Оптимизация геометро-графической подготовки студентов средствами информационных технологий

Библиографическое описание статьи для цитирования:
Юматова Э. Г. Оптимизация геометро-графической подготовки студентов средствами информационных технологий // Научно-методический электронный журнал «Концепт». – 2012. – №7 (Июль). – С. 6–10. – URL: http://e-koncept.ru/2012/12082.htm.
Аннотация. В статье рассмотрены психолого-педагогические условия формирования геометро-графической компетентности будущего инженера средствами графических информационных технологий. Предложена методическая система целенаправленного формирования фундаментальных и профессионально-значимых качеств будущих специалистов в области геометро-графического знания в связи с развитием информационных технологий.
Раздел: Отдельные вопросы сферы образования
Комментарии
Нет комментариев
Оставить комментарий
Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы комментировать.
Текст статьи
Юматова Эвелина Геннадьевна,кандидат педагогических наук, доцент кафедрыинженерной графики ФГБОУ ВПО «Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева», г. Нижний НовгородYumatova.evelina@gmail.com

Оптимизация геометрографической подготовки студентов средствами информационных технологий

Аннотация. В статье рассмотрены психологопедагогические условия формирования геометрографической компетентности будущего инженерасредствами графических информационных технологий. Предложена методическая система целенаправленного формированияфундаментальных и профессиональнозначимых качеств будущих специалистов в области геометрографического знания в связи с развитием информационных технологий.Ключевые слова:компетентность, оптимизация обучения, геометрическая и графическая подготовкастудентов, графические информационные технологии.

В настоящее время результатом деятельности образовательного учреждения становится не система знаний, умений и навыков, а набор базовых компетентностей.В образованиипоявление понятия «компетентность» связанос определением статуса ученика как итогового продукта образования.Совершенствование геометрографической подготовки студентов в современных условиях развивается в направлении повышения инженерной компетентности в области традиционной начертательной геометрии, инженерной и компьютерной графики.Геометрографическая подготовка студентов в технических вузах формирует теоретикопрактическую основу у обучаемого для изучения и выполнения различных работ по общепрофессиональным и специальным дисциплинам во втузе, составляя фундамент общей инженернойподготовки.Это объясняется тем обстоятельством, что геометрическая интерпретация явлений в любых формах пронизывает практически всю систему учебных предметов как общеинженерного цикла, так и специальных циклов профессионального технического образования. Подготовка, разработка и проверка обоснованного решения в условиях современного производства, оснащенного средствами компьютерных технологий, требует иной геометрографической подготовки будущего инженера.Работаяс информационными структурами, присущими данной предметной области, студент должен уметь: создавать 2Dи 3Dмодели;осуществлять вербализацию и девербализацию, кодирование и декодирование информации;применять аффинные преобразования; выполнятьдействия по определению зоны поиска возможных решений; планировать свою деятельность; оперировать моделью как в целом, так и ее частями. Под геометрографической компетентностью мы предлагаемрассматривать такой уровень знаний, умений и навыков студентов втуза, опирающийся на развитое пространственное мышление ипродуктивные межинтегративные связи в сфере математических, общепрофессиональных и специальных дисциплин, который обеспечивает обучаемому осознанное понимание математических, конструктивных и функциональныххарактеристик технических объектов в решении прикладных задач; свободную ориентацию в среде компьютерных графических технологий; направленность на достижение конечного результата, получение которого сочетается со стремлением к саморазвитию и овладению новыми приемами геометрографической деятельности [1]. Процесс формирования геометрографической компетентности предполагает поиска эффективных методов и средств обучения студентов. Отметим, что в ряде технических вузов имеется положительный опыт в совершенствовании содержания, методики и средств обучения геометрографическим дисциплинам средствами компьютерных графических технологий, например,в Новосибирскомгосударственномтехническомуниверситете, Челябинскомгосударственномтехническомуниверситете, Самарскомгосударственномаэрокосмическомуниверситете. Известно, что средства компьютерных технологий существенно расширяютпедагогические возможности и могут положительно влиять на учебный процесс. То, что невозможно или дорого смоделировать в реальной жизни, можно выполнить средствами компьютерных графических технологий. Благодаря современным компьютерным технологиям и мультимедийным возможностям компьютера можно не только во всех подробностях реализовать статические модели и иллюстрации, но представить эти модели в динамике. Будущий инженер, решая учебные конструктивные и технологические задачи средствами компьютерных технологий, может не только увидеть, но и соприкоснуться с истинным ходом прогресса технологий, связанных с современной практикой. Применение компьютерных технологий в учебном процессе делает доступным многое из того, что было доступного не многим квалифицированным специалистам. Использованиекомпьютера позволяет ставить вопрос о построении учебных курсов, которые бы органически объединяли знания разных предметных областей, что является одной из предпосылок преодоления разрыва между обучением и практикой. При этом компьютер дает реальную возможность каждому учащемуся, осваивая какуюлибо деятельность, сравнивать нормативный способ ее выполнения ссобственным, что позволяет включить в содержание учебной деятельности новые типы знаний, например, знания о деятельности по решению задач. Компьютер –этосредство, применение которого должно определяться целями обучения. Большие педагогические возможности открываются перед преподавателями геометрографических дисциплин в связи с развитием мультимедийных технологий. По мнению большинства авторов, мультимедийные средства обученияпозволяют изучать явления в модельной форме и наглядных образах, отражая событияв развитии ивзаимосвязи, полно и ярко выражая существенные и общие признаки явления. Давно известно, что образная информация усваивается лучше, чем текстовая (скажи мне –и я забуду, покажи мне –и я запомню, дай мне действовать самому –и я научусь). Большинство учащихся привыкли к восприятию информации в динамике, когда их внимание организуется извне с помощью интенсивного визуального ряда, а не текста. Движение, изменение –наиболее сильно воспринимаемый зрительный стимул, который привлекаетвнимание всех живых существ, обладающих зрением в качестве основного средства приспособления к окружающей среде. Реакция на движение не только сильная, но и автоматическая, не контролируемая сознанием.Для развития технического мышления важно воздействие средств технической наглядности, многие из которых объединяют ипонятийные, и наглядные компоненты. Многие специалисты, как у нас, так и за рубежом при решении вопроса о месте компьютера в учебном процессе акцентируют внимание на его дидактических возможностях, указывая, что компьютер позволяет обеспечить индивидуализацию обучения ирасширяет использование наглядных средств. Однако индивидуализация и наглядность обучения –это не цель, а средство достижения определенных учебных целей и целей обучении. Основной практической составляющей геометрографических курсов, как бы не менялось их содержание, является деятельность по решению задач.Понятие «учебная задача» –основное для дидактики. И хотя его анализу посвящено много исследований, общепринятой трактовки не существует.В педагогических работах термин «задача»традиционно используется для обозначения частного вида заданий, наряду с примерами, сочинениями, упражнениями и др.

Особая роль такого компонента как учебная задача, определяется ее двойственнымхарактером. Учебная задача является компонентом обучающей деятельности, выполняющим функции управляющего (обучающего) воздействия. Широкое распространение получила трактовка Д. Б. Элькониным понятия «учебная задача», противопоставляющая такую задачу задаче практической. Первая направлена на определение определенного способа действий, а вторая(конкретнопрактическая) на получение результата, содержащегося в условии задачи. (Например, определить чтото, доказать тото). Хотя при решении тех и других субъектполучает определенные знания, на функционированиеи развитие учебного процесса имеют влияние и те, и другие. Учебная задача имеет место там, где усвоение требуемого способа действия является основной целью учащихся. При решении конкретнопрактических задач основным выступает результат, а способ деятельности –это только побочный продукт.

При оценке задачи как учебной необходимо учитывать следующие параметры:

ее место в деятельности;

соотнесение с целями учебной деятельности.

Если в познавательных и производственных деятельностях решение задачи выступает как их прямой продукт, то решение учебной задачи важно не само по себе, а как определенный показатель сформированности учебной деятельности и как средство достижения целей учебной деятельности. Решение учебной задачи –это не продукт, а средство достижения целей учебной деятельности. Изменения, которыепроизошли в обучаемом, являются действительным продуктом учебной деятельности. Для учащегося контроль за правильностью решения задачи означает направленность сознания на собственную деятельность, на абстракцию и обобщение осуществляемых действий: иначе говоря, здесь должна иметь место рефлексивная саморегуляция.Н. Ф. Талызина, Л. М. Фридман, Т. В. Кудрявцев, Г. Д. Глейзер сформулировали подходы к определению математических и конструктивнотехнических задач. Н.Ф.Талызина, Л. М. Фридман и другие ученые отмечают, что при решении геометрических задач широко используется моделирование. Л. М. Фридман считает, что процесс решения геометрографическойзадачи –это процесс преобразования модели, при этом ученик должен уметь построить ряд вспомогательных моделей. Н.Ф.Талызинаопределяет решение геометрическойзадачи, как переход от одной модели к другой: от текстовой информации к вспомогательной (таблицы, схемы, эскизы); от них к геометрическим моделям, на которых и происходит решение задачи. Конструктивная деятельность –это однаиз основных видов профессиональной деятельности инженера на производстве.Конструктивнотехнические задачирассматриваются Т. В. Кудрявцевым как учебный вид профессиональных проектноконструкторских задач. Учебная деятельность в выделенной области знания отличается от профессиональной по следующим параметрам: вопервых, конечный продукт имеет только субъективную новизну; вовторых, применяемый математический и графический аппарат должен соответствовать уровню подготовки обучаемого или ближайшей зоне его развития; втретьих, выбор оптимального решения подчинен учебнопедагогическим целям, а не производственнотехническим; вчетвертых, в целях овладения целостным процессомдеятельности, конструктивные задачи могут решаться от начала до конца одним обучаемым. Исследования показали, что решение конструктивных задач протекает на основе тесного взаимодействия понятийных, образных и действенных компонентов мышления [2,3]. При этом переход к специализированному обучению, как указываетряд авторов, вызывает образование новых психологических структур, способствующих формированию определенного типа мышления, становление которого, в свою очередь, связано с освоением специализированного вида и свойственных ему способов действия. Умение студентов оперировать динамическими пространственными образами имеет большое значение для успешного решения разных видов конструктивных задач всреде компьютерных графических технологий. Содержанием динамических пространственных представлений является способность обучаемого увидеть пространственные связи и отношения между геометрическими объектами и их частями, функциональноструктурные отношенияв геометрических объектах, а также осуществлять различные геометрические преобразования.Учебные конструктивнотехническиезадачи в большинстве работ определяются как задачи на построение геометрических объектов, определяемых граничными условиями, решениекоторых требует выполнения той или иной конструктивной деятельности, включающей поисковоаналитическую и комбинаторносинтетическую деятельность. В процессе формирования геометрографической профессиональной компетентности мы реализовали конструктивноаналитический подход к решению учебных конструктивнотехнических задач, который заключается в дополнении содержания данных задач элементами математического моделированияс целью математической формализации элементов конструктивной деятельности. Учебную конструктивнотехническую задачу, решаемую на основе конструктивноаналитического подхода, определим как конструктивноаналитическую задачу. Учебная конструктивноаналитическаязадача –это творческий интерактивный процесс, включающий использование обучаемымматематических, графических и специальных методовмоделирования, оценки и принятия решения, с последующей экспериментальной проверкой и окончательного воплощения результата в абстрактной и материализованной формах. Компьютерные графические технологии являютсясредствами регулирования деятельности в решении конструктивноаналитических задач, т. к. данные средства включают знания об объектах и связях между ними, о способах распознавания и преобразованиях объектов, о правилах выбора и последовательности применения требуемых преобразований, о способах контроля и оценки деятельности. По сравнению с традиционными методами решения конструктивных задач, компьютерные графические технологии являются более эффективным средством, облегчающим действие анализа и синтеза объекта моделирования. Информационные технологии обеспечивают оперативное варьирование и учет различных параметров при геометрическом и функциональном конструировании. Содержание таких задачвключает построение четырех моделей, реализующих интеграционные связи в прикладной геометрии [4]. 1. Формализованной модели –геометрическая (логикоматематическая) модель объекта или процесса, включающая: вопервых, совокупность геометрических условий, определяющих объекты выделенного класса и процесс их создания, формали зованные в бинарном дереве, в котором ребра –операции, а вершины –объекты; вовторых, математическое описание геометрических преобразований; втретьих, аналитическое описание геометрического объекта или его частей в виде совокупности уравнений, неравенств и других ограничений. Формализованная модель объекта обеспечивает обучаемому формирование абстрактнографической, материализованной и функциональных моделей.2.Абстрактнографическоймоделигеометрического объекта –проекционнообратимый чертеж, созданный инструментальными средствами компьютерных технологий.

3.Материализованной модели геометрического объекта –трехмерная статичная геометрическая модель, реализованная средствами САПРтехнологий.4.Функциональноймодели геометрического объекта–анимационная модель, отражающаяструктурные, логические и функциональные связи в динамике, реализованная средствами технологий виртуального моделирования и CALSтехнологий.Отметим, что сложность решения таких задач для субъекта заключается в том, что такие задачине только востребуют межинтегративные знания, умения и навыки в области математических и общепрофессиональных дисциплин, но продуктивностипонятийнообразнопрактического мышления и высокого уровня в овладении компьютерными технологиями и стандартами в области геометрографического знания.

Ссылки на источники1.Юматова Э.Г., Червова А.А. Формирование геометрографической компетентности студентов технического вуза средствами компьютерных технологий. –Н.Новгород: ВГИПА,2004.–164с.2.Трофимов Ю.П.Техническое творчество в САПР (психологические аспекты). –Киев: Выща школа, 1989.–184 с.3.Якиманская И.С. Развитие образного мышления в процессе обучения // Возрастные и индивидуальные особенности образного мышления учащихся / Под ред. И.С.Якиманской. –М.: Педагогика, 1989. –С.5–42.4.Юматова Э.Г. Геометрическое моделирование в курсе инженерной компьютерной графики. –Н.Новгород: НГТУ, 2006.–82 с.

YumatovaEvelina,PhD., Associate professor of the Nizhny Novgorod State Technical University named after R.E. Alekseeva, Nizhny NovgorodYumatova.evelina@gmail.comOptimization geometry and graphic learning university students by information technology.Annotation.In this article are considered the psychological and pedagogical conditions for teaching engineer at technical university the graphic and geometry subjects by means of graphic informative technology.It is proposed themethodical system for directional forming fundamental and professional qualities of future specialist in sphere of graphic and geometry knowledge in connection with development of informative technology.

Keywords:pedagogic, optimization learning, geometry and graphic learning, graphic information technology.

ISSN 2304120X