Формирование графической компетенции у будущих учителей технологии в процессе обучения в вузе

,

,

Графическая компетенция для будущего учителя технологии является одной из значимых профессиональных, под которой понимается способность успешно применять графические знания, умения и навыки при решении специальных практических задач.

Вклад в изучение понятий и структуры компетентности и профессиональной компетенции педагога внесли: В.А. Адольф (1998), Л.Н. Давыдова1, Э.Ф. Зеер (2005), И.А. Зимняя (2013), Н.В. Кузьмина, В.Н. Софьина (2012), А.К. Маркова (1996), А.В. Хуторской (2002) и др.

Изучение сущности понятий «компетенция», «компетентность», «профессиональная компетенция» позволило представить структуру последней как симбиоз специальных и социальноличностных составляющих. Графическая компетенция является разновидностью предметно-специализированной, входящей в специальную компетентность. В психолого-педагогической литературе она рассматривается как составная часть профессиональной компетенции будущего учителя технологии (Вох, 2007), включающая ряд компонентов, среди которых:

• –    графическая грамотность – умение читать чертежи, графическую документацию, выполнять изображение простейших геометрических фигур, основные их построения;

• –    графическая информированность – умение находить данные для решения графических задач;

• –    графические знания – представления об основных графических элементах, способах решения задач, построении графических изображений;

• –    графические умения – готовность студента оперировать пространственными образами, создаваемыми на различной графической основе;

• –    графические навыки – владение навыками абстрактной мыслительной деятельности, пространственного воображения, изложения технических идей с помощью графического изображения, работы с литературой, готовность к самостоятельной творческой работе (Вязанкова, 2021; Кобзева, 2014).

Особенно актуально формирование у будущего учителя технологии профессиональной графической компетенции в связи с переходом на новые федеральные государственные образовательные стандарты основного общего образования и внедрением новой концепции преподавания предметной области «Технология». Согласно современной образовательной программе она включает модуль «Черчение и компьютерная графика», для преподавания которого учителю технологии необходимо владеть графической компетенцией. Ее формирование возможно в процессе обучения математике, начертательной геометрии, черчению, компьютерной графике и другим специальным дисциплинам в вузе.

Под графической подготовкой понимается процесс формирования у студентов пространственного воображения, способности к конструктивно-геометрическим решениям, анализу и синтезу пространственных форм (Новоселов, Туркина, 2010).

Как показывает практика работы, у студентов-первокурсников наблюдается недостаточный уровень сформированности графической компетенции: многие демонстрируют слабые знания по геометрии, не изучали черчение в школе, имеют слабо развитое пространственное воображение, у них отсутствует системный подход к процессу получения графических знаний, умений и навыков.

С целью коррекции данного положения дел в ходе подготовки будущих учителей технологии в вузе необходимо применять специальные средства, ориентированные на формирование компонентов графической компетенции у вчерашних абитуриентов. В первую очередь речь идет о педагогических условиях, используемых в учебном процессе студентов первого курса.

Первое условие формирования графической компетенции будущих учителей технологии – это активизация их самостоятельной работы через выполнение творческих заданий. Кроме того, той же цели служит внедрение балльно-рейтинговой системы в учебный процесс, использование различных форм самоконтроля и контроля, выполнение аудиторных контрольных работ.

Вторым условием формирования графической компетенции будущих учителей технологии выступает использование метода проектов для организации самостоятельной работы студентов в процессе обучения графическим дисциплинам (Новоселов, Туркина, 2010). Умение создавать проекты пригодится обучающимся в дальнейшей их профессиональной деятельности – при ведении уроков технологии в школе.

Кроме того, для активизации формирования графической компетенции студентов в процессе обучения целесообразно:

• –    применение индивидуальных и групповых способов работы на аудиторных занятиях;

• –    использование презентаций, видеоматериалов, интернет-источников и наглядных дидактических пособий при изучении теоретического материала;

• -    выполнение самостоятельных индивидуальных расчетно-графических работ с привлечением учебной, учебно-методической и справочной литературы;

• -    организация и проведение студенческих конкурсов по графике и межпредметных олимпиад (Дульчаева, 2012).

Для эффективного повышения уровня сформированности графической компетенции студентов актуально также использование в процессе обучения системы принципов, а именно:

• -    принципа активности, акцентирующего необходимость деятельной позиции субъектов обучения;

• -    принципа кумулятивности знаний, предполагающего непрерывное, последовательное, содержательно-структурированное накопление знаний;

• -    принципа самообразования и саморазвития, осуществляемого через самостоятельную познавательную активность личности (Новоселов, Туркина, 2010);

• -    принципа акцентирования основных смысловых образов;

• -    принципа комплексности, направленного на обеспечение структурности, взаимосвязанности, взаимозависимости, иерархичности и интегративности компонентов самостоятельной деятельности обучающихся.

Экспериментальная работа по формированию графической компетенции студентов проводилась в процессе их обучения математике, начертательной геометрии, технической и компьютерной графике.

Рассмотрим пример формирования графических знаний и умений при обучении математике. Программа этой дисциплины содержит раздел «Аналитическая геометрия», при изучении которого у студентов формируются компоненты графической компетенции. Изучение тем «Векторы на плоскости», «Прямая на плоскости и её уравнение», «Кривые второго порядка», «Множество точек на плоскости», «Окружность», «Эллипс», «Гипербола», «Парабола», «Касательная и нормаль к кривой»¹ сопровождается построением графических элементов. Например, при выполнении задачи на составление уравнения параболы с вершиной в начале координат, соответствующей условию: парабола симметрична относительно оси OX и проходит через точку A (-3; - 2 V3 ), студенты строят график (рис. 1).

Рассмотрим решение. Парабола симметрична относительно оси OX, ветви ее направлены влево, следовательно, уравнение имеет вид: у² = -2рх . Подставив в него координаты точки A, находим 12 = -2 * 3p, откуда p = 2. Искомое уравнение параболы: у² = -4% .

Уравнение директрисы: х = ^ , x = 1.

Фокус: F(- ^ ; 0) , т.е. F(-1; 0).

Рисунок 1 – Построение параболы

На занятиях по математике для формирования графической компетенции применяются принципы кумулятивности знаний, акцента, комплексности, самообразования и саморазвития. Также очень важна активизация самостоятельной работы студентов, выполнение ими индивидуальных графических контрольных заданий, в том числе с помощью специальных компьютерных программ. При изучении аналитической геометрии повышается уровень графической грамотности обучающихся, графической информации, знаний и умений.

Навыки построения кривых второго порядка различными способами студенты получают и при освоении технической графики. На рис. 2 показаны различные способы построения параболы: по директрисе и фокусу, как касательной к двум прямым с заданными на них точками касания и др.

Рисунок 2 – Построение параболы различными способами

На занятиях по технической графике также применяется метод проектов, самостоятельное решение задач индивидуальным и групповым методом.

Сегодня существует множество специальных компьютерных программ (Mathematica, Maple, Mathcad, Geogebra и др.), которые позволяют строить и исследовать графики различных функций. Подобные редакторы полезны для студентов в плане формирования у них графических представлений, технической грамотности, совершенствования умений и навыков.

Для быстрого построения графиков, наглядного представления решения задач существуют онлайн-сервисы (например, Grafikus.ru), с помощью которых можно выполнять графики не только в двухмерном, но и в трехмерном пространстве. На рис. 3а представлены графики параболы, построенные с использованием возможностей Grafikus.ru.

Компьютерная программа Geogebra является очень понятной с доступным интерфейсом и простой в работе, она не требует знания языков программирования. Можно быстро получить наглядное представление о геометрической фигуре¹. На рис. 3б представлено графическое построение параболы у² = 2рх , p = 1 в Geogebra.

б

Расчетом и построением 3D-моделей геометрических фигур студенты занимаются при изу-

чении раздела «Аналитическая геометрия» дисциплины «Математика». В рамках темы «Плоскости в пространстве» обучающиеся исследуют алгебраические поверхности: плоскости, поверхности второго порядка (эллипсоид, гиперболоид, параболоид, конические, цилиндрические поверхности и другие). В качестве примера возьмем цилиндр с образующими, параллельными оси

OZ – эллиптический цилиндр (рис. 4а):

. 2

— + ^ 2-1 а ^{2 +} b ²

X"

Аналогичная тема отрабатывается на занятиях по технической графике при изучении тем «Проекции основных геометрических тел вращения», «Аксонометрические проекции» и др. (рис. 4б).

Рисунок 4 – Цилиндры с образующими, параллельными оси OZ: а) эллиптический цилиндр; б) построение цилиндра

Одной из важнейших дисциплин, формирующей графическую компетенцию будущего учителя технологии, является «Компьютерная графика». Осваивая ее, студенты учатся сначала построению простых геометрических фигур, а затем – выполнению чертежей более сложных геометрических деталей, объектов.

На рис. 5а показан пример построения цилиндра в программе Autodesk AutoCAD. Студентам необходимо повторить различные способы построения цилиндра в программе, вспомнить полученные знания на дисциплинах: «Математика», «Техническая графика». При обучении используются принципы кумулятивности знаний, акцента, комплексности.

Выполняется построение и исследование цилиндра также в программе Geogebra. Цилиндр имеет формулу: ^7 + ^7 = 1 , а = 2, b = 2 (рис. 5б).

б

Рисунок 5 – Построение цилиндра в программах: а) AutoCAD; б) Geogebra

Результатом активизации самостоятельной работы студентов становится формирование у них умения поиска информации для решения графических задач, определения наиболее эффективных способов выполнения задания; развитие навыков самостоятельной творческой работы. Введение в учебный процесс творческих заданий позволяет достигнуть следующих результатов: повысить уровень мотивационной составляющей графической компетенции, развить готовность студентов оперировать пространственными образами, совершенствовать пространственное воображение посредством поиска способов применения знаний, умений, навыков, полученных в процессе изучения математики, технической и компьютерной графики, соединения теории с практикой.

Выполнение проектов на занятиях по технической и компьютерной графике, таких как «Применение кривых второго порядка в практической деятельности», «3D-моделирование промышленных объектов» и др., способствует формированию у студентов всех компонентов графической компетенции, в том числе и умения выполнять индивидуальные и групповые проекты, находить необходимую информацию и применять ее в практической деятельности, в ходе решения поставленных профессиональных задач.

При итоговой проверке результатов сформированности графической компетенции будущих учителей технологии было обнаружено повышение уровня развития всех компонентов графической грамотности, в том числе знаний, умений и навыков. Этому способствовало обучение математике, технической и компьютерной графике с учетом обозначенных педагогических условий.