Моделирование, являясь одним из методов научного исследования, широко применяется в педагогике. В своих работах моделирование рассматривали видные философы, психологи и педагоги: В.А. Веникова, Г. Клаус, В.В. Краевский, И.Б. Новик, В.А. Штоф и др.
«Модель» (от лат. «modulus» – мера, образец) – это любой аналог, образ (изображение, схема, описание, график и т.п.) какого-либо объекта, явления, процесса («оригинала» модели), который используется в качестве его «представителя», «заместителя» [21]. В современных словарях по педагогике модель определяется как аналитическое или графическое описание рассматриваемого процесса [15, с. 97; 23].
Функция модели – раскрывать не только структуру исследуемого объекта, но и взаимоотношения составных элементов этой структуры. По мнению А.Н. Дахина, «модель – искусственно созданный объект в виде схемы, физических конструкций, знаковых форм, будучи подобным исследуемому объекту (или выявлению), отображает и воспроизводит в более простом и огрубленном виде структуру, свойства, взаимосвязи и отношения между элементами этого объекта» [10, с. 65–93].
Мы согласны с исследователями в том, что создаваемая «модель обязательно должна давать информацию о свойствах моделируемых объектов и явлений» [6, с. 90] и «проявлять следующие функции
1) воссоздание и умножение знаний об оригинале;
2) конструирование его новых свойств;
3) управление им и развитие его» [23, с. 3–4].
Процесс педагогического моделирования многогранен, включает в себя определенные этапы деятельности. На основе работ ряда исследователей [4; 5; 8; 10; 16] можно определить, что при моделировании педагогического процесса необходимо: осмыслить проблему построения модели и определить функции моделируемого объекта, место и роль в системе образования; построить структуру исследуемого объекта, определить ее компоненты и функциональные возможности; установить взаимосвязи компонентов системы (логические, функциональные, технологические и др.); разработать модель динамики объекта исследования: закономерности функционирования системы, причинно-следственные связи между поведением системы и характером управляющего воздействия; определить критерии оценки эффективности разработанной модели.
Основываясь на данных исследованиях, для улучшения учебного процесса в техническом вузе при изучении технических дисциплин авторами была создана модель процесса формирования навыков проектирования технического чертежа у студентов с использованием информационных технологий, сформирована ее структура, составные компоненты, динамические связи и отношения. В результате структуру дидактической модели составили: мотивационно-целевой, технологический и оценочно-результативный блоки. Рассмотрим каждый блок модели в отдельности.
Мотивационно-целевой блок раскрывает цель, подходы, принципы, задачи и дидактические условия организации формирования навыков проектирования технического чертежа у студентов с использованием информационных технологий (ИТ).
Системообразующим звеном нашей дидактической модели является цель – формирование навыков проектирования технического чертежа у студентов с использованием ИТ на примере их обучения дисциплине «Система автоматизированного проектирования».
В данном блоке использованы следующие подходы: системный, компетентностный, деятельностный и технологический.
Выбор вышеописанных подходов определил выбор принципов, заложенных в разработку технологии формирования навыков проектирования технического чертежа у студентов с использованием ИТ.
Для достижения поставленной цели мы будем руководствоваться педагогическими принципами – основными идеями, соблюдение которых помогает наилучшим образом достигать поставленных педагогических целей [3, с. 38].
Принцип индивидуализации и дифференциации учебного процесса определяет дифференцированный подход в построении и реализации учебного процесса у студентов технического вуза.
Принцип доступности, постепенности и нарастании трудности позволяет учитывать особенности развития студентов для исключения интеллектуальных и физических перегрузок. Вследствие этого доступность зависит от содержания учебного материала, от методического структурирования, от организуемой преподавателем учебной деятельности и степени сложности выдвигаемой проблемы, а именно начиная от особенности выполнения элементов ручного чертежа и заканчивая, проблемами выполнения объемного чертежа в процессе автоматизации чертежа с использованием графического пакета «UNIGRAPHICS NX».
Принцип сочетания традиционных и информационных форм, методов и средств обучения определяет возможность в обеспечении образовательного процесса студента технического вуза всеми необходимыми учебными и учебно-методическими материалами, обратной связью между обучаемым и преподавателем, обменом информацией внутри группы, выходом в международные информационные сети особенно при активном использовании дидактического потенциала современных средств информационно-коммуникативных технологий.
Принцип сочетания алгоритмизации и вариативности учебного процесса.
Обновление содержания и структуры курсов технических дисциплин в образовательных учреждениях системы высшего профессионального образования влечет за собой изменения в методах и формах организации учебной работы. Это, в свою очередь, требует значительного усовершенствования старых и нахождения новых методов, приемов обучения, повышающих эффективность формирования навыков, в нашем случае навыков технического чертежа, жизненно необходимых любому инженеру.
Алгоритмизация учебного процесса, без которой немыслимы алгоритмизация процесса формирования навыков технического чертежа в условиях реализации компетентностного подхода, обладают одинаковыми свойствами. По мнению М.С. Пак «алгоритм – это конечная последовательность точно сформулированных правил решения некоторых типов задач» [20, с. 5].
Принцип вариативности в дополнение к принципу алгоритмизации предполагает выбор варианта решения проблемы, интенсифицирует мыслительную деятельность студента, создает условия для самостоятельных действий. Вариативность обусловливает актуализацию разнообразных знаний студентов из предметных областей и включение их в поиск решений проблем, что повышает познавательную активность студентов. В процессе реализации механизма формирования навыков технического чертежа (НТЧ) в соответствии с нашей дидактической цепочкой (З → У → НТЧ) используется система учебного информационного взаимодействия (преподаватель, группа модераторов, студенты). Эта система предполагает различные варианты как общения: преподаватель → группа; преподаватель → студент; студент → преподаватель; студент 1 → студент 2; группа → студент и студент → группа, так и разноуровневые варианты выполнения технических чертежей в зависимости от скорости усвоения материала каждым студентом.
Согласно вышеописанной цели и представленным принципам нами были поставлены задачи формирования навыков проектирования технического чертежа у студентов с использованием ИТ:
- стимулирование и мотивация студентов в приобретении навыков технического чертежа (ТЧ) в условиях использования ИТ;
- вооружение системой обобщенных навыков проектирования технического чертежа;
- формирование ОУН работы с информационными ресурсами по созданию ТЧ;
- организация педагогического взаимодействия преподавателя и студентов в процессе формирования навыков ТЧ и освоения ИТ.
Важной задачей является необходимость стимулирования и мотивации студентов в приобретении навыков ТЧ в условиях использования ИТ.
Процесс изучения студентами дисциплины «Система автоматизированного проектирования», как и любая деятельность, происходит под влиянием внешних и внутренних факторов. Стимул (от лат. «stimulus» – остроконечная палка, которой погоняли животных) – это внешний побудитель к деятельности; побуждает (актуализирует) или усиливает те или иные потребности и мотивы деятельности [9]. Внешним фактором (стимулом) изучения дисциплины «Система автоматизированного проектирования» является активное использование информационных технологий, графических пакетов для построения чертежей, интерес и побуждает к овладению этими технологиями.
Для обеспечения такой деятельности внешний стимул должен вызвать внутренний побудитель – мотив. Мотив (от лат. «moveo» – двигаю, через фр. «motif» – мотив).
Стремление к учебной деятельности складывается на основе совокупности следующих мотивов: познавательный интерес к изучению дисциплин [1]; учебно-познавательные, коммуникативные, широкие социальные мотивы, профессиональные, избегания неудачи и престижа, творческой самореализации [2]; мотивы перспективно побуждающие, мотивы непосредственно побуждающие, мотивы социальные и мотивы интеллектуального побуждения [11].
Таким образом, мотивами учебно-познавательной деятельности для студентов технического вуза могут быть, например, следующие: ориентация на овладение знаниями, необходимыми для профессионального становления; понимание социальной значимости инженера; потребность в самореализации и самосовершенствования в выбранной области деятельности и др.
Учебно-познавательная деятельность в условиях освоения технических дисциплин с использованием ИТ невозможна без коммуникации между субъектами образовательного процесса и коммуникативной деятельности посредством материальных носителей информации. Мотивами такого рода деятельности студента может стать ориентация на различные способы взаимодействия с субъектами образовательного процесса; освоение различных способов приобретения информации, как традиционных, так и информационных; приобретение самообразовательных умений и навыков (СУН) работы с информационными ресурсами, необходимых для учебно-познавательной и самообразовательной деятельности.
Для формирования учебно-познавательного интереса у студентов преподаватель в качестве стимула может использовать многочисленные примеры известных достигших успеха людей, окончивших данный вуз по профилю подготовки «Автомобили и автомобильное хозяйство». Например, известные спортсмены команды «КАМАЗ-мастер» В. Чагин, А. Беляев, Э. Николаев, А. Мардеев обучались по данной специальности.
Вооружение системой обобщенных навыков проектирования технического чертежа является одной из наиболее значимых задач формирования навыков проектирования технического чертежа у студентов с использованием ИТ.
Формирование обобщенных умений и навыков (ОУН) работы с информационными ресурсами по созданию ТЧ у студентов технического вуза является важной задачей навыков технического чертежа у будущих инженеров. Умения, сформированные у студентов в процессе изучения одной дисциплины (например, САПР), в дальнейшем находят свое применение для освоения других дисциплин профессионального цикла («Основы технологии производства и ремонта», «Основы проектирования и эксплуатации технологического оборудования», «Проектирование предприятий автомобильного транспорта», «Техническое обслуживание и ремонт агрегатов трансмиссии»), выполнения графической части контрольных и курсовых работ по этим дисциплинам и успешной реализации дипломного проекта к окончанию вуза, для формирования основных профессиональных компетенций, в самообразовании и практической деятельности [13].
В процессе изучения дисциплины САПР у студента изначально формируются устойчивые учебные навыки (УН) работы на персональном компьютере, построения чертежей с использованием графических пакетов. Овладение компьютерной грамотностью, основами современной методологии использования информационных технологий и графических пакетов, практической их реализации в дальнейшем приводит к формированию обобщенных умений и навыков (ОУН). В дальнейшем использование ОУН для самостоятельного изучения вышеперечисленных дисциплин профессионального цикла приводит к формированию самообразовательных умений и навыков (СУН), что, в свою очередь, способствует формированию определенного уровня обученности студента по данным дисциплинам. Мы предполагаем, что в дальнейшем эти умения позволят студенту осуществлять планирование, организацию и контроль различных видов своей не только учебной деятельности, но и в дальнейшем – производственной деятельности.
Таким образом, процесс формирования у студентов обобщенных умений и навыков (ОУН) работы с информационными ресурсами по созданию ТЧ можно представить в виде следующей дидактической цепочки: З → У → ОУН → СУН → умение организовывать, планировать, контролировать учебно-познавательную, социально-коммуникативную деятельность [12].
Организация педагогического взаимодействия преподавателя и студентов в процессе формирования навыков ТЧ и освоения ИТ. Данная организация предполагает, что роль преподавателя как единственного источника учебной информации изменяется и смещается в направлении кураторства или наставничества. При этом студент переходит на более сложный путь поиска, выбора (например, по определенным признакам, представленным преподавателем) информации, ее обработки (возможно в больших объемах за сравнительно малый промежуток времени) и передачи, т.е. процесс обучения с уровня «пассивного потребления информации» на уровень «активного преобразования информации», когда студенты в процессе осуществления нашего варианта взаимодействия через студентов-модераторов должны выйти на уровень «самостоятельной постановки учебной задачи (проблемы), выдвижения гипотезы для ее разрешения, проверки ее правильности и формулирования выводов и обобщений по искомой закономерности».
Решение поставленных задач формирования навыков проектирования технического чертежа у студентов с использованием ИТ возможно при соблюдении определенных дидактических условий.
Дидактические условия в нашем исследовании можно представить в следующем виде:
- учет основных противоречий формирования навыков проектирования технического чертежа, возникающих в учебном процессе;
- связь процесса формирования навыков проектирования технического чертежа у студентов со спецификой преподавания предметов профессионального цикла;
- разработка и применение системы заданий по формированию навыков проектирования технического чертежа;
- применение определенных специфических критериев измерения уровней сформированности НТЧ.
Технологический блок дидактической модели формирования навыков проектирования технического чертежа у студентов с использованием ИТ содержит механизм формирования навыков проектирования ТЧ и алгоритм формирования навыка ТЧ [18].
В нашем алгоритме формирования навыка технического чертежа у студентов с использованием ИТ все свойства алгоритмов нашли отражение в семи взаимосвязанных и взаимообусловленных этапах: oознакомление → соотнесение с опытом (аналогом) → предварительный чертеж и эскиз → корректировка → окончательный чертеж → 3D-модель → производство.
Оценочно-результативный блок включает два пакета диагностического материала для оценивания эффективности сформированности у студентов технического вуза профиля «Автомобили и автомобильное хозяйство», во-первых, навыков взаимодействия, во-вторых, навыков технического чертежа, включает: уровни, показатели и критерии сформированности у студентов технического вуза навыков взаимодействия, навыков ручного чертежа и навыков технического чертежа.
Вывод
В результате наша дидактическая модель формирования навыков проектирования ТЧ у студентов с использованием ИТ на примере их обучения дисциплине «Система автоматизированного проектирования» имеет следующие структурные блоки: мотивационно-целевой, технологический, оценочно-результативный и обобщенно представлена на рисунке.
Дидактическая модель формирования навыков проектирования технического чертежа у студентов с использованием ИК