Проблема розвитку технічного мислення учнів засобами нових інформаційних технологій навчання



Скачати 156.83 Kb.
Дата конвертації22.03.2016
Розмір156.83 Kb.
Чумак В.В. (Бердянськ)
ПРОБЛЕМА РОЗВИТКУ ТЕХНІЧНОГО МИСЛЕННЯ УЧНІВ ЗАСОБАМИ НОВИХ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ НАВЧАННЯ
В статье проведен теоретический анализ проблемы развития технического мышления учащихся средствами новых информационных технологий обучения. Решение данной проблемы является одним из условий создания и эффективного применения новых информационных технологий обучения в учебно-воспитательном процессе. Рассматриваются основные подходы к формированию умений разрабатывать способы решения задач; психологическое содержание понятия "техническое мышление".

Ключевые слова: мышление, техническое мышление, проблемное обучение, поэтапное формирование умственных действий, новые информационные технологии обучения.

Analysis of the problem of development of student’s technical thinking by new information technologies of education is made in the work. Decision of this problem is one of conditions of the creation and effective using of new information technologies of instruction in educational process. The main approaches to forming abilities to develop the ways of problem solving are consided. Psychological content of the concept “technical thinking” is analysed too.

Key words: thinking, technical thinking, problem study, forming intellectual actions by stages, new information technologies of instruction.
Сучасному виробництву необхідні конкурентноздатні фахівці, які вільно володіють комп’ютерними технологіями, мають широкий технічний кругозір, здатні самостійно оволодівати новою технікою й новітніми технологічними процесами, оперативно реагувати на миттєві зміни у стані керованих ними технічних засобів праці чи зміни перебігу технологічного процесу, вміти передбачати можливі наслідки цих змін, нестандартно діяти в екстремальних умовах. Тому технічне мислення є дуже важливим компонентом професійної діяльності людини, особливо в сучасних умовах. Сьогодні не можна готувати фахівця без врахування необхідності постійного накопичування ним нових знань і умінь та підвищення власного кваліфікаційного рівня.

Виникає потреба у більш широкому впровадженні на сучасних засадах основ технічної творчості у загальноосвітній школи. Найкращі умови для розвитку технічного мислення створюються саме під час графічної підготовки учнів загальноосвітніх шкіл. Психолого-педагогічні дослідження засвідчують, що здатність людини до графічної діяльності є одним із показників рівня її технічного мислення. Навчальна програма з креслення має передбачати певний рівень оволодіння учнями сучасними інформаційними технологіями навчання. Нині необхідні гнучкі, прискорені і надійні технології навчання, які при оптимальних витратах забезпечили б гарантовану якість підготовки кваліфікованого фахівця (В. Аніщенко). Застосування нових інформаційних технологій навчання під час вивчення креслення дуже ефективно впливає на якість підготовки майбутніх фахівців [2]. Дослідження багатьох науковців (В.П.Агеєв, О.В.Ващук Б.С.Гершунський, Р.С.Гуревич, М.І.Жалдак, Г.М.Клейман, Ю.І.Машбиць, Є.С.Полат, В.К.Сидоренко, М.Л.Смульсон, О.О.Чекмарьов та інші фахівці) спрямовані на розкриття можливостей нових інформаційних технологій навчання та створення систем автоматизованого навчання. Разом з тим, проблема формування графічних знань, умінь та розвитку технічного мислення за допомогою інформаційно-комунікаційних технологій поки що не розв’язана.

Широкі технічні можливості комп’ютера відкривають принципово нові шляхи підготовки конструкторської документації та навчання графічної грамотності. Комп’ютер стає надійним інструментальним засобом при виконанні різноманітних зображень (креслень, ескізів, рисунків, схем тощо), автоматизуючи та полегшуючи графічну діяльність людини. Комп’ютер дає можливість створити принципово нові умови для викладання графічних дисциплін та внести інновації у традиційні технології навчання]. Методичні рекомендації з викладання креслення мають містити, відповідно до послідовності тем у тематичному плані, приклади виконання вправ і графічних робіт на комп’ютері у середовищах графічного редактора, наприклад, AutoCAD, КОМПАС, T-FLEX CAD тощо. Зокрема, у середовищі AutoCAD розроблено різні додатки, що дозволяють автоматизувати процес підготовки графічних документів [2].

У травні 2003 року "Освіта України" №39 опублікувала статтю "Викладання графічних дисциплін – на сучасну основу", її автори О.Троянський, перший проректор ДонНТУ, та І.Скидан, завідувач кафедри нарисної геометрії та інженерної графіки ДонНТУ, - наголошували на необхідності перебудови викладання графічних дисциплін, яке здійснюється, за незначним винятком, застарілими методами, без врахування впливу комп’ютерних технологій [3]. На жаль, у багатьох загальноосвітніх школах переважає „репродуктивне навчання”, зокрема на уроках креслення і трудового навчання, недооцінюється вплив комп’ютерних технологій на навчальну діяльність. Навчальний процес часто являє собою передачу інформації від учителя до учнів. Учитель подає готові знання, а учні пасивно їх запам’ятовують, і чим точніше на наступних уроках вони відтворюють одержані в готовому вигляді знання, тим краще вони "встигають". Учителі рідко залучають дітей до розв’язування творчо-технічних задач [1], особливо із застосуванням нових інформаційних технологій навчання.

Ігнорування загальноосвітньої ролі креслення призвело до того, що у більшості загальноосвітніх шкіл вилучено курс креслення з навчальних планів, у вищих навчальних закладах зменшується навантаження на вивчення графічних дисциплін, рівень викладання цих дисциплін у технічних навчальних закладах не відповідає більш високому рівню впровадження комп’ютерних технологій у проектно-конструкторську практику, припинено підготовку вчителів креслення. Все це свідчить про нерозуміння значення графічних дисциплін, зокрема креслення, для формування технічного мислення і просторової уяви майбутніх інженерів [3]. Це дає підстави зробити припущення, що рівень розвитку технічного мислення майбутніх спеціалістів не відповідає вимогам, які висувають темпи науково-технічного прогресу (здатність людини до графічної діяльності є одним із показників рівня її технічного мислення). Так, наприклад, кафедра "Нарисна геометрія і креслення" Запорізького національного технічного університету вперше провела контрольну роботу з креслення серед першокурсників, щоб виявити їхні шкільні знання з цього предмета. Результати викликають занепокоєння: з тих, хто виконував роботу, приблизно 43% не вивчали креслення в школах. Але й ті, хто вивчав, мають незадовільні і задовільні оцінки, їх 30%. Це характеризує рівень не тільки знань студентів, а й шкільного викладання предмета [3]. Під час анкетування вчителів Куйбишевської загальноосвітньої школи (Запорізька область) було виявлено, що приблизно 75% вчителів надають перевагу традиційним засобам навчання, в той же час, приблизно 67% вчителів цієї ж школи вважають, що нові інформаційні технології здатні підвищити мотивацію навчальної діяльності, активізувати увагу, мислення і сприймання учнів.

Метою даної статті є розкриття психологічного змісту поняття "технічне мислення"; розгляд основних концепцій розвитку технічного мислення; розкриття особливостей застосування нових інформаційних технологій на основі проблемного навчання і теорії поетапного формування розумових дій.

В психології, як зарубіжній, так і вітчизняній, до цього часу не існує єдиного підходу до визначення поняття "технічне мислення". Є різні точки зору, і часто технічне мислення порівнюють з практичним або наочно-образним мисленням.

З точки зору В.П.Зінченко і Б.Г.Мещерякова, технічне мислення підпорядковане тільки практичному мисленню. "Практичне мислення – це процес мислення, який здійснюється під час практичної діяльності" [цит. за 8]. Практичне мислення існує для вирішення виробничих завдань і може мати складну або елементарну форму, воно завжди базується на узагальненні попереднього практичного досвіду. В свою чергу, розв’язування практичних завдань є засобом, основою формування технічного мислення, наприклад, при розв’язуванні конструктивних задач, в процесі навчання тощо.

Г. Кайзер відзначає, що для технічного мислення не потрібні будь-які особливі розумові операції, "особливість технічного мислення в тому, що воно включається до практичної виробничої діяльності й здійснюється, виходячи з реальних умов цієї діяльності" [цит. за 8].

Для успішної технічної діяльності необхідно не просто мислення, а й технічні знання, уміння і навички. У технічній діяльності взаємодіють образні компоненти мислення з науково-технічними знаннями [8].

За визначенням Т.В. Кудрявцева, наочно-образне мислення – це мислення, в основі якого лежить моделювання та розв’язування проблемних ситуацій в плані уявлень [5 ]. Він вважає, зокрема, що наочно-образне мислення – це вид мислення, який здійснюється на основі перетворення образів сприйняття в образи уявлення, подальшого змінення, перетворення та узагальнення предметного змісту, які формують відображення реальності в образно-концептуальній формі. З точки зору Т.В. Кудрявцева, технічне мислення – це теоретико-практичне і понятійно-образне мислення [там само]. Ця особливість є однією з найважливіших його характеристик. Теоретичні і практичні дії взаємно переходять одна в одну. Існує думка, що швидкість і легкість переходу з одного плану в інший (з теоретичного в практичний і навпаки) взагалі може бути одним з показників розумового розвитку людини.

Особлива увага розкриттю структури технічного мислення приділяється у працях В.О. Моляко [6]. На його думку, найважливішими компонентами технічного мислення є образне і просторове мислення. З початку формування конструкторського задуму за асоціацією виникають образи, поняття, з яких конструктор вибирає ті, що максимально відповідають вимогам. Потім він уточнює, конкретизує, поступово видозмінює образи-поняття, все більш наближаючи їх до умови і перетворюючи на гіпотезу – образ-ідею (рис. 1).

На першому етапі формування задуму у досліджуваних переважають образи-поняття і зорові образи. Це свідчить про те, що в активізації розумової діяльності суттєву роль відіграє уява.

Розглянемо процес трансформації первинних образів і понять у задум (гіпотезу). Образ-поняття (головний компонент технічного мислення, який превалює серед інших компонентів) є переважаючою формою первісного конструкторського задуму. Це пояснюється тим, що конструкторська діяльність вимагає від суб’єкта високорозвиненого вміння оперувати, з одного боку, образами технічних деталей, вузлів, механізмів, а з іншого – технічними поняттями, якостями, законами. Тому у суб’єкта виникає в першу чергу образ конструкції, яку він повинен створити, її структури, і поняття про її особливе призначення (функції).

На відміну від образу–ідеї, який складає основу гіпотези про розв’язування задачі, образ–поняття містить у собі тільки відокремлене уявлення про конкретний механізм і його призначення, без уявлення про шлях розв’язування даної задачі.

Процес трансформації вихідного образу-поняття в образ–ідею розв’язування задачі пов'язаний з використанням цілого ряду розумових прийомів, які проявляються в процесах мислення. Так, з’єднання частин (наприклад, з’єднання двох валів в один) на першому етапі виконується шляхом абстрагування, аналітичного виділення певного рівня на всій конструкції, а в подальшому це ж з’єднання вже пов’язано з синтетичним об’єднанням всього механізму в єдине ціле. На цьому етапі постійно проявляється також порівняння розробленої конструкції з конструкцією, яка задана умовою задачі, постійна конкретизація уявлень про окремі вузли і деталі механізму у середині корпусу [6]. Із сказаного вище видно, що у технічному мисленні переважають наступні операції: абстрагування, аналіз, синтез, порівняння, конкретизація.

Рис.1. Процес переходу образу – поняття в образ – ідею.


Зорові образи пов’язані у багатьох випадках з уявленнями про структуру механізмів, вони вже на початковому етапі формування задуму починають відігравати допоміжну роль у розкритті функції тієї чи іншої частини механізму.

У подальшому початковий образ розвивається, поступово "обрастаючи" понятійним змістом; до образу деталі, вузла або цілого механізму "приєднується" уявлення про призначення цієї деталі, вузла, або всього механізму. Може також відбуватися і приєднання до одного образу інших образів, їх поєднання або, навпаки, "витіснення" одним образом іншого.

У процесі розвитку зоровий образ передусім має наповнитися понятійним змістом, досліджувані мають усвідомлювати сутність механізму, його призначення, технічні якості. Тому при трансформації зорового образу в образ–ідею операції мислення застосовуються передусім у плані доповнення, розвитку, конкретизації за рахунок мовленнєвого осмислення, понятійного усвідомлення.

Вихідне поняття на стадії початкового формування задуму нерідко виникає, як зоровий образ, асоціативно, тільки у даному випадку домінує поняття. "Чисте" – абстрактне – поняття з’являється головним чином тоді, коли конструктор тільки уявляє принцип дії механізму, його призначення, тобто він фактично розуміє, що потрібно зробити, але не знає, як це зробити конструктивно. Іноді появу поняття, а не образу–поняття або зорового образу можна пояснити відсутністю певних знань, нерозумінням умови, суттєвою новизною всієї задачі в цілому або окремих її частин [6].

Співвідношення між частотою появи зорових образів і абстрактних понять, асоціативно виникаючих у піддослідних на перших етапах формування задуму приблизно таке: зорових образів виникало – десь 50%, образів-понять – десь 40%, абстрактних понять – десь 10% (ці дані були отримані при вивченні діяльності професійних конструкторів) [там само].

Переважання образних форм при виникненні задуму слід зв’язати із специфікою конструкторської діяльності. Особливу роль в конструюванні відіграє технічне мислення, в якому, в свою чергу, важливе значення відіграє просторове мислення, яке характеризується просторовим оперуванням образами різних технічних деталей, вузлів, механізмів.

Специфічність і своєрідність технічного мислення пов’язані з особливостями технічної діяльності. У своїх витоках воно є тим самим узагальненим і опосередкованим пізнанням дійсності, як і будь-який інший вид мисленнєвої діяльності людини. Воно може бути репродуктивним і продуктивним чи поєднувати в собі елементи першого й другого [8].

Т.В.Кудрявцев і І.С.Якиманська розглядають винахідництво і конструювання як розумову діяльність, яка виступає формою виявлення технічного мислення, його різновидом. При цьому дослідники відзначають, що технічне мислення розуміється не як мислення у вузькому значенні слова, а саме: як комплексна, переважно мисленнєва діяльність із врахуванням інших психологічних функцій – уяви, пам’яті, інакше кажучи, як технічний інтелект. Саме поєднання образного й понятійного видів мислення характерне для конструктивно-технічного мислення і для конструкторської діяльності. Тому Т.В. Кудрявцев висуває гіпотезу про трьохкомпонентну структуру технічного мислення, в якій понятійні, образні й практичні компоненти розумової діяльності займають однакове місце і знаходяться у взаємодії між собою [5].

Отже, в складній технічній і виробничо-технічній діяльності проявляються компоненти технічного мислення – це поняття, образ і дія, які мають відносну самостійність, але такий їх поділ певною мірою є умовним.

Позитивна роль усіх трьох компонентів проявляється при вирішенні завдань, за умови, коли є відкритою можливість для їх взаємодії. Якщо хоча б один із компонентів буде виключено, порушується процес розв’язування проблеми, оскільки спочатку створюється поняття, яке викликає образ, що спонукає до дії (поняття – образ – дія). Можна погодитися з Т.В.Кудрявцевим, що технічне мислення – це узагальнене і опосередковане пізнання реальності, як і будь-який інший вид мисленнєвої діяльності людини, що здійснюється в процесі розв’язування задач.

Г.О.Райковська, посилаючись на думку Б.Ф. Ломова, виділяє такі особливості конструктивно-технічного мислення як синтетичної діяльності: елементи спостереження, процеси вимірювання й розрахунку, оперування предметами, графічна діяльність. Отже, технічне мислення – це процес відображення у свідомості людини об’єктів і процесів технічної діяльності. Цей вид мислення пов’язаний із мисленнєвою діяльністю, спрямованою на оперування технічними образами в їх статичному і динамічному стані [8].

Сутність технічного мислення знаходить прояв, по-перше, у розумінні закономірностей функціонування технічних об'єктів і процесів, по-друге, в усвідомленні сукупності способів і прийомів цілеспрямованого впливу на предмет праці, і, по-третє, у розв’язуванні технічних задач. Причому термін "технічна задача" розуміється у широкому його значенні. За визначенням Т.В. Кудрявцева [5] – це будь-яка задача, пов’язана з розв’язуванням технічних і виробничо-технічних проблем, а значить оперуванням сукупністю знань, умінь і навичок у галузі техніки і виробництва.

Якісний аналіз структури і процесу технічного мислення дозволяє обґрунтувати поняття "технічного мислення". Технічне мислення – це практично-дійове мислення, спрямоване на оперування технічними образами під час виробничої та творчої діяльності людини. Воно спроможне вирішувати складні виробничі завдання у будь-якій штатній або критичній ситуації [4, 5, 6, 8].

Наше експериментальне дослідження присвячене розвитку технічного мислення за допомогою нових інформаційних технологій навчання. При розробці методики експерименту ми виходили із концепцій проблемного навчання і теорії поетапного формування розумових дій.

Такі дослідники, як С.Л.Рубінштейн, Н.О.Менчинська, Д.Н.Богоявленська та інші вважають, що розвиток відповідних умінь повинен здійснюватися методами проблемного навчання. Суттєвою рисою проблемного методу є постановка перед учнем задачі, спосіб розв’язування якої йому не відомий. Учень повинен розробити спосіб розв’язування задачі самостійно, шляхом актуалізації наявних у нього знань та їх комбінування. Однак відомостей відносно того, як зробити аналіз помилок або зробити відбір потрібних знань із усієї сукупності наявних в учнів немає. Безпосередньо надавати такі знання у проблемному навчанні фахівці не рекомендують. Все це створює умови для "включення в роботу" мислення і сприяє його розвиткові [4].

У працях, присвячених використанню проблемного методу на матеріалі виробничого навчання (Т.В.Кудрявцев, Е.А.Мілерян, В.І.Качнев, Д.І.Купов і інші) з метою розвитку технічного мислення пропонувалося самостійно розробляти способи розв’язування будь-яких технічних задач. Наприклад, сконструювати пристрої, які б допомогли б зменшити брак при обробці деталей для поліграфічних машин тощо. З погляду прихильників проблемного навчання (Т.В.Кудрявцев, Є.А.Мілерян та інші фахівці), загальні принципи повинні бути здобуті самими учнями в умовах проблемної ситуації на основі зіставлення тих або інших конкретних явищ [4].

Застосування нових інформаційних технологій навчання при розв’язуванні проблемних ситуацій сприяє збільшенню кількості типів учбових задач (задачі на моделювання різних ситуацій, які вводять учнів у певну ситуацію; задачі на планування, пошук оптимальної стратегії розв’язування і контролю тощо); відкривається доступ до раніше недоступної учням інформації; здійснюється індивідуалізоване навчання на основі моделі учня, яка враховує історію його учіння, особливості його пізнавальної сфери. Це надає можливість зробити проблемне навчання більш керованим.

Курс креслення, на нашу думку, може забезпечити розвиток технічного мислення учнів, якщо в ньому використовувати проблемні ситуації. Проблемні ситуації на уроках креслення мають бути тісно пов’язані з іншими видами навчання. Тому в шкільному курсі креслення можуть і повинні використовуватись позапрограмні завдання, наприклад, задачі-головоломки, які є ефективним засобом розвитку технічно-творчих здібностей учнів, останні також можуть виступати засобом діагностики саме цих здібностей учнів. Як вже зазначалось, проблемні ситуації є одним з найважливіших засобів формування і розвитку технічно-творчих здібностей учнів [1].

Для розвитку в учнів технічного мислення учитель має максимально активізувати їх розумову діяльність, а це можливо, якщо на уроках креслення застосовувати нові інформаційні технології навчання, як вже зазначалося, саме вони можуть збільшити кількість типів учбових задач, зокрема задачі на моделювання різних проблемних ситуацій.

При побудові сучасного курсу креслення з використнням комп’ютерних технологій з метою розвитку технічного мислення, на наш погляд, може бути використана також і теорія поетапного формування розумових дій, створена П.Я.Гальперіним і його співробітниками.

Відповідно до теорії поетапного формування розумових дій процес засвоєння нових видів пізнавальної діяльності, і відповідно, нових знань, включає п’ять основних етапів. На кожному з них відбуваються якісні зміни і в орієнтувальній, і в контрольній, і в виконавчій частинах дії. Закономірна зміна цих етапів веде до перетворення дії із зовнішньої, матеріальної, неузагальненої, розгорнутої і неосвоєної в дію внутрішню, психічну, узагальнену, згорнуту, освоєну.

Формування умінь починається з етапу попереднього орієнтування в завданні. На даному етапі розкривається мета формування даної дії і орієнтувальна основа дії. На етапі формування дії в матеріальному (матеріалізованому) вигляді розв’язування задач відбувається в плані реальних ситуацій. Саме на цих етапах доцільно застосовувати нові інформаційні технології навчання, особливо при вивченні креслення. Комп’ютерне моделювання на цих етапах значно розширює межі пізнання, надаючи можливості наочніше подавати досліджувані явища. Відкриваються додаткові можливості у рефлексії учнями своєї діяльності завдяки тому, що вони можуть одержати наочне зображення наслідків своїх дій [4, 7].

Після того, як зміст дії засвоєно, його необхідно перевести на третій етап – етап формування дії як зовнішньомовленнєвої. На цьому етапі, де всі елементи дії подані у формі зовнішнього мовлення, дія узагальнюється, але залишається ще повністю усвідомленою і розгорнутою.

Четвертий і п’ятий етапи характеризуються тим, що засвоювання дії відбувається у внутрішньому плані. Спочатку дія залишається розгорнутою, свідомою, але потім вона починає швидко скорочуватися, багато її компонентів перестають усвідомлюватися, зростає швидкість і легкість її виконання [4].

На базі даної теорії проведені чисельні дослідження при вивченні різних навчальних дисциплін (математика, мова, хімія, технічні дисципліни і ін.) і на різних рівнях освіти (дошкільний і шкільний вік, студенти, робітники, які проходили виробниче навчання). В усіх випадках, коли при складанні навчальних програм були реалізовані всі вимоги теорії поетапного формування, були сформовані необхідні види діяльності у всіх, хто навчався, і з тими характеристиками, які були заплановані.

Отже, можна зробити висновок, що поетапне формування розумових дій – це не тільки важлива умова управління процесом засвоєння матеріалу, але й умова управління процесом формування просторово-динамічних уявлень, умінь оперувати образами об’єктів і явищ. Останнє, як уже вказувалось, є важливою характеристикою технічного мислення. Саме застосування нових інформаційних технологій навчання на етапах попереднього орієнтування в завданні і формування дії у матеріальному (матеріалізованому) вигляді є тією умовою, яка сприятиме формуванню технічного мислення учнів.

Застосування нових інформаційних технологій навчання для розвитку технічного мислення може бути ефективним за умов об’єднання і використання цих концепцій у навчальному процесі, зокрема при вивченні креслення.

Проведений нами теоретичний аналіз проблеми буде використаний при розробці методики експериментального дослідження розвитку технічного мислення підлітків засобами нових інформаційних технологій навчання.


ЛІТЕРАТУРА

  1. Войний О.М. Проблемні задачі як засіб розвитку творчих здібностей учнів. bdpu.org/scientific_published/pedagogics_1_2005/12.

  2. Дорошенко Н.І. Навчання графічної грамоти майбутніх кваліфікованих робітників будівельного профілю із застосуванням інформаційних технологій. www.kspu.edu/Downloads/it_conf/1/Doroshenko.doc.

  3. З думою про образ майбутнього інженера //Газета запорізького національного технічного університету. – №1 (2069). – 2004. zntu.edu.ua/base/gazeta/gazeta01-04/index.htm.

  4. Калошина И.П. Проблемы формирования технического мышления. – М.: Изд-во. Московского университета, 1974. – 183 с.

  5. Кудрявцев Т.В. Психология технического мышления (Процесс и способы решения технических задач). – М.: Педагогика, 1975. – 303 с.

  6. Моляко В.А. Психология решения школьниками творческих задач. – К.: Рад. школа, 1983. – 94 с.

  7. Педагогічна психологія / За редакцією Л.М. Проколієнко і Д.Ф. Ніколенка. – К.: Вища школа, 1991. – 181с.

  8. Райковська Г.О. Розвиток технічного мислення студентів у процесі вивчення креслення: Дис. … канд. пед. наук. 13.00.02 / Національний педагогічний університет ім. М.П. Драгоманова. – К., 2002. – 219 с.

  9. Черноталова К.Л. Формирование профессионально-технического мышления студентов технических вузов средствами новых информационных технологий. http://www.nntu.ru/RUS/NEWS/probl_nayk/cek3_1.rtf.


База даних захищена авторським правом ©refs.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка