Организация обучения студентов инженерной графике в современных условиях

В современном мире, взявшем курс на всеобщую цифровизацию, педагогическое сообщество сталкивается с рядом проблем:

• 1.    Переход к обучению на протяжении всей жизни, так как стремительно меняются сферы возможных рабочих мест и само содержание профессиональных знаний и навыков.

• 2.    Изменения в социальной среде.

• 3.    Трансформация психики и, как следствие, изменение мышления человека.

• 4.    Огромный разрыв в понятиях, ценностях и языке между поколениями обучающих и обучаемых.

Проблемы эти требуется разрешить как можно скорее, так как отсутствие динамики в этом направлении несет потенциальную угрозу для перспектив развития будущего человечества в сфере образования. Преподавателям необходимо понять: как (технологии), что (содержание) и почему(обоснование) преподавать. Таким образом, задача по организации обучения является весьма актуальной. Множество научных статей на тему применения информационных компьютерных технологий (ИКТ) в обучении – тому подтверждение. Особенно актуализировалась данная тематика в период вынужденного перехода к обучению онлайн во время пандемии.

Новизна нашего исследования состоит в предложении организации процесса обучения с обоснованным применением ИКТ. Цель – представить один из возможных вариантов организации проведения семинаров по инженерной графике, а для этого провести теоретический анализ представления изучаемых теоретических материалов; опросить студентов, выяснить, какое именно представление материалов им наиболее подходит; проанализировать результаты.

Нами были использованы следующие методы исследования: теоретический анализ педагогической литературы, обобщение, наблюдение, анкетирование, анализ результатов.

Анализ теоретической литературы показывает, что при проведении занятий должен применяться системный подход, и без задействования ИКТ в этом случае уже нельзя обойтись. «Представление учебного материала должно опираться на взаимосвязь и взаимодействие понятийных, образных и действенных компонентов мышления» (Данилова, 2018).

Методические указания и учебники по-прежнему считаются необходимым и востребованным учебным материалом у студентов в качестве справочного пособия. Практика показывает, что большинство современных обучающихся с трудом воспринимают печатную информацию и очень неохотно к ней обращаются. Тем не менее только учебник может вместить в себя весь необходимый материал по курсу, а в методических указаниях может содержаться, например, вся необходимая справочная информация по стандартам (ГОСТам), поиск которой в сети Интернет может занять много времени. Использование ИКТ переводит любую дисциплину на междисциплинарный уровень, поэтому рассмотрим наиболее употребляемые виды таких технологий при представлении теоретических материалов.

Презентации – это тщательно подобранный по содержанию учебный материал, необходимый для теоретического изучения на занятии, содержащий основные понятия, пояснительные рисунки, формулы, чертежи, анимацию, предполагающий сопровождение речи докладчика. Презентация – наиболее универсальный методический материал. Она может быть использована для проведения занятий, а также для самостоятельного повторения и закрепления материала студентами. Мультимедийные презентации имеют множество преимуществ перед обычной лекцией «мелом на доске»:

• –    качество демонстрируемого материала не зависит от графических способностей преподавателя;

• –    экономия времени на изображении контента на доске, больший объем информации может быть донесен до аудитории за единицу времени;

• –    большая наглядность и реалистичность;

• –    возможность для преподавателя следовать четко намеченному плану;

• –    легкая доработка по результатам проведенного занятия.

Кроме того, презентации не требуют обязательного конспектирования и могут быть доступны студенту после занятия. Далеко не каждый студент умеет быстро фиксировать лекции, во время записывания теряется часть информации, поэтому «мультимедийные презентации необходимо внедрять в процесс обучения для совершенствования его качества» (Муллинова и др., 2021).

В то же время ряд исследователей отмечает некоторые проблемы использования презентаций, такие как: «тенденция к нарастанию пассивности аудитории, упрощение и выхолащивание со- держания учебного материала, авторитарный стиль, большая опасность перенасыщения информацией» (Полянин, Коротун, 2018), недостаточная «квалификация научно-педагогических кадров, вызванная снижением их социальной защищенности, сложившимся “разрывом поколений”, малочисленностью или отсутствием обслуживающего персонала кафедр» (Плиева и др., 2021).

Видеоматериалы изначально – это подборка тематических документальных, художественных фильмов или «нарезка» (то есть фрагменты фильмов, специально отобранные для пояснения темы). Сегодня к учебным видеоматериалам относятся любые, подходящие для просмотра студентами для уяснения заданной темы, которые делятся на видеолекции (теоретический материал) и видеозаписи примеров решения (практический материал из разряда «делай, как я»). В свою очередь первые из названных подразделяются на:

• 1)    видеозапись традиционной лекции в лекционной аудитории в присутствии студентов;

• 2)    студийная запись видеолекции, так называемая «говорящая голова»;

• 3)    озвученное видео с презентацией;

• 4)    постановочная видеолекция.

Самым качественным контентом, но и самым затратным и сложным в исполнении, требующим помощи специалистов, является постановочная видеолекция, так как над ее созданием «работает коллектив авторов, задача которого – подготовить качественный учебный материал, подобрать соответствующий фон, осуществить монтаж отснятых сюжетов» (Кичигина, 2022). Самым простым – видеозапись традиционной лекции в аудитории со студентами, но, как правило, качество такого контента довольно низкое. Кроме того, если в видео дополнительно не вставляются рисунки, схемы, формулы, то их невозможно разглядеть в оригинале. С этими недостатками успешно справляется студийная видеолекция, но тогда теряется живость общения лектора с аудиторией. «Офлайн-запись лекции без адаптации к формату может привести к неинтересному продукту, в котором отсутствует не только человеческая сторона видеолекции, но и развлекательный характер профессиональной видеопродукции» (Schwarz et al., 2022).

Наиболее реально осуществимой в современных условиях, требующей исключительно знаний, навыков и усилий преподавателя, является видеолекция – озвученная презентация, так как она состоит из ряда слайдов, показ которых сопровождается речью преподавателя. Есть мнение, что «восприятие именно статичного материала, а не видеоряда, облегчает его понимание и усвоение» (Кольцова, Земцов, 2023).

Для эффективной подачи материала необходимо:

• 1)    тщательное планирование, которое должно начинаться с постановки цели и ориентироваться на удобство восприятия;

• 2)    обращение к «золотому стандарту» формальной лекции, в котором наиболее важны выступающий, подача, контакт с аудиторией и совместное «развёртывание» материала;

• 3)    интерактивность: необходимость совмещать переходы между смысловыми частями с обсуждением пройденного материала и побуждать студентов к диалогу, своевременно давать разъяснения и задавать вопросы (Остроглазова, Старостина, 2021).

Наши зарубежные коллеги выделяют пять основных принципов, которых надо придерживаться при производстве учебного контента. «Люди лучше учатся из обучающего видео, когда инструктор на экране рисует графику на доске во время лекции (принцип динамического рисования), инструктор на экране переводит взгляд с аудитории на доску во время лекции (принцип наведения взгляда), урок содержит подсказки для участия при обобщении или объяснении материала (принцип генеративной деятельности), демонстрация снимается от первого лица (принцип перспективы) или к озвучиваемому видео, содержащему речь на втором языке обучаемого, добавляются субтитры (принцип субтитров)» (Mayer et al., 2020).

Исследователи указывают также на проблему качества обучающей видеопродукции. «В каждый момент видеолекции содержание либо понятно, либо нет. Это делает еще более важным для преподавателей предоставление контента с использованием качественных медиа» (Lange, Costley, 2020).

Далее рассмотрим, когда применение в учебном процессе презентаций и видеоматериалов наиболее эффективно. Существует три вида подачи информации: традиционный (offline), дистанционный (online) и смешанный. Понятно, что все возможные ИКТ применяются во втором из них. В традиционном исполнении уместно применять презентации – подготовленный набор слайдов с личными комментариями преподавателя к каждому. В этом случае презентации будут выполнять роль наглядных пособий. Применение видеоматериалов в таком режиме вряд ли уместно без дополнительных на то оснований. «Демонстрация того или иного видеоматериала сама по себе не активизирует мыслительный процесс. Преподаватель должен уметь органически встраивать его в материал своих занятий, что, по факту, оказывается сложной творческой проблемой» (Фомин, 2016). На занятии видеоматериалы должны использоваться крайне ограничено, а вот для самоподготовки – это очень удобный образовательный ресурс.

Таким образом, смешанный вид подачи материала оказывается наиболее эффективным, тем более при нехватке часов на аудиторную работу и увеличении часов на самоподготовку. Видеоматериалы в этом случае позволяют экономить время на занятиях. Необязательно создавать их каждому преподавателю самостоятельно, вполне возможно использование готовых материалов, размещённых в свободном доступе в сети Интернет. Стоит обратить внимание, что именно видеоматериалы в Сети очень часто несут неправильную информацию и недостоверные сведения. Сам студент не всегда сможет выбрать качественный контент. Задача преподавателя в этом случае – изучить предлагаемые видеоматериалы по теме и предоставить студенту ссылки на проверенные материалы. Как показывает наш опыт, обучающиеся очень хорошо воспринимают информацию, когда видят непосредственное её применение. Если студенту дана практическая задача и видеоматериал для её выполнения, то он очень хорошо справляется с заданием. Абстрактная теоретическая лекция запоминается гораздо хуже.

Студенты по способу восприятия информации, как известно, бывают «медленные» и «быстрые». «Темп доставки мультимедийного контента является одним из главных приоритетов среди онлайн-учащихся. В то время как мультимедиа, доставляемые со слишком высокой скоростью, могут создавать проблемы с когнитивной обработкой, слишком медленные мультимедиа могут вызвать так называемый обратный эффект. Это происходит, когда учащиеся способны понять материал, но теряют интерес к нему из-за медленного усвоения» (Lange, Costley, 2020).

Видеолекцию дома студенты могут просматривать в удобном темпе, а также возвращаться назад и изучать некоторые ее отрывки несколько раз. Такая методика подачи материала, при которой теорию обучающиеся изучают дома, а домашние работы выполняют в классе называется «перевернутый класс» (flipped classroom). В отличие от традиционной методики, где новая тема представляется на занятии, а на дом задаются задания по пройденной теме, технология «перевернутого класса» обладает рядом преимуществ:

• –    обучающиеся подготавливаются к занятиям, просматривая рекомендованный материал с необходимой для их восприятия скоростью, имея возможность возвращаться к непонятным фрагментам столько раз, сколько нужно для понимания;

• –    на занятии обучающиеся вынуждены выполнять задания под контролем преподавателя, у них возникают вопросы по теме, которые можно обсудить не только с педагогом, но и с группой. «В перевернутых классах учащиеся превращаются из пассивных слушателей в активных учащихся» (Итинсон, 2020);

• –    на занятии задействуется более высокий уровень знаний (не знакомство с темой, а процесс понимания и применения).

Разумеется, при этом должна быть пересмотрена рабочая программа занятий, так как «элементы классного и внеклассного обучения должны составлять единое целое, чтобы обучающиеся могли понять принцип данной модели и были мотивированы на подготовку к занятиям в классе» (Цепов, 2019).

Наши зарубежные коллеги в своей обзорной статье по систематическому обзору литературы исследований, посвященных онлайн-подходам «перевернутого класса» в высшем образовании во время пандемии, указали в качестве преимуществ применения: возможность сочетать асинхронное и синхронное преподавание и обучение, развитие навыков XXI в. и повышение качества взаимодействия в рамках парадигмы «обучающийся – преподаватель», а в качестве недостатков – то, что педагогам приходилось тратить много времени на подготовку и внедрение онлайн-системы «перевернутого класса», а также на ориентацию студентов на новый вид работы, поскольку определенная их часть была против такого обучения (Divjak et al., 2022).

В своем исследовании эффективности модели перевернутого класса в отношении самооценки учащихся и мотивации к обучению во время пандемии COVID-19 исследователи также пришли к выводу, что стратегии, используемые в «перевернутом классе», были основаны на системе управления обучением как на «эффективной технологии, которая может поддерживать обучение и делать его отслеживаемым и мотивирующим» (Campillo-Ferrer, Miralles-Martínez, 2021).

В Московском государственном техническом университете имени Н.Э. Баумана (МГТУ им. Н.Э. Баумана) мы вынуждены были перейти на технологию «перевернутого класса» на семинарах по начертательной геометрии, так как подготовленную презентацию не всегда можно было показать ввиду отсутствия соответствующего оборудования в выделенной для проведения семинара аудитории. Озвучив видео презентаций, мы выложили их в Сеть. К каждому занятию студенты должны посмотреть видеопрезентацию и выполнить в тетради задачи, некоторые из которых подробно разобраны в видео, а по нескольким даны подсказки. Те же задачи, которые в традиционном виде подачи материала предназначались для домашней работы, теперь студенты выполняют на семинаре. К концу занятия все они по заданной теме должны быть решены в тет- ради. Как показывает опыт, такая подача материала оказывается более продуктивной. На занятии преподаватель обязательно должен просмотреть тетради обучающихся и отметить лучших (похвалить, поставить плюс или балл) и худших (поставить минус, если ничего не сделано), ответить самому на вопросы середнячков либо вызвать к доске одного из лучших, чтобы он еще раз решил какую-нибудь принципиальную задачу, на которой совместно обсудить важные для закрепления материала моменты. Далее каждый студент в своей тетради решает задачи, а преподаватель следит за этим процессом: если нужно – подсказывает, то есть выступает в роли консультанта, а не передатчика информации. Важно, чтобы каждый студент на занятии был задействован и получил опыт успешного самостоятельного решения пусть не всех, но хотя бы одной задачи на семинаре. Таким образом, занятие проходит активно и, кроме основной задачи (прохождения темы), выполняет несколько, может быть, более значимых для обучения и жизни в целом, воспитательных задач, среди которых: организация сотрудничества в группе, приобретение навыков успешного решения, выступления перед аудиторией, общения в реальности с преподавателем и одногруппниками. Конечно, не с первого занятия и не со второго, но со временем студенты начинают активно общаться, обсуждая решение сложной, многошаговой задачи, уже заходя в аудиторию, где будет проходить семинар. Мы согласны с мнением, что «в перевернутом обучении роль педагогов-профессионалов становится еще более важной и зачастую более сложной, чем в традиционном обучении» (Стафеева и др., 2022).

Опрос проводился среди студентов 1 курса в Российском химико-технологическом университете им. Д.И. Менделеева (РХТУ им. Д.И. Менделеева) и МГТУ им. Н.Э. Баумана. Необходимо отметить, что ситуация с преподаванием инженерной графики в этих вузах различается, хотя и имеются сходные тенденции. В РХТУ в последние годы сильно урезали часы, убрали отдельный курс начертательной геометрии. Компьютерная графика совмещается с черчением на бумаге. Обучение длится два семестра. В первом из них читаются лекции (16 часов) и проводятся семинары (34 часа). Во втором – нет лекций, а предусмотрены только 34 часа семинаров-консультаций. Студенты выполняют курсовую работу, консультации проходят в часы семинаров. Также обучающиеся могут задавать вопросы преподавателю в чате и получать консультации онлайн. Учебник по курсу доступен в библиотеке. Домашние задания небольшие и выдаются почти каждую неделю. Семестр разделен на 3 модуля, в конце каждого проводится контрольная работа. Завершающий этап – дифференцированный зачет. Применяются все формы обучения: презентации на занятиях, видеоматериалы и методические указания для домашних заданий. В опросе участвовал 51 студент. Полученные данные представлены в табл. 1.

Таблица 1 – Использование студентами различных ресурсов в подготовке к занятиям в РХТУ им. Д.И. Менделеева

Table 1 – Use of Various Resources by Students in Preparation for Classes at D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia

1. Какими ресурсами Вы пользовались для и выполнения заданий по инжене	подгото ной граф	вки к занятиям ике?
а) презентации		50
б) видеоматериалы		48
в) методички		41
г) учебник		11
д) другое		6
2. Какой из перечисленных ресурсов наиболее удобен для выполнения заданий и подготовке к занятиям (выберите один)
а) презентации	14	24 (с учетом двойных)
б) видеоматериалы	18	31 (с учетом двойных)
в) методички	1	4 (с учетом двойных)
г) учебник		0
3. Требуется ли Вам объяснение преподавателем нового материала, или Вы готовы изучить его самостоятельно по предоставленным материалам, а потом на занятии обсудить и задать вопросы?
а) требуется объяснение каждой темы преподавателем		23
б) иногда могу изучать самостоятельно некоторые темы		21
в) самостоятельно изучать материал мне удобнее		4
4. В каком формате Вам удобнее восп	ринимать лекции?
а) в аудитории		10
б) из дома онлайн (с возможностью задавать вопросы)		11
в) в видеозаписи		30

В МГТУ им. Баумана на первом курсе преподаются три дисциплины: «Начертательная геометрия» (28 часов лекций, 34 часа семинаров, 10 часов дополнительных консультаций), «Компьютерная графика» (16 часов лабораторных работ), «Инженерная графика» (34 часа в семестре). «Начертательная геометрия» заканчивается в первом семестре экзаменом. «Компьютерная графика» проводится в течение одного, как правило, второго, семестра и заканчивается зачетом.

Программа по «Инженерной графике» предусматривает обучение в течение двух, трех или четырех семестров в зависимости от специальности. Опрос проводился среди студентов первого курса машиностроительных специальностей во втором семестре обучения. В нем приняли участие 52 студента. Результаты опроса представлены в табл. 2.

Таблица 2 – Использование студентами различных ресурсов в подготовке к занятиям в МГТУ им. Н.Э. Баумана

Table 2 – Use of Various Resources by Students in Preparation for Classes at Bauman Moscow State Technical University

1. Какими ресурсами Вы пользовались для подгото и выполнения заданий по инженерной граф		вки к занятиям ике?
а) презентации		52
б) видеоматериалы		35
в) методички		18
г) учебник		4
д) другое		28
2. Какой из вышеперечисленных перечисленных ресурсов наиболее удобен для выполнения заданий и подготовке к занятиям (выберите один)
а) презентации		14
б) видеоматериалы		36
в) методички		2
г) учебник		0
3. Требуется ли Вам объяснение преподавателем нового материала, или Вы готовы изучить его самостоятельно по предоставленным материалам, а потом на занятии обсудить и задать вопросы?
а) требуется объяснение каждой темы преподавателем		43
б) иногда могу изучать самостоятельно некоторые темы		9
в) самостоятельно изучать материал мне удобнее		0
4. В каком формате Вам удобнее восп	ринимать лекции?
а) в аудитории		31
б) из дома онлайн (с возможностью задавать вопросы)		11
в) в видеозаписи		10

Как показал опрос, студенты положительно относятся к новым формам подачи материала: все (51 чел. в РХТУ и 52 чел. в МГТУ) использовали презентации и большинство (49 чел. в РХТУ и 35 – в МГТУ) – видеоматериалы. Методическими указаниями воспользовались: 41 обучающийся в РХТУ, 18 – в МГТУ, учебниками – 11 и 4 соответственно. Надо заметить, что студенты очень неохотно работают с печатным текстом. Даже опрос показал, насколько плохо они его воспринимают: 10 человек из 50 (20 %) не поняли, что выбрать нужно только один пункт во втором вопросе анкеты, некоторые из обучающихся пропускали вопросы. Поясняя, что они имели в виду под понятием «другое», студенты сообщили, что это объяснения однокурсников и ролики из Интернета, где решаются подобные задачи (а зачастую и конкретные варианты), к которым не относится понятие «рекомендованные видеоматериалы».

Таким образом, становится понятно, что преподавателям необходимо выработать систему конвертации заданий.

Для самостоятельной подготовки студенты готовы использовать видеоматериалы (31 – в РХТУ и 36 – в МГТУ) и презентации (24 – в РХТУ и 14 – в МГТУ). В этом контексте лучше создавать озвученные презентации.

Меньше половины обучающихся (20 чел. – в РХТУ и всего 9 чел. – в МГТУ) иногда могут изучать самостоятельно некоторые темы.

По последнему вопросу показания разнятся. В РХТУ большинству (30 чел.) студентов лекции удобнее воспринимать в видеозаписи. В МГТУ подавляющее большинство обучающихся из числа приявших участие в нашем исследовании (31 чел.) считают, что лекции удобнее воспринимать в аудитории. Представляется, что эта разница объясняется не только «личностью» лектора, контактом с аудиторией, но и спецификой подаваемого материала. Студентам МГТУ читают лекции по начертательной геометрии, алгоритмы которой потом прорабатываются на семинарах и в домашних заданиях. Обучающимся РХТУ представляют для освоения симбиоз из усеченной «Начертательной геометрии» и отрывков из «Инженерной графики» без конкретной практики решения задач.

Подведем итоги нашей работы. Для эффективного обучения (особенно в условиях дефицита аудиторных часов и увеличения объема времени, отводимого на самостоятельную работу студентов) необходимо использовать все перечисленные формы: и презентации, и видеоматериалы. Первые применимы как на занятиях, так и в домашней работе, вторые могут быть востребованы при работе по методике «перевернутый класс». Студентам на дом выдается задание, которое они должны выполнить, предварительно изучив самостоятельно видеоматериал. На следующем занятии они могут задать вопросы преподавателю, если таковые возникли.

Как показало анкетирование, наиболее востребованный современными студентами источник знаний – видеоматериалы в виде видеозаписи. Большинство обучающихся положительно относятся к такой форме обучения, они готовы некоторые темы изучать самостоятельно.

Студенты приветствуют организацию занятий и домашней работы по системе «перевернутый класс». Применение ее делает аудиторную работу более эффективной. Для обучающихся важно также, чтобы ключевые темы все-таки объяснялись преподавателем на семинаре, поэтому злоупотреблять формой самостоятельной проработки новых тем не стоит – у студента может возникнуть ощущение тревоги в связи с обилием самостоятельной работы (особенно это касается первого курса, поскольку в школах эта модель используется еще крайне редко).

Из-за невнимательности и неумения концентрироваться на задаче обучающиеся часто имеют пониженные результаты успеваемости. Это общая тенденция нашего времени, и изменить ее нам не удастся, но, грамотно чередуя аудиторный разбор новых тем и самостоятельную проработку материала, можно добиться высокой эффективности усвоения материала.