Дифференциация обучения инженерной компьютерной графике в вузе

EDN: PBCNLN

Введение. В настоящее время контингент обучающихся в технических вузах студентов очень разнообразен. В одной группе часто обучаются студенты, получившие классическое школьное образование в российских школах, студенты, приехавшие из ближнего и дальнего зарубежья. Задачей преподавателей высшей школы [Свичкарева Л.С.], [Цукарь А.Я.] на первоначальном этапе становится выявление уровня сформированности базовых графических компетенций студентов и распределение их по подгруппам для дальнейшего освоения учебного материала. Одновременно с этим очень важным аспектом становится организация межкультурного взаимодействия студенческой молодежи.

История вопроса. С тех пор как существует наука педагогика, вопросы индивидуализации и дифференциации в учебном процессе являются неотъемлемой сферой изучения и обсуждения в педагогическом сообществе. Подробно вопросы становления и развития дифференцированного обучения в педагогической теории и практике рассмотрены в работах Выготского Л.С. [3] Захаренко Т.Ю. [6], Темер-бековой А.А. [13]. Как отмечает в своей работе Гусев В.А.: «Современный период развития школы характеризуется повышенным вниманием к таким понятиям, как дифференциация и индивидуализация обучения. Эти понятия очень емкие, они связывают воедино личность, её особенности, механизмы её развития, задатки, способности, мышление и т. д.» [Гусев В.А., с. 235]. В настоящее время образовательные сообщества ищут инновационные методы индивидуализации и дифференциации учебного процесса (Писаренко В.И. [8], Суббан П. [12], Унт И.Э.[15] на базе компьютерных технологий. О современных подходах пишет Содикова М.Р.: «Индивидуальные образовательные траектории при изучении графических дисциплин означают, что студент может выбирать углубленное освоение тех или иных инструментов (например, 3D-моделирования, компьютерной визуализации) в зависимости от своего профиля и интересов, что повышает мотивацию и результаты обучения» [Содикова М.Р., с. 6].

В научной литературе отсутствует четкое описание структуры учебного процесса, направленного на реализацию индивидуальных способностей студентов и организацию дифференцированной обучающей среды. В нашем исследовании предложены различные формы организации обучения, объединенные в целостный учебный процесс. Благодаря этому студенты могут формировать собственные траектории изучения дисциплины «Инженерная и компьютерная графика» как индивидуально, так и в подгруппах.

В связи с вышесказанным организация различных форм деятельности студентов, с учетом их индивидуально-психологических особенностей, различия этнических культур, призвана способствовать развитию межкультурного диалога и дальнейшего взаимодействия.

Такие дисциплины, как «Инженерная и компьютерная графика», обладают мощным арсеналом средств, позволяющих активизировать взаимопонимание между участниками учебного процесса, несмотря на различия в их базовой подготовке по предмету. Компьютерная графика и анимация, как необходимый инструмент визуализации, презентации, моделирования, в настоящее время используется во всех сферах человеческой деятельности, являясь эффективнейшим средством коммуникации и межпредметного взаимодействия. «Межпредметные связи компьютерной графики с другими дисциплинами обеспечивают преемственность полученных знаний, умений и навыков, повышают эффективность учебного процесса» [Тимофеева Т.В, с. 5].

Перспективам развития инженерного образования, базирующегося на массовом внедрении компьютерно-информационных технологий посвящена работа Асташова А.М. с соавторами, где верно отмечено: «Реформирование учебного процесса с целью обеспечения условий для формирования специалистов, способных успешно работать в современных условиях, должно осуществляться посредством:

• -    введения в учебные планы новых дисциплин или новых разделов в существующие курсы, ориентированных на применение информационных технологий;

• -    повышения уровня подготовки преподавательских кадров;

• -    наращивания соответствующей материально-технической базы и информационно-технологической базы вузов» [Асташов А.М., с. 202].

Для того чтобы грамотно использовать возможности современных компьютерных технологий, требуется соответствующее структурирование учебного процесса, позволяющее студентам осуществлять учебную деятельность по индивидуальной траектории. В программах современных высших учебных заведений предусмотрены различные виды аудиторной и внеаудиторной работы.

Целью нашего исследование стала разработка технологии по структуризации учебного процесса с учетом индивидуальных особенностей обучаемых на базе дидактических принципов дифференцированного подхода.

Методы исследования. В современной литературе дифференцированное обучение определяется как инновационный подход, требующий от преподавателей не простого выполнения учебной программы, а освоения учебного материала с учетом индивидуальных потребностей студентов, когда принимаются во внимание различия в уровнях готовности, интересах и профилях обучения. Бажин К.С. в своей работе акцентирует: «Учет индивидуальных особенностей, возможностей при обучении является резервом повышения эффективности образовательного процесса» [Бажин К.С., с. 163]. При использовании технологий дифференцированного обучения , основной целью является создание оптимальных условий для выявления задатков, развития интересов и способностей обучающихся. Как отмечает Се-левко Г.К.: «Содержание образования обогащается новыми процессуальными умениями, развитием способностей оперированием информацией, творческим решением проблем науки и рыночной практики с акцентом на индивидуализацию образовательных программ» [Селевко Г.К., с. 2].

Дифференцированное обучение в настоящее время рассматривается как эффективное средство повышения успеваемости студентов за счет дифференциации содержания и организации обучения с вариативным выбором методов, форм работы, темпов изучения материала. Учет возможностей и способностей студентов базируется на принципах развивающего личностно-ориентированного обучения, с использованием методов проблемного обучения, игровых активных методов и т. п. А.А. Пилигин в своей работе определяет технологии проблемного и развивающего обучения как основу развития личностно-ориентированных образовательных технологий: «В настоящий период развития педагогической науки, на этапе развития потребностей нашего общества весьма актуальными стали личностно-ориентированные образовательные технологии. По нашему мнению, они, с одной стороны, делают приоритетными задачи формирования личности, её самобытности и неповторимости. А с другой - позволяют выстроить образовательный процесс таким образом, чтобы для каждой конкретной личности, группы детей как учебного объединения, коллектива были весьма конкретно простроены цели образования и определены в строгой последовательности пути их достижения с привлечением адекватных поставленным целям инструментов, с коррекцией по «маршруту следования» и проверкой промежуточных и конечных результатов» [Пилиган А.А., с. 83]. Исследуя психологию деятельности В.В. Шадриков делает важное замечание: «В настоящее время утрачен ещё один важный, сущностный аспект деятельности - её понимания как счастья, как формы самовыражения, как формы становления человека тем, что заложено в потенции, как завершение природы человека путем развития его возможностей (Аристотель, Спиноза, Фромм и др.)» [Шадриков В.В., с. 7].

Результаты исследования . В нашей работе объектом исследования стал педагогический процесс обучения студентов машиностроительного профиля дисциплине «Инженерная и компьютерная графика» на факультете «Машиностроения, металлургии и транспорта» Самарского государственного технического университета (СамГТУ) и филиала СамГТУ в г. Новокуйбышевск. Предметом исследования была выбрана технология структурирования учебного процесса с учетом индивидуальных особенностей студентов на базе дидактических принципов дифференцированного подхода.

Новизна разработки состоит в том, что:

• •    при изучении дисциплины «Инженерная и компьютерная графика» применяется технология структурирования учебного процесса с учетом индивидуальных способностей студентов;

• •    применение дидактических принципов дифференцированного подхода позволяет учитывать доминирующие особенности обучающихся и повышать их успеваемость;

• •    использование мультимедийных возможностей современных компьютерных технологий при разработке учебно-методических материалов позволяет обеспечить каждого студента вариативной образовательной траекторией.

На рисунке 1 представлена структурная схема организации дифференцированной работы со студентами. Во время поточных лекций и групповых занятий преподаватель выявляет индивидуальные способности и интересы студентов, в соответствии с которыми они разделяются на подгруппы. Занятия по подгруппам осуществляется в специально отведенное время.

В коррекционной подгруппе занимаются студенты с низким уровнем учебной активности. Коррекционная работа с неуспевающими студентами начинается с диагностики (наблюдение, беседа, тестирование, изучение результатов учебной деятельности и другие методы) их познавательных возможностей. В целом устранение пробелов в знаниях и умениях осуществляется в совместном выполнении образцов заданий, в ходе выполнения посильных индивидуальных заданий, создающих ситуацию успеха, с применением современных мультимедийных технологий. Как отмечено в работе А.Д. Ганеева: «Проблемы соотношения «нормы» и «девиации» вызывают большой интерес как в зарубежной (А. Маслоу, К. Роджерс, Э. Эриксон и др.), так и в отечественной (Б.С. Братусь, Л.С. Выготский, А.Н. Леонтьев, А.Р. Лурия, Д.Б. Эльконин и др.) психолого-педагогической науке. Норма (от лат. norma - руководящее начало, точное предписание, образец) трактуется как совокупность правил и требований, вырабатываемых каждой реально функционирующей общностью и играющих роль важнейшего средства регуляции поведения членов данного сообщества, характера их взаимоотношений, взаимодействия и общения» [Ганеева А.Д., с. 7].

Следовательно, коррекционная работа направлена на формирование у студентов умений и навыков по выполнению заданий, соответствующих общепринятым нормам в инженерно-графической деятельности - это разработка чертежей ассоциативно связанных с моделями деталей средней сложности (рис. 2), построенных в соответствии с правилами разработки проектно-конструкторской документации, с соблюдением государственных стандартов.

В проектную деятельность вовлекаются студенты, желающие осваивать профессиональные навыки на уровне выше базового, проявляющие повышенный интерес к будущей профессии. Эти студенты принимают участие во встречах с заинтересованными будущими индустриальными партнерами, посещают предприятия и изучают технологические процессы непосредственно на производстве. Также ими выполняются проектные работы по избранной специальности на базе компьютерных технологий.

Рис. 1 . Структуризация учебного процесса (Structuring the educational process)

Рис. 2. Модель детали (а), её ассоциативный чертеж (б) (Part model (a) and its associative drawing (b)

В подгруппу по научно-исследовательской работе распределяются студенты, проявляющие интерес к теоретическим вопросам геометрического моделирования и практике их применения в инженерно-графических исследованиях. Студенты углубленно изучают возможности современных систем автоматизированного проектирования, ставят компьютерные эксперименты, готовят научные доклады по их результатам.

В подгруппу олимпийского резерва зачисляются студенты, проявившие академические способности в изучение дисциплин по направлению инженерной и компьютерной графики. На занятиях они решают задачи повышенной сложности, выходящие за рамки базового курса «Инженерной и компьютерной графики». Полученные дополнительные знания и умения оттачивают во время олимпиадных состязаний.

Таким образом, работа в подгруппах позволяет учитывать доминирующие особенности студентов, осуществлять индивидуальный подход, повышая их мотивацию к переходу на более высокий уровень познания изучаемой дисциплины. Так же хочется отметить, что сочетание индивидуальных и коллективных форм учебно-познавательной деятельности, сочетание самостоятельности и сотрудничества в ходе совместной интеллектуальной работы, активизирует познавательные процессы всех участников.

По окончании учебного курса 98 % студентов, посещавших коррекционные занятия, сдали экзамены на оценку «хорошо» и «удовлетворительно», а двое студентов по результатам экзаменов, были переведены в подгруппу по научно-исследовательской работе, выступили на областной студенческой научной конференции (ОСНК), их доклад был признан одним из лучших и принят к публикации (рис. 3).

Рис. 3 . Презентация доклада (Presentation of the report)

Студенты, занимавшиеся проектной деятельностью, успешно защитили проекты на ежегодном конкурсе проектов СамГТУ по «Технологическому предпринимательству». В ходе работы над проектом посетили Отрадненский противофонтанный отряд (рис. 4), где на практике увидели одну из сфер применения спроектированного шарового вентиля, а именно в устранении пожара на буровой установке. По итогам встречи состоялась конференция с представителями учебного центра «АСФ «СВПФВЧ»», в результате которой был заключен договор о сотрудничестве с индустриальным партнером.

Студенты из подгруппы по научно-исследовательской работе представили свои доклады на вузовской и областной конференциях, заняв призовые места.

В рамках дней науки СамГТУ на 80-й научно-технической конференции было представлено 11 докладов студентов, посещавших курс по научно-исследовательской работе, 5 из которых были признаны лучшими, на Областной студенческой научной конференции было представлено 6 докладов, 4 из которых заняли призовые места и приняты к публикации тезисов (рис. 5).

58% студентов, готовившихся к олимпиадам, заняли призовые места в первом туре всероссийской олимпиады по «Инженерной и компьютерной графике», выполнив сложные задания по деталирова-нию сборочных чертежей на базе систем автоматизированного проектирования (рис. 5).

Полученные результаты свидетельствуют об эффективности применяемой структуризации учебного процесса при изучении дисциплины «Инженерная и компьютерная графика».

Рис. 4 . Экскурсия в учебный центр (Excursion to the training center)

Рис. 5 . Тезисы научных докладов (Abstracts of scientific reports)

Рис. 5 . Олимпиадное задание и решение в КОМПАС-3D (Olympiad task and solution in KOMPAS-3D)

Выводы. Выполненная в ходе исследования структуризация учебного процесса в студенческих группах, в соответствии со способностями и интересами обучающихся в области инженерно-рафического проектирования на базе современных компьютерных технологий, подтвердила положительными изменениями достоверность теоретических положений и концепций дифференцированного обучения.

Формирование и развитие инженерно-графических компетенций в процессе проектной, научноисследовательской, коррекционной и других видах деятельности, в коллективной и индивидуальной форме, самостоятельно или под руководством преподавателя, с применением вариативных образовательных программ на базе информационных технологий, становится наиболее эффективным при дифференцированном подходе к студентам.

Рассмотренная технология способствует поэтапной реализации в различных видах учебной деятельности интеллектуального, творческого, коммуникационного потенциала будущих специалистов в сфере инженерно-графической деятельности. По результатам проведенного эксперимента разработан комплекс видео-уроков и изданы учебно-методические пособия.