Применение инновационных технологий при изучении инженерно-графических дисциплин

Т.С. Москалева,

зав. каф., к.т.н., доц.,

А.Б. Пузанкова,

доц., к.п.н. eg@samgtu.ru,

СамГТУ, г. Самара

По мере внедрения современных информационных технологий в учебный процесс происходит расширение педагогических приемов и методов формирования и развития инженерно-графических компетенций студентов. На кафедре инженерной графики СамГТУ ведется постоянная исследовательская работа, направленная на изучение влияния современных информационных технологий на качество учебного процесса.

Педагогическая технология формирования профессиональных инженерно-графических компетенций студентов в курсе компьютерной графики представляет собой упорядоченное множество операций и действий, обеспечивающих с должным качеством усвоение знаний, приобретение профессионально-значимых умений и личностных качеств. Информационно-развивающая составляющая технологии обеспечивается за счет проблемной постановки лекций, использования мультимедийных демонстрационно-обучающих фильмов; деятельностная составляющая реализуется в ходе интерактивной поисково-исследовательской деятельности студентов; личностно-ориентированная – при выполнении творческих проектов, в деловых играх.

Использование компьютерных технологий позволяет создавать пространственные модели объектов различной сложности. Наглядность и быстрота выполнения пространственных моделей на ЭВМ, возможность гибкого изменения разработок делают компьютерное моделирование предпочтительным в сравнении с традиционными способами. Геометрическое трехмерное моделирование осуществляется на основе прямого оперирования пространственными объектами, а не их проекциями. Этот доступный для студентов вариант проектирования становится неотъемлемым элементов изучения инженерно-графических дисциплин.

Структура курса компьютерной графики составлена с учётом профессиональных инженерно-графических задач. На лабораторных и практических занятиях используется методика автоматизированного моделирования инженерно-графических объектов (АМИГО), включающая в себя совокупность учебных элементов (дидактических единиц) и содержание профессиональных инженерно-графических компетенций, формируемых в процессе освоения соответствующих учебных модулей.

Применение методики объемного моделирования позволяет студентам самостоятельно проверять правильность решения профессионально-ориентированных задач и интенсивно развивает их пространственное мышление. Студенты, прошедшие курс обучения компьютерной графике, успешно используют системы трехмерного твердотельного моделирования на практике. Компьютерное моделирование геометрических объектов и применение в виртуальной среде изучаемых закономерностей делают преподавание наглядным, а усвоение материала более конкретным и практически ценным.

Во многих педагогических исследованиях [1, 2, 3, 4] достаточно убедительно показано, что в традиционно организованном учебном процессе очень слаба обратная связь, и это является серьезным тормозом в совершенствовании обучения студентов. Участники педагогического процесса нуждаются в таком огромном объеме обмена информацией, передачу которого невозможно осуществить в традиционных условиях. Поэтому многие исследователи предлагают значительную часть этой работы передать компьютеризированной обучающей среде (КОС).

Мы исследовали, какое влияние интерактивный интерфейс (ИИ), являющийся неотъемлемой частью КОС, оказывает на развитие познавательной активности студентов в процессе обучения на лабораторных занятиях по компьютерной графике.

В традиционных условиях обучения на практических занятиях невозможно пошагово информировать студентов о правильности принимаемых ими решений (внутренняя обратная связь) и полноценно контролировать результаты их деятельности (внешняя обратная связь). Применение же методики электронного моделирования инженерно-графических объектов позволяет если не устранить, то значительно ослабить эти недостатки. На основе данной методики приобщение студентов к творческой профессиональной деятельности реализуется поэтапно, с применением компьютерных технологий в процессе решения заданий репродуктивного, продуктивного и экспериментально-исследовательского уровня.

В процессе виртуального моделирования инженерно-графических объектов формируется профессиональная интуиция будущего специалиста, что при традиционном обучении достигалось лишь в процессе производственной практики на старших курсах.

Распределение учебного материала, соответствующее структуре и логике профессиональной деятельности позволяет интенсифицировать процесс поэтапного формирования профессиональных компетенций.

На итоговый контроль выносится защита спроектированной студентами сборочной единицы с пакетом соответствующей документации. Выполненная работа по характеру приближается к производственной, в курсе компьютерной графики происходит усвоение основ составления и понимания чертежей, грамотной передачи на чертеже моделируемых объектов и анализ их форм.

Благодаря дифференцированному подходу каждый студент получает возможность последовательно пройти все этапы автоматизированной проектно-конструкторской деятельности: от выбора посильного задания, через вариативность проектных решений, до его воплощения.

Проводимые по методике АМИГО занятия показали, что у студентов формируется целостное представление о сложном процессе автоматизированной разработки проектно-конструкторской документации изделий. Создание объемных моделей позволяет студентам глубоко вникнуть в сущность проекционного метода построения чертежей, тренировка в создании ассоциативных видов помогает выявить связь между графическим изображением и моделью проектируемого изделия, теснее связать теорию с практикой, увидеть межпредметные связи.

Созданный нами учебно-методический комплекс позволяет проводить упражнения по каждому учебному элементу формирующего модуля. В соответствии с заданным алгоритмом студент осуществляет пошаговое выполнение операций, в случае ошибки автоматизированная система отказывается выполнять последующее действие и указывает на ошибку. В этой ситуации контрольные функции преподавателя передаются компьютеру, а основной педагогической задачей становится оказание эмоциональной поддержки и консультирование в форме советов и ненавязчивой подачи информации.

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. 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 автоматизированного 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.

Литература

1. Вох Е. П. Формирование графических компетенций у будущих инженеров в самостоятельной познавательной деятельности [Текст] –дисс.-к.п.н. 13.00.02, Екатеринбург, 2008.

2. Ерцкина Елена Борисовна. Формирование проектно-конструкторской компетентности студентов в процессе инженерного образования [Текст]: диссертация ... кандидата педагогических наук : 13.00.08 / Ерцкина Елена Борисовна; [Место защиты: Кемер. гос. ун-т].- Красноярск, 2009.- 229 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-13/689.

3. Крайнова Е. А. Профессиональная подготовка будущих инженеров-механиков в области информационных технологий [Текст]: диссертация…кандидата педагогических наук – 13.00.08, Нижний Новгород, 2007- 206 с. РГБ ОД,61:07-13/1765.

4. Литвинова Н. Б. Педагогические условия развития профессиональной компетентности студентов технического вуза средствами инженерной графики [Текст] дисс. к.п.н.– 13.00.08. Москва, 2007.