное внедрение новых промышленных стандартов, основанных на комплексном использовании компьютерного моделирования. Применение электронных моделей обеспечивает не только существенное ускорение процессов разработки новых образцов продукции, но и ощутимое повышение их качества за счет снижения ошибок и увеличения точности расчетов. Многократно ускоряется модификация изделий и внесение исправлений, неизбежных в силу итерационности процессов конструкторского проектирования и технологической подготовки производства.
Повсеместное внедрение информационных технологий и компьютерного моделирования является важным фактором сохранения российского промышленного потенциала. По данным ведущих российских и мировых агентств, в течение последних десятилетий идет устойчивое увеличение вложений промышленных предприятий в ИКТ (информационные телекоммуникационные технологии) во всем мире и, в том числе, в России. Причем в России прогресс ИКТ происходит значительно более высокими темпами, чем даже в экономически развитых странах [146].
Таким образом, развитие и повышение эффективности промышленного производства напрямую связывается с внедрением новых информационных технологий, которое сдерживается, прежде всего, отсутствием специалистов, обладающих необходимыми компетенциями.
Многие авторы отмечают [114, 50], что применение компьютерных технологий в дисциплинах, включающих в себя графические компоненты должно стать обязательным. Знакомство с компьютерными технологиями начинается на младших курсах инженерных факультетов с изучения дисциплины «Компьютерная графика», которая изучается как самостоятельно, так и в качестве раздела дисциплины «Инженерная и компьютерная графика».
С 1995 года технические университеты страны работают по новым учебным программам, предполагающим резкое сокращение числа аудиторных занятий по всем предметам. При этом заметно увеличилось число часов, отводимых на самостоятельную работу студентов. Общее число часов по геометрической и графической подготовке в 2-3 раза меньше, чем, например, по высшей математике, тогда как ранее в технических вузах (а сейчас и в зарубежных технических университетах) соотношение обратное. В некоторых случаях отмечается передача курса (или отдельных разделов) компьютерной графики другим кафедрам, что не обеспечивает целостности графической подготовки студентов.
Более того, в учебных планах некоторых инженерных специальностей отсутствует дисциплина «Компьютерная графика», а освоение графических информационных технологий предусматривается в курсах «Начертательной геометрии» и «Инженерной графики». Аналитический обзор показал, что включение компьютерной компоненты в эти дисциплины обязательно, но не за счет общего учебного времени. Инженерно-графическое образование не должно перерождаться в иллюстративное знакомство с основами компьютерной графики и геометрического моделирования. Необходимо адекватное увеличение учебной нагрузки на уровне Государственных образовательных стандартов с приоритетным выделением графических компьютерных технологий в отдельные курсы на всех инженерных направлениях.
Разработка теоретической модели педагогической системы формирования профессиональных инженерно-графических компетенций студентов в курсе компьютерной графики
Информационная ситуация, складывающаяся в начале XXI века практически во всех сферах жизнедеятельности российского социума, ставит перед занятыми в них специалистами в качестве одной из первостепенных задачу приобретения и совершенствования таких знаний, умений и навыков, которые позволяли бы постоянно расширять неисчерпаемые возможности использования имеющихся в каждой из этих сфер информационных ресурсов.
Такая задача может быть решена лишь при полном обеспечении прогрессивных тенденций развития творческой активности каждого работающего в конкретной отрасли на качественно новом уровне, а именно -при постижении всех отраслевых видов информационных ресурсов и освоении информационных технологий [119].
Этим определяется потребность в иных подходах к трактовкам уже существующих учебных дисциплин, научных и учебно-методических материалов, призванных формировать необходимый круг знаний специалистов. Но это фактически невозможно без создания и использования новых, нетрадиционных направлений в разработке такого рода подходов, определяемых современными научными достижениями и распространяющихся при помощи демократических начал в образовании и любой отраслевой деятельности. Истинное понимание различного рода явлений, происходящих в окружающей нас действительности, как и их достоверное научное осмысление, во многом зависит от правильно выбранного понятийного аппарата и используемой терминологии, с этой целью выделим некоторые ключевые понятия.
В Законе Российской Федерации «Об информации, информатизации и защите информации», принятом в феврале 1995 г., под «информатизацией» подразумевается «организационный социально-экономический и научно-технический процесс создания оптимальных условий для удовлетворения информационных потребностей и реализации прав граждан, органов государственной власти, органов местного самоуправления, организаций, общественных объединений на основе формирования и использования информационных ресурсов».
Подобное объемное определение в сочетании с объективной действительностью создает условия для восприятия процесса информатизации как глобального, пронизывающего сегодня все без исключения сферы жизни общества и выдвигающего на первый план в качестве условия своего существования специфический обобщенный продукт различных видов человеческой деятельности. Таковым является «информация», под которой тот же закон подразумевает «сведения о лицах, предметах, фактах, событиях, явлениях и процессах независимо от формы их представления».
И.И. Юзвишин, рассматривая основы информациологии отмечает, что все науки представляют собой ветви единого вегетационно-генеративного дерева, которым является информация [143].
В социальной сфере общества, в процессе преподавания различных дисциплин информация является объединяющим и организующим ресурсом, способствующим сохранности собственности, нравственному и духовному воспитанию людей, обеспечению безопасности и повышению уровня знаний, культуры, материального благосостояния и развития в целом. Сегодня особенно ясно, что именно информация стала важнейшим стратегическим ресурсом мирового сообщества, от которого зависит настоящее и будущее человечества. В упомянутом выше Законе «Об информации, информатизации и защите информации» под термином «информационные ресурсы» подразумеваются «отдельные документы и отдельные массивы документов, документы и массивы документов в информационных системах (библиотеках, архивах, фондах, банках данных, других информационных системах)».
Т.Н. Суминова, в монографии о информационных ресурсах отмечает, что внедрение в научный оборот понятия «информационные ресурсы» и обозначение им всех результатов человеческой деятельности произошло сравнительно недавно, в конце XX в., когда оформилась наука информациология, предоставившая возможность постановки и рассмотрения различных вопросов, в том числе и в сфере процесса обучения будущих и настоящих специалистов.
Информационным ресурсам любой сферы человеческой деятельности присущи определенные свойства. Н.П. Ващекин, обращает внимание на такое немаловажное свойство как неуничтожимость, обусловленная тем, что информационный ресурс «вообще» не уменьшается со временем и по мере его использования, а обнаруживается тенденция к тому, чтобы стать «общечеловеческим достоянием» [17]. Для того чтобы информационный ресурс стал общечеловеческим достоянием требуется наличие носителя, которым выступает в частности такое важное средство коммуникации как «информационная среда». Собственно это понятие и термин были предложены М.А. Араповым и Ю.А. Шрейдером еще в 1976 г. Развивая его, М.В. Арапов далее утверждает, что «духовная деятельность человека всегда предполагает наличие определенного комплекса взаимосвязанных средств и условий целостного механизма», который он и называет информационной средой общества [7].
В научной литературе существует многочисленное количество подходов к постижению феномена «информационная среда». Один из них, предполагает взглянуть на нее с ресурсной и коммуникационной позиций, для нас это представляется интересным с точки зрения организации педагогического процесса в компьютеризированной обучающей среде.
Так, ресурсная позиция позволяет особым образом выстраивать некоторые положения о сообщениях, образующих информационные ресурсы, которые вращаются в информационной среде. В этом случае какое-либо сообщение включает информацию только о фактических данных, причем она точно и адекватно освещает действительность и представляет собой объективную данность, которая не зависит от чьих-либо личных точек зрения.
В основе такого подхода лежит аналитическая философия и математическая логика (Р. Карнап, А. Тарский, ранний Л. Витгенштейн). Этой позиции близка и идея «третьего мира» (мира объективных знаний) К. Поппера. Из многообразия мнений указанных авторов следует, что ресурсный подход к формированию информационной среды с заранее продуманным предоставлением собственно информационных ресурсов, соответствующих так называемым реальным потребностям в них, порождает пассивного, а не творчески думающего пользователя.
Вторая, коммуникационная, точка зрения на условия формирования информационной среды имеет некоторые постулаты, базирующиеся на философии позднего Л. Витгенштейна и концепции личностного знания М. Полани. Они полагают, что: информационная среда направлена на действие; представляет собой институционализированный социальный феномен: допускает и позволяет целенаправленное развитие в ходе функционирования. Вследствие этого коммуникативный подход к информационной среде позволяет личности ориентироваться на свои конкретные потребности, запросы; расширяет её информационное поведение и в полной мере раскрывает возможности осуществления коммуникаций.
В этой связи становится обусловленным то, что именно через информационную среду происходит творческое развитие личности будущего специалиста при контакте, связи, обмене знаниями с иными субъектами творчества. Вот почему этот подход относится к наиболее оптимальным. Уровень развития информационного взаимодействия и информационных коммуникаций позволяет характеризовать и информационную культуру социума. Основу последней, в том числе составляют и знания об информационной среде, и умения ориентироваться в информационных ресурсах (все чаще с помощью современных информационных технологий), а также навыки, способствующие увеличению информационного потенциала пользователя.
К «информационной системе» может быть отнесено любое учреждение, но только в том случае, если в нем будет присутствовать ряд определенных элементов. Как правило, важнейшим из них выступают информационные ресурсы, методы информационной деятельности, знаковые системы, потребители и отправители информации, информационные каналы, технические средства. Любая информационная система представляет собой пространственно-временную совокупность информационных ресурсов любой области (или совокупности областей) человеческой деятельности, в том числе и такой как компьютеризированная обучающая среда формирования инженерно-графических компетенций студентов машиностроительного профиля.
Педагогическая технология формирования профессиональных инженерно-графических компетенций студентов в процессе их обучения компьютерной графике
Выполненное исследование показало, что не всякая автоматизация обратной связи дает одинаковый эффект. Если сведения о правильности выполнения отдельных операций, частей задания выдаются после завершения всей работы (итоговая оценка), то это оказывает гораздо меньше влияния на организацию деятельности студента, а значит и на его познавательную активность и на качество знаний, чем в том случае, когда сигналы обратной связи анализируются после выполнения каждой операции.
Разные виды обратной связи играют разную роль. Основное влияние на качество усвоения знаний оказывают сигналы внутренней связи. С их помощью студент своевременно разбирается в правильности своих действий. Они при порционной их выдаче управляют его работой, так как в зависимости от них он принимает решение о правильности выполненной операции и переходе к следующей. Сигналы системы помогут ему правильно организовать свою мыслительную деятельность, позволяют ему гораздо лучше, чем при обычных методах обучения работать в своем темпе, а также стимулируют правильность действий.
Внешняя обратная связь играет вспомогательную, но тоже очень важную роль. Наличие её дисциплинирует студентов, стимулирует их умственную деятельность. При традиционном закреплении некоторые студенты думают недостаточно напряженно, некоторые не обдумывают вопросы преподавателя, и это часто остается незамеченным. А при наличии внешней обратной связи деятельность каждого студента находится в поле зрения преподавателя. Это содействует выработке осознанного отношения студентов к своей работе на каждом этапе. Если преподаватель своевременно и правильно вмешивается в работу студентов, давая дополнительные разъяснения, указания, он имеет богатые возможности для организации напряженной мыслительной деятельности каждого студента.
При выполнении студентами практических действий, анализу подвергалось созданное ими, дерево модели (ДМ), в котором фиксировались все выполненные ими операции (см. приложения). После накопления различных алгоритмов в результате обобщения создавалось «эталонное» дерево модели (ЭДМ), оптимальность которого проверялась в лабораторном эксперименте в процессе работы студентов над предлагаемыми проектами.
Исследование показало, что особенности работы студентов по методике электронного моделирования инженерно-графических объектов, определяются главным образом следующими факторами: 1) Местом упражнения в структуре учебного процесса; 2) Содержанием, структурой и целевым назначением учебного модуля; 3) Пооперационным осуществлением внутренней и внешней обратной связи.
Ни один из этих факторов в изоляции и при недостаточно хорошем осуществлении других не обеспечивает высокоэффективной самостоятельной работы. Только определенная их логическая взаимосвязь, действие их в органическом единстве создает условия для этого. Исследование деятельности студентов показало, что она не сводится к узнаванию, угадыванию или каким-либо другим простым действиям, а наполнена сформированным компетентностным содержанием.
Инженерная деятельность характеризуется чертами поиска, она требует от человека технических и технологических знаний и оперативности в принятии решений. Следует добиваться создания таких условий, чтобы у студента возникала мысль о причинах допущенных им ошибок. Контрольная деятельность, выступающая в таком аспекте, связана с аналитической работой мышления. Контроль сформированности профессиональных инженерно-графических компетенций осуществляется на протяжении всего этапа обучения, не только в результате выполнения контрольных заданий, но и благодаря идеологии самой системы объемного моделирования. Разработанная методика электронного моделирования инженерно-графических объектов позволяет эффективно использовать активные технологии обучения направленные на формирование профессиональных инженерно-графических компетенций студентов машиностроительного профиля.
Конструктивно-техническая задача является, прежде всего, проблемной задачей. Поэтому и самообучение направлено на разрешение студентами проблемных задач и на овладение приемами их самостоятельного решения. Процесс конструктивно-технической деятельности можно условно разделить на предварительный, центральный и заключительный этапы. На предварительном этапе происходит формулировка конструктивной задачи. Центральный этап включает в себя поиски решения, получение принципа решения и превращение его в схему, первоначальное научно-техническое и экономическое обоснование изобретательского проекта, первоначальную вещественную реализацию проекта в виде модели. На заключительном этапе проводится дальнейшее техническое и экономическое обоснование проекта, изготовление рабочих чертежей и электронного образца изделия. Данная методика применялась при проведении аттестационных деловых игр.
В связи с исследованием самого процесса решения конструктивно-технической задачи необходимо изучить, в чем состоят особенности поисковой деятельности и что должно служить ориентирами в поиске на отдельных этапах выполнения задания. Также встает вопрос о влиянии, оказываемом приобретенным опытом конструирования на решение других конструктивно-технических задач студентами. Осуществляется ли перенос способов решения на другие задачи? Какова зависимость успешности переноса этих способов от используемых приемов обучения?
Педагогический эксперимент по оценке эффективности технологии формирования у студентов профессиональных инженерно-графических компетенций
Ценностный компонент (блоки Ц 1.1 - Ц 4.3) диагностировался по результатам педагогического наблюдения, собеседования, анкетирования, и экспертной оценки творческих разработок. Наряду с уровнем творческой самореализации испытуемых студентов в ценностном компоненте формируемых ПИГК оценивались интерес [3, 59, 134-136] (мотивация) к изучаемому модулю и личностные характеристики студентов, а именно:
Презентация студентами самостоятельных творческих разработок по модификации имеющихся образцов по заданному алгоритму, расценивалась как проявление первоначального интереса к предмету и оценивалось как начальный уровень сформированности ЦК ПИГК (3 балла);
Проявление высокопрофессиональных качеств, при модернизации изделий по оригинальным алгоритмам, расценивалось как средний уровень сформированности ценностного компонента ПИГК (4 балла);
Способность сплотить коллектив, умение организовать работу в команде, дав каждому посильное и в тоже время развивающее задание, чтобы все участники деловой игры проявили свои способности при моделировании инновационных изделий, расценивались как высокий уровень сформированности ценностной составляющей ПИГК (5 баллов). Интегральная оценка сформированности профессиональных инженерно-графических компетенций рассчитывалась на основе оценок уровня освоения выделенных нами компонентов ПИГК, с учетом коэффициента значимости: ИО =аК+РД+уЦ, где К, Д, Ц - средний балл сформированности когнитивного, деятельностного и ценностного компонента формируемых ПИГК в модулях, а, Р, у -весовые коэффициенты значимости оценки уровня сформированности соответствующих компонентов ПИГК, установленные методом экспертных оценок.
Для получения экспертных оценок мы предложили группе специалистов в области образования, инженерной и компьютерной графики оценить значимость для успешной профессиональной деятельности каждой из выделенных профессиональных инженерно-графических компетенций по десятибалльной шкале.
Все эксперты выразили точку зрения, что когнитивная составляющая является базовой, но не самой значимой. Относительно деятельностной и ценностных составляющих мнения экспертов разделились с незначительным перевесом в пользу деятельностной составляющей. Но учитывая, что мнения экспертов выше оценивающих ценностную компоненту ПИГК совпало с наблюдениями, сделанными нами в ходе эксперимента: чем выше у студента ценностная составляющая, тем больших результатов он достигает в процессе формирования когнитивной и деятельностной составляющих, а обратной зависимости не прослеживается. Это подтверждает и закон Иерка-Додсона [92], согласно которому эффективность деятельности зависит от силы мотивации. Нами были определены следующие значения весовых коэффициентов: а = 0,25 - коэффициент значимости когнитивного компонента; р= 0,35 - коэффициент значимости деятельностного компонента; у = 0,4 - коэффициент значимости ценностного компонента.
Наряду с интегральными показателями сформированности ПИГК в таблице 8 даются показатели сформированности их компонентных составляющих, что позволяет установить причины возрастания этих величин в экспериментальных группах по сравнению с контрольными .
В последние годы, в связи с внедрением в вузах системы менеджмента качества, при проведении контроля знаний все больший акцент делается не столько на итоговый контроль результатов обучения, сколько на то, каковы общие результаты процесса обучения. Другими словами, имеет место тенденция перехода от диагностики обучаемых к диагностике учебного процесса. Диагностика предполагает не только констатацию уровня обучения, но и получение указаний и рекомендаций о том, как улучшить процесс обучения. Диагностика имеет более широкий смысл по сравнению с контролем, поэтому сейчас меняются и функции традиционного контроля знаний. В настоящее время диагностика призвана выявлять уровень потенциальных возможностей обучаемого, его резервы, чтобы стимулирующим образом влиять на развитие его умственных способностей, сознания и самовоспитания. Такой контроль приобретает личностно ориентированный характер. Рассмотрение итогов сформированности ПИГК по их компонентным составляющим позволяет осуществить подобную диагностику.
Для диагностики причин такого отличия можно использовать диаграммы уровней сформированности компонентных составляющих ПИГК, где наглядно представлено по каким категориям экспериментальная группа опережает контрольную. К примеру, сравнительные данные по количеству студентов в контрольной и экспериментальной группах с различным уровнем сформированности компонентных составляющих ПИГК за 2011/12 год представлены в виде диаграмм на рисунке 9: а) когнитивный компонент ПИГК, б) деятельностный компонент интенсифицировать репродуктивную и продуктивную стадии обучения и выделить достаточное количество времени для формирования ПИГК на творческом уровне. Проверяя гипотезу, мы устанавливали корреляцию между фактором применения разработанной технологии в процессе преподавания инженерно-графических дисциплин будущим специалистам в области автоматизированного машиностроения и повышением уровня сформированности их профессиональных инженерно-графических компетенций, выраженном в улучшении интегральной итоговой оценки.
Интегральная оценка сформированности ПИГК высчитывалась как среднеарифметическое значение по результатам оценивания когнитивного, деятельностного и ценностного компонентов с учетом весовых коэффициентов.
