Andrei Kostrukov Несмотря на все усилия методистов и педтехнологов, существенного улучшения в геометро-графической подготовке студентов-бакалавров технического направления в последние годы не произошло [1]. Это и определило задачи, поставленные авторами в предлагаемой работе: выявить закономерности формирования геометро-графической компетентности студентов с позиций содержательной структуры языка как выразителя лингвистической картины мира вообще и геометро-графического языка как выразителя технической картины мира с выделением его специфической грамматики и словаря, а также провести оценку качества освоения геометро-графической информации студентами-бакалаврами в зависимости от объема аудиторного времени изучения теоретического материала и выработки практических навыков.
В сфере модернизации системы профессионального образования, направленной на реализацию компетентностного подхода в структуре будущей профессиональной деятельности бакалавров техники и технологии, значительное внимание должно уделяться содержанию геометро-графического образования вообще и его основе – геометро-графическому языку и техническому тезаурусу, являющимися основополагающими средствами технической коммуникации и позволяющими эффективно войти студентам в профессиональную среду будущей деятельности. Проблемы эффективного овладения геометро-графической культурой на первом курсе технического вуза основаны на ряде причин, к которым в первую очередь можно отнести отсутствие в общеобразовательной школе предмета «черчение» и значительное уменьшение учебных часов в вузе. Последнее привело к критическому сокращению объема информации по дисциплинам графического цикла (начертательной геометрии, инженерной и компьютерной графики), полученных во время аудиторных занятий, в результате чего снизилась возможность организации учебного процесса до уровня продуктивно-творческой деятельности студентов, соответствующей уровню развития современных проектно-конструкторских технологий.
Обзор отечественной и зарубежной литературы
В настоящее время разработаны научные основы содержания и методические подходы к обучению графической деятельности как в общеобразовательных школах, так и в технических вузах. Тем не менее, учитывая новые реалии подготовки технических специалистов в высшей школе – бакалавров с четырехлетним образованием, для продуктивной деятельности в современном информационном мире требуется фундаментальная геометро-графическая подготовка. В частности, В. Н. Гузненков отмечает необходимость разработки иного подхода к обучению геометро-графическим дисциплинам, так как существующая система преподавания не учитывает особенностей современного этапа развития общества [2]. Аналогичное мнение выражает в своих работах Е. И. Шангина, утверждая, что в настоящее время геометро-графическое образование находится в состоянии кризиса. По мнению Е. И. Шангиной, это связано с отставанием уровня развития дисциплин, изучаемых в учебных заведениях, от уровня развития науки, техники, производства [3]. В настоящий момент существует несколько подходов, направленных на устранение имеющегося диссонанса. Например, Е. В. Бондаревская [4] полагает, что проблему качества геометро-графической подготовки можно исправить применением личностно ориентированного подхода, в основе которого лежит индивидуальный подход к обучающемуся с учетом имеющихся у него знаний, умений, особенностей характера. По мнению авторов, применение подобной системы обучения в качестве основной является проблематичным в современных условиях, направленных на максимальное увеличение количества самостоятельной работы студента и уменьшение учебных аудиторных часов.
Более приемлемой выглядит реализация деятельностного подхода к обучению. Трудно не согласиться с В. Н. Гузненковым, отмечающим, что в основе деятельностного подхода лежит такая идея: усвоение знаний осуществляется не путем передачи информации, но в процессе собственной активной деятельности обучающегося [5]. К недостатку этого подхода следует отнести отсутствие разработанных методов мотивирования обучающихся. Эту проблему пытаются решить сторонники инновационного подхода к овладению геометро-графическими дисциплинами как в России, так и в странах СНГ (Р. М. Сидорук, К. А. Вольхин, С. А. Игнатьев, Н. С. Винник и др. [6–9]). Инновационный подход предлагает использование в обучении различных электронных интерактивных средств, 3D-технологий, мультимедиа, компьютерного дизайна. К достоинствам этого подхода следует отнести качественную визуализацию изучаемых объектов. Мы согласны с В. Н. Гузненковым, что чрезмерное увлечение компьютерной графикой не способствует формированию геометро-графической культуры, творческой мысли и пространственного мышления современного специалиста. Более того, это порождает беспомощность, неумение объяснить свои действия и, как следствие, вызывает отсутствие мотивации у обучающихся. К сожалению, как отмечает В. И. Якунин [10], основная цель модернизации геометро-графической подготовки – обеспечение улучшения качества обучения без увеличения количества аудиторных учебных часов. К сожалению, увлекшись идеями модернизации и сокращения аудиторной работы, мы забываем, что созданию виртуальной твердотельной модели предшествует мысленное создание объекта, что возможно только для человека с развитым пространственным воображением. Вероятно, поэтому в Массачусетском технологическом университете (кампус UMass Lowell около Бостона), одном из самых престижных технических учебных заведений США и мира, при подготовке бакалавров инженерного дела изучают начертательную геометрию по учебнику С. А. Фролова [11]. Также необходимо помнить, что поступлению в технические вузы США и Западной Европы предшествует жесткий отбор, вследствие которого студентами становятся наиболее одаренные выпускники колледжей [12]. Это одна из причин, по которой наши западные коллеги не рассуждают о способах повышения качества геометро-графической подготовки, но акцентируют внимание на конкретных разделах, которые необходимо включить в изучаемый курс [13]. Таким образом, анализ научной литературы и диссертационных исследований позволяет сделать вывод о том, что при всей научной и методической ценности исследований проблема формирования геометро-графической компетенции выпускников – бакалавров технических вузов требует дальнейшего выявления условий рационального формирования геометро-графических знаний.
Методологическая база исследования
Специфика педагогического процесса развития геометро-графической культуры во многом зависит от особенностей его организации. Важная роль в этом процессе принадлежит педагогическим технологиям, включающим умение конструирования вербального и невербального учебного процесса при формировании технологий изучения геометро-графического языка на основе диалогической педагогики сотрудничества. Эффективность вербального и невербального общения будет тогда мерой гармонизирующего взаимодействия между педагогом, студентом и носителями технической геометро-графической информации.
Формирование геометро-графической компетентности происходит при становлении учебной деятельности, в процессе технического образования и определяется той значимостью, которую приобретает разработка основ и решение задач развития технической культуры, ориентированной на современного специалиста – бакалавра техники и технологии [14, 15].
Выявление закономерностей формирования технической компетентности студентов – педагогическая проблема, требующая анализа с позиций педагогической науки, и в частности практико-ориентированных моделей обучения [16, 17].
Формирование технической компетентности, и в первую очередь ее геометро-графической составляющей, мы понимаем как самоактуализацию в достижении целей саморазвития, мотивируемую внутренними механизмами технической культуры, ее ценностно-смысловым содержанием, коммуникационной стратегией построения образовательного процесса, учитывающего фундаментализацию и профессионализацию влияния учебных дисциплин на развитие профессионально важных качеств будущего специалиста.
Личностному развитию в вузе в значительной степени содействуют геометро-графические дисциплины. Поэтому развитие геометро-графической компетентности следует рассматривать как существенный аспект фундаментализации студента, способного к творческому выражению в сфере своей учебной и профессиональной деятельности [18, 19].
В системе подготовки специалистов технического профиля значительное место занимает техническая коммуникативная культура как интегральный показатель творческого начала профессионального поведения и деятельности, выражающая системное качество технического специалиста и основу его существования в мире техники.
Техническая коммуникативная культура – это выражение зрелости и развитости всей системы профессионально значимых личностных качеств, интересов, убеждений, норм деятельности, способностей, продуктивно реализуемых в индивидуальной деятельности специалиста, инженера. Она складывается в единстве и взаимодействии ряда дисциплин общетехнического и специального направления, основой которых, как сказано выше, является геометро-графический язык, формирующий тезаурус личности (активно действующий технический понятийный запас) и технический кругозор, которые характеризуют познавательную емкость, интеллектуальный потенциал [20].
Специфика изучения геометро-графического языка как учебного предмета заключается в его «безблочности»: если сравнить с другими учебными предметами, то в каждом из них есть отдельные тематические разделы, изучив которые студент может считать, что он их знает.
При изучении геометро-графических дисциплин (начертательная геометрия, инженерная и компьютерная графика), а также ряда специальных дисциплин такая ситуация невозможна, так как все разделы этих дисциплин связаны одним геометро-графическим языком и для их освоения студент должен знать всю грамматику, всю логику языка. Не зря говорят: «Начертательная геометрия – это грамматика технических дисциплин», где язык является одновременно средством обучения и средством вербального общения между преподавателем и студентом и невербального между студентом и носителями геометро-графической, технической информации.
В учебной деятельности при изучении геометро-графического языка формируются необходимые предпосылки для развития технической языковой личности, осознание важности профессиональной направленности, положительная мотивация к восприятию мира техники. Развиваются личностные качества студентов: коммуникационная восприимчивость, умение адаптироваться к новой технике и технологиям, убедительность в дискуссиях, овладение стратегиями и тактикой профессионального общения [21, 22].
Следовательно, в образовательном процессе при формировании технической коммуникативной культуры основное внимание следует уделять активизации вербального и невербального общения студентов, основным средством при этом служит геометро-графический, технический язык, который является одним из мощнейших ресурсов подготовки инженерно-технических специалистов.
Рассмотрим, что такое язык вообще и геометро-графический язык в частности [23, 24]. Тут следует понимать, что термин «язык» относится не только к русскому и иностранным языкам, но и к такому специфическому явлению, как «чертеж».
Давно уже стало расхожим выражение «Чертеж – язык техники». Это и определяет его служебное предназначение: чертеж стал еще и международным средством передачи информации. Чертеж в технике является основополагающим средством коммуникации.
Возьмем за основу определения термина «язык» определение Ф. Кайнца: «Язык есть знаковая структура, с помощью которой осуществляется выражение некоторого мыслительного и предметного содержания». Язык играет важнейшую роль в получении познания (познание должно быть сообщаемым!) [25].
Для оценки качества геометро-графической подготовки студентов-бакалавров была предложена шкала, построенная на основе «функции желательности», аналогичная применяемой лингвистами для оценки качества подготовки, при изучении иностранного языка.
Отметим характерные признаки знаковой структуры геометро-графического языка, хотя следует сказать, что вопрос о том, какие формы коммуникации можно характеризовать в качестве языка, является вопросом терминологии.
Итак, основные признаки (признаки взаимосвязаны друг с другом):
– линейность: последовательный вывод компонентов (симплексов) языка;
– возможность фиксации изображения на каком-либо виде носителя;
– взаимозаменяемость: одинаковость понимания чертежа реального объекта и наоборот;
– обратная связь: возможность фиксировать начерченное (что составляет важнейшую предпосылку мышления);
– специализация: элементы языка (симплексы) служат исключительно задачам переноса информации;
– семантичность (значимость): элементы языка относятся к структурам окружающего мира (они нечто означают и должны нечто означать);
– интенциональность: симплексы вычерчиваются сознательно и намеренно (умышленно) и отбираются в соответствии с их значениями;
– всякость: значение информационного носителя невыводимо ни из его составных частей, ни из их образа, а представляет собой продукт конвенции;
– символический характер: симплексы являются символами неких реальных объектов;
– дискретность: информационное содержание (значение) не может располагаться между симплексами различной размерности;
– креативность: как чертящий, так и «читающий» субъект могут создавать, соответственно, понимать никогда не встречавшиеся ранее связи;
– ненаследуемость: языки выучиваются (правда, языковые способности и, быть может, некоторые языковые структуры обусловлены генетически, но отдельные языки – объект научения и выучивания, передачи через традицию);
– двойная структура: единицами языка, несущими значение, являются простейшие элементы (точки). Точки образуют симплексы, изображения, чертежи. Сами симплексы определяются расположением точек, которые сами по себе не имеют никакого значения;
– калькулирующий характер: чертеж не является сетью, которая в виде неизменного порядка набрасывается на опытную действительность, чтобы её расчленить.
Чертежи – это плоские эквиваленты расширенного евклидова пространства, по сути, алгоритмы, схемы указаний для классификации впечатлений, идущих от окружающего мира, которым можно следовать механически, но допустимо корректировать в критическом использовании и посредством метаязыковой рефлексии [26, 27].
Любой национальный язык выполняет несколько основных функций: функцию общения (коммуникативную), функцию сообщения (информационную), функцию воздействия (эмотивную) и функцию фиксации и хранения всего комплекса знаний и представлений данного языкового сообщества о мире. С этих позиций рассмотрим геометро-графический язык и его лексическое и фразеологическое выражение – чертеж [28, 29].
Из различных функций, присущих языковой структуре, для чертежа наиболее характерна выразительная функция.
Информационная функция вытекает из изобразительной функции чертежа и образует его важнейшую характеристику.
Можно еще выделить эстетическую функцию чертежа, которая тесно связана с информационной и изобразительной.
Наконец, чертеж служит в качестве опоры мышления и теоретического познания.
Функция языка как опоры мышления представляется настолько важной, что возникает вопрос, заслуживает ли названия «мышление» духовная деятельность, протекающая вне рамок языка [30].
Таким образом, чертеж как система удовлетворяет всем признакам и функциям языка. Основываясь на сказанном выше, можно вполне обоснованно утверждать, что чертеж – это язык, специфический, но язык.
Грамматикой (др.-греч. γραμματική от γράμμα), изучающей закономерности построения правильных осмысленных изображений на этом языке, Гаспар Монж (основоположник теории построения чертежа) называл начертательную геометрию.
В. С. Левицкий, один из наиболее авторитетных специалистов в области инженерной графики, не уставал повторять студентам и слушателям факультета повышения квалификации преподавателей, что «инженер учится чертить всю свою сознательную жизнь…». Определимся с уровнем подготовки инженера в вузе. Исходя из того что профессиональный и высокопрофессиональный уровни владения достигается инженером в процессе многолетней практической работы, исключим их из рассмотрения.
По аналогии с иностранными языками определим уровни владения техническим языком – чертежом – и объем времени, необходимый для его освоения. Для оценки уровня владения будем использовать десятибалльную шкалу [31].
0 – нулевой уровень. Обучаемый встречался с графическими изображениями при работе с литературными источниками. Специально правилам выполнения чертежей не обучался.
1÷2 – уровень начинающего. Никакого опыта применения чертежей для решения практических задач нет. Отдельные места конструкции, изображенной на чертеже, понятны, кое о чем иногда можно догадаться. О правилах построения и чтения чертежа обучаемый имеет весьма смутное представление. Этот уровень соответствует подавляющему числу выпускников средней школы. Для этого уровня достаточно школьного курса «Технология» в объеме 170 часов, не дающего никаких практических навыков работы с чертежом.
3 – уровень элементарного знания. Есть некоторые представления о методе построения изображений и умение видеть на чертеже простейшие пространственные элементы. Соответствует школьному курсу «Черчение» объемом 54 часа аудиторного времени.
4 – уровень выше элементарного. То же самое, что и предыдущее, но несколько лучше. Имеет понятие о видах и проекционных связях. Частично знаком с основными стандартами ЕСКД. Уровень курса «Начертательная геометрия» объемом 34 часа аудиторного времени.
5 – Предпромежуточный. Может изображать простейшие детали и сборочные единицы. Знаком со стандартами ЕСКД и умеет применять их при решении технических задач. Уровень курса «Техническое черчение (Инженерная графика)» объемом 34 часа аудиторного времени.
6 – Промежуточный (средний уровень). Может изображать детали и сборочные единицы средней сложности. Есть устойчивые навыки чтения чертежа. Уровень курса «Техническое черчение (Инженерная графика)» объемом 34 часа аудиторного времени.
7 – Сверхпромежуточный. Владение техническим языком-чертежом уже носит функциональный характер. При разработке курсовых работ и проектов чертежи становятся обязательным естественным элементом. При пояснении принципов работы или же методов получения изделия на первое место выходит чертеж. Знаком со стандартами на изображение типовых деталей и конструкций. Уровень курса «Компьютерная графика» объемом 51 час аудиторного времени.
8÷9 – профессиональный уровень. На этом уровне появляется возможность создания чертежей вновь создаваемых объектов, виртуальных моделей изделий. Эти уровни требуют хорошего владения техникой черчения и знания стандартов ЕСКД. Уровни спецкурсов.
10 – высокопрофессиональный уровень. Знания и умения этого уровня позволяют формировать пространственные модели реальных и абстрактных объектов на базе знания теории построения чертежа и стандартов ЕСКД.
Основная нагрузка по формированию геометро-графической компетентности студентов ложится на преподавателей геометро-графических дисциплин. Учить воспринимать, анализировать систему геометро-графического языка и тезауруса, оперировать ею, правильно представлять содержание геометро-графического материала (чертежа, схемы и т. п.) и адекватно выражать воспринятый материал, включать студентов в активную вербальную и невербальную практику – первоочередная задача преподавателей кафедры начертательной геометрии, инженерной и компьютерной графики.
Развитие познавательной деятельности и общения на занятиях по геометро- графическим дисциплинам во многом зависит от понимания преподавателем задач организации как своей вербальной деятельности, так и деятельности студента. Эти задачи сводятся к совершенствованию вербальных и невербальных коммуникативных умений как средства организации активной самостоятельной работы студентов, направленной на развитие их знаний, умений, навыков работы с технической информацией. Каждый преподаватель должен рассматривать формирование геометро-графической, технической коммуникативной культуры в образовательном процессе как свое прямое назначение, одну из задач развития технической языковой личности студента [32].
Вербальная деятельность преподавателя содействует привлечению студентов к пополнению своего геометро-графического тезауруса, дает возможность размышлять, воспринимать техническую информацию. Речь преподавателя усваивается им как идеальный образец. Однако студент не только воспринимает речь преподавателя, но и выражает свое отношение к содержанию, к самому преподавателю, что дает возможность за счет самоанализа и самонаблюдения следить за точностью своего выражения геометро-графической информации.
Преподаватель должен работать над развитием геометро-графических вербальных и невербальных умений, способствующих как восприятию технической информации на слух, так и в геометро-графической форме, вносить коррективы в учебную деятельность студентов и предъявлять к ней определенные требования, в результате которых формируются геометро-графические знания студентов. Студент в таких ситуациях выступает в роли деятельного исполнителя, воспринимающего информацию, а преподаватель стремится к тому, чтобы возник процесс выражения активного саморазмышления, в результате которого у студента формируется позиция необходимости в получении геометро-графического знания и оперирования им при рассмотрении геометро-графической вербальной и невербальной (чертеж, схема и т. п.) информации.
Достижение высокого уровня геометро-графической компетентности студентов возможно на основе полного равноправного общения участников совместной учебной деятельности, в которой студент является активным субъектом учебного процесса, обладающим возможностью самостоятельного оперирования знаниями с переносом активных вербальных и невербальных действий из начертательной геометрии в инженерную графику, а в последующем в другие технические дисциплины [33, 34].
В таком учебном процессе субъективность проявления студентов выражается в форме самостоятельных конструктивных предложений при выполнении различных учебных заданий, включающих в себя элементы творчества. Студенты с высоким уровнем развития геометро-графической компетентности позволяют преподавателю обращаться к ним как к активным участникам учебного процесса, видят в них подлинных субъектов, располагающих возможностями и способностями не только решать геометро-графические задачи, но и, используя геометро-графический тезаурус, охарактеризовать их геометро-графический конструкторский алгоритм – стать технической языковой личностью [35].
Результаты исследования
Авторами была сделана попытка оценить сложившуюся ситуацию с преподаванием геометро-графических дисциплин как основы формирования геометро-графической компетенции будущих бакалавров техники и технологии, определить возможные направления для корректировки подходов к обучению этим дисциплинам с позиции формирования языковой линтвокоммуникативной личности с учетом ориентации на воспитание технико-языковой личности, основой которой служит геометро-графический язык, обеспечивающий преемственность технического языкового мышления носителей технической информации.
В исследовании рассмотрены признаки языковой структуры геометро-графического языка как выражения мысленного технического процесса для преобразования инженерной мысли в конкретные технологические изделия и технологии их воспроизведения. Выделены наиболее характерные функции чертежа: изобразительная, информационная, эстетическая и др. Определены уровни владения геометро-графическим языком и учебные временные объемы для овладения студентом необходимым (для эффективного использования в учебной и производственной деятельности) тезаурусом.
Представлена десятибалльная шкала оценки уровня владения техническим языком, характеризующая активность участников учебного процесса. Показано, что формирование технической компетенции должно пониматься студентами как процесс самоактуализации для достижения целей личностного саморазвития и зависит от их отношения к изучению дисциплин геометро-графического цикла.
Заключение
Анализ состояния геометро-графической подготовки первокурсников показал, что формирование геометро-графической компетентности в современных условиях возможно на пути освоения личностно ориентированных, проблемно-деятельностных технологий обучения, основанных на моделях, включающих анализ стартовой подготовленности абитуриентов, фундаментализации геометро-графического языка и тезауруса при смещении акцента на формирование пространственного мышления и креативной геометро-графической деятельности.
При таком подходе неизбежно возникает вопрос подготовки научно-методического обеспечения, включающего разработку программ дисциплин геометро-графического цикла, учебных пособий, методических рекомендаций, банка диагностирующих, обучающих материалов, позволяющих строить процесс обучения таким образом, чтобы студент обладал собственным видением материала, мог определить свою траекторию самообучения, направленную на его интеллектуальное развитие и организацию собственного геометро-графического опыта.
Практическая реализация модели обучения во многом зависит не только от наличия дидактических материалов, но и от включения студентов в активную вербальную практику, предполагающую увеличение аудиторного времени.
Анализ исследований, проводимых на кафедре начертательной геометрии, инженерной и компьютерной графики Оренбургского государственного университета, показывает, что в последние годы уменьшается не только вербальное общение студентов с преподавателем, но и правильное соотношение монологической и диалогической форм вербальной деятельности. Студенты-первокурсники не умеют адекватно выражать свои мысли за счет недостаточности терминологического аппарата, недополученного в общеобразовательной школе. Помимо этого катастрофически уменьшается возможность овладения геометро-графическим языком во время обучения в вузе, что является следствием законодательно закрепленного нерационального соотношения аудиторного учебного времени и времени на самостоятельную работу.
Таким образом, повышение качества геометро-графической подготовки возможно только в случае изменения отношения в средней школе к геометро-графическим предметам или же увеличения временного объема подготовки в вузе [36, 37].
Нужно четко себе представлять, что чудес не бывает. Обучить студента грамотно работать с чертежами за мизерное количество аудиторного времени, отводимого для этого сегодня в вузах, проблематично. Даже если в школе и был бы курс черчения, то для качественной геометро-графической подготовки потребовалось бы не менее 200 часов аудиторного времени в вузе.