На правах рукописи
ФУНДАМЕНТАЛИЗАЦИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ ?ИНЖЕНЕРНАЯ ГРАФИКА? В ССУЗ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО ПРОФИЛЯ
СОКОЛОВА Эльвира Рустэмовна
13.00.02 - теория и методика обучения и воспитания
(общетехнические и специальные дисциплины
в средних специальных учебных заведениях)
Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата педагогических наук
Казань - 2007
Работа выполнена в лаборатории естественно-математической и общепрофессиональной подготовки Института педагогики и психологии профессионального образования Российской академии образования
Научные руководители: доктор педагогических наук Читалин Николай Александрович .
Официальные оппоненты:
доктор педагогических наук, профессор
Каташев Валерий Георгиевич,
кандидат технических наук, доцент Морозов Сергей Александрович
.
Ведущее учреждение: ГУО ВПО "Удмуртский государственный
университет".
Защита состоится 3 апреля 2007 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 008.012.01 по защите диссертаций на соискание учёной степени доктора педагогических наук и доктора психологических наук при Институте педагогики и психологии профессионального образования РАО по адресу: 420039, г. Казань, ул. Исаева, 12.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИПП ПО РАО.
Автореферат разослан 1 марта 2007г.
Учёный секретарь диссертационного совета А.Р. Масалимова.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.
Актуальность исследования. Объективная необходимость в разработке проблемы фундаментализации образования специалистов обусловлена новыми задачами в области их подготовки. Динамичные изменения в технике, связанные с увеличением наукоемкости производственных процессов и систем управления, ведут к дальнейшему усложнению орудий труда и профессиональной деятельности. В этих условиях неизмеримо возрастает роль фундаментальных знаний и умений, позволяющих специалисту быстро переучиваться и качественно осваивать новые производственные и технологические процессы. В итоге, фундаментализация профессионального образования становится непременным и ведущим условием в системе подготовки будущих специалистов. Именно на ее основе наиболее эффективно могут быть сформированы такие качества работника современного производства, как широта профессионального кругозора в сочетании с его глубиной, профессиональная адаптация и мобильность, способность к постоянному саморазвитию и самообразованию, способность к гибкому мышлению и др.
Подготовка специалиста машиностроительного профиля в среднем специальном учебном заведении (ССУЗ) проходит через циклы общеобразовательных, общепрофессиональных и специальных дисциплин. Общепрофессиональные дисциплины, опираясь на общенаучные, служат основой для прикладных и, в сочетании с последними, формируют собственно профессиональную готовность специалиста к решению производственных задач. Дисциплина ?Инженерная графика? как составная часть общепрофессиональной подготовки вооружает студентов знаниями теории графических изображений и умениями применять ее на практике. Необходимость в фундаментализации графической подготовки вызвана потребностью создавать и понимать достаточно стабильные графические изображения технических объектов и процессов при быстром приросте технических знаний.
Проблема фундаментализации образования разрабатывается в философских и педагогических исследованиях. Различные ее аспекты отражены в работах В.Ф.Башарина, В.В.Взятышева, А.Гладуна, О.Н.Голубевой, С.Я.Казанцева, Г.И.Кирилловой, А.А.Кирсанова, Н.А.Клещевой, Е.Н.Князевой, В.В.Кондратьева, А.М.Кочнева, В.С.Кузнецова, В.А.Кузнецова, Г.В.Мухаметзяновой, Н.Н.Нечаева, А.М.Новикова, О.Н. Полищук, В.С.Сергиевского, А.И.Субетто, А.Д.Суханова, Н.А.Читалина, Е.А.Цапко и др.
Наиболее разработанным является аспект фундаментализации содержания профессионального образования. Он трактуется как выделение инвариантных структурных единиц содержания: основополагающих знаний, умений и личностных качеств, которые позволят специалисту быть профессионально и академически мобильным.
Если вопросы фундаментализации содержания профессионального образования в целом и фундаментализации содержания некоторых отдельных естественно-математических дисциплин получили отражение в педагогических исследованиях, то вопросы фундаментализации содержания дисциплин общепрофессионального цикла представлены недостаточно.
Дисциплина ?Инженерная графика? как элемент общепрофессиональной подготовки имеет немаловажное значение в создании системы фундаментальных знаний и умений будущего специалиста машиностроительного профиля в ССУЗе. В настоящее время внимание к этой дисциплине несколько снизилось: сократилось количество часов в учебных планах; устарело дидактическое и методическое обеспечение учебной дисциплин. Содержание дисциплины эклектично, недостаточно проработан материал с точки зрения профессионализации и фундаментализации.
Сказанное позволяет сформулировать следующие противоречия:
1. Между потребностью в усилении фундаментализации профессионального образования и недостаточным ее осуществлением в преподавании дисциплины ?Инженерная графика? в ССУЗ машиностроительного профиля.
2. Между имеющейся теорией фундаментализации содержания общенаучной подготовки и профессионального образования в целом и отсутствием разработок по фундаментализации содержания общепрофессиональной дисциплины ?Инженерная графика?.
Проблема исследования: каково фундаментальное содержание дисциплины ?Инженерная графика? в ССУЗ машиностроительного профиля.
Объект исследования: фундаментализация содержания профессионального образования.
Предмет исследования: проектирование фундаментального компонента содержания дисциплины ?Инженерная графика? в ССУЗ машиностроительного профиля.
Цель исследования: отбор и структурирование содержания дисциплины ?Инженерная графика? для ССУЗ машиностроительного профиля на основе теории фундаментализации содержания профессионального образования.
Гипотеза исследования: обучение студентов по дисциплине ?Инженерная графика? будет эффективным, если содержание курса строить на основе теории фундаментализации содержания профессионального образования, которая заключается в выделении и систематизации фундаментальных знаний, умений и личностных качеств.
Задачи исследования:
1. Теоретически обосновать фундаментализацию как ведущий принцип отбора и структурирования содержания дисциплины ?Инженерная графика? в системе профессионального образования студентов ССУЗ.
2. Произвести отбор содержания дисциплины ?Инженерная графика? на основе концепции фундаментализации содержания профессионального образования.
3. Охарактеризовать методические особенности реализации дисциплины ?Инженерная графика?, вызванные фундаментализацией ее содержания.
4. Экспериментально проверить уровень графической подготовки студентов ССУЗ в связи с фундаментализацией содержания дисциплины ?Инженерная графика?.
Методологические основы исследования изложены в работах: по проектированию содержания образования - Ю.К.Бабанского, С.Я. Батышева, А.П.Беляевой, Б.С.Гершунского, Г.И. Ибрагимова, В.В.Краевского, В.С.Леднева, И.Я.Лернера, Л.Г.Семушиной, В.Д.Симоненко, М.Н.Скаткина. М.И. Махмутова, Г.В. Мухаметзяновой, А.М.Новикова, Н.Ф.Талызиной, В.В.Шапкина, С.А. Шапоринского и др.; по фундаментализации профессионального образования - С.А.Баляевой, В.Ф.Башарина, А.А.Вербицкого, А.Д.Гладуна, О.Н.Голубевой, Л.С.Елгиной, С.Я.Казанцева, А.А.Кирсанова, В.В.Кондратьева, А.М.Кочнева, А.И.Субетто, А.Д.Суханова, В.М. Филиппова, Е.А. Цапко, Н.А.Читалина и др.
Особое место в исследовании отводится работам Л.А. Барановой, С.К.Боголюбова, А.Д.Ботвинникова, Л.С.Вышнепольского, В.Н.Дружинина, В.Д.Симоненко, С.В.Розова по содержанию и методике обучения графическим дисциплинам; Л.Н.Анисимовой, А.Д. Ботвинникова, Е.А.Василенко, Б.Ф.Ломова, Н.Ф.Четвертухина по формированию и развитию пространственных представлений и воображения учащихся; В.А.Гервера, И.А.Ройтмана - по развитию творческих способностей в графической деятельности.
В качестве теоретической основы проектирования фундаментального содержания дисциплины ?Инженерная графика? была принята концепция многоуровневой фундаментализации содержания профессионального образования, разработанная в Институте педагогики и психологии профессионального образования РАО Н.А.Читалиным.
Методы исследования адекватны задачам и логике исследования по данной проблеме: теоретический анализ литературы по научной проблеме, обобщение передового педагогического опыта, педагогическое моделирование и проектирование, педагогические наблюдения, анкетирование, педагогический эксперимент. Количественные данные, полученные в результате педагогического эксперимента, обрабатывались методами математической статистики.
Экспериментальной базой исследования выступил ГОУ СПО ?Казанский авиационный техникум?.
Этапы исследования.
На первом этапе (2002-2004 гг.) проводилось накопление эмпирического материала, анализ особенностей дисциплины и способы их учета при проектировании ее содержания, выявление существующих противоречий и обоснование подходов к проектированию содержания дисциплины ?Инженерная графика?, формирование гипотезы исследования, объекта, предмета, цели и задач исследования, выбор стратегии констатирующего эксперимента.
На втором этапе (2003-2004 гг.) проводился констатирующий эксперимент, была проработана возможность использования теории фундаментализации содержания профессионального образования для совершенствования содержания дисциплины ?Инженерная графика?, выделены фундаментальные знания и умения в содержании дисциплины ?Инженерная графика? в ССУЗ машиностроительного профиля и разработано дидактико-методическое обеспечение дисциплины ?Инженерная графика?.
На третьем этапе (2004-2006 гг.) проводился формирующий эксперимент для определения практической реализации фундаментального содержания дисциплины ?Инженерная графика?, особенностей методики преподавания и контроля фундаментального содержания дисциплины ?Инженерная графика?, осуществлено обобщение итогов экспериментальной работы, корректировка содержания и способов фундаментализации дисциплины ?Инженерная графика?, комплексный анализ результатов педагогического эксперимента и окончательное оформление диссертации.
На защиту выносятся:
Процедура проектирования содержания дисциплины ?Инженерная графика? для студентов ССУЗ машиностроительного профиля на основе фундаментализации. Она включает обоснование источников отбора фундаментального содержания, принципы внедрения фундаментальных знаний и умений в содержание дисциплины ?Инженерная графика? и в целостную систему графической подготовки специалиста.
Выделенный в содержании дисциплины ?Инженерная графика? комплекс фундаментальных знаний и умений, которые подлежат акцентированной дидактической проработке и структурированы в научно-фундаментальный, техно-фундаментальный и профессионально-фундаментальный компоненты.
Методические рекомендации преподавания дисциплины ?Инженерная графика?, направленные на формирование фундаментальных знаний и умений.
Научная новизна исследования заключается в том, что:
* на основе концепции многоуровневой фундаментализации содержания профессионального образования выделена и решена научно-практическая проблема фундаментализации содержания дисциплины ?Инженерная графика? в системе профессиональной подготовки студентов машиностроительного ССУЗа;
* выделен комплекс фундаментальных знаний и способов деятельности (умений) по дисциплине ?Инженерная графика?, которые сгруппированы в научно-фундаментальный компонент - геометрические построения, основные понятия проецирования, геометрические тела, аксонометрическая проекция; техно-фундаментальный компонент - основные правила оформления чертежа; основные правила вычерчивания контуров технических деталей; основные понятия технического рисования; категории изображений на чертеже; эскиз и рабочий чертеж детали; основные понятия резьбы; виды разъемных и неразъемных соединений; зубчатые передачи; основные понятия приемов построения чертежей в САПР и профессионально-фундаментальный компонент - состав и правила оформления конструкторско-технологической документации, эскиз и рабочий чертеж детали; сборочный чертеж и чертеж общего вида;
* определены источники фундаментального содержания дисциплины ?Инженерная графика?. Это - естественно-математические знания как научная основа дисциплины, синтез технических и графических знаний и умений общеобразовательных и общепрофессиональных дисциплин, определяющих основы графической подготовки специалиста и содержание профессиональной деятельности и ее графическая составляющая. Сформулированы принципы включения фундаментальных знаний и умений в целостное содержание дисциплины ?Инженерная графика? - фундаментализации и профессионализации; научности и доступности; целостности и дифференциации; систематичности и преемственности.
Теоретическая значимость исследования определяется:
- развитием теории фундаментализации образования, в части реализации концепции многоуровневой фундаментализации содержания профессионального образования, на примере содержания дисциплины ?Инженерная графика? в ССУЗ машиностроительного профиля;
- описанием процедуры отбора фундаментальных знаний и умений и ?механизмов? их внедрения в целостное фундаментальное содержание дисциплины ?Инженерная графика?.
Практическую значимость исследования представляют:
- обновленное содержание, учебная программа и рекомендации по преподаванию дисциплины ?Инженерная графика? на основании многоуровневой фундаментализации содержания;
- организация учебного процесса, направленная на реализацию фундаментального содержания дисциплины ?Инженерная графика?, которая обеспечивает формирование фундаментальных графических знаний и умений;
- возможности переноса общих ?механизмов? фундаментализации дисциплины ?Инженерная графика? в ССУЗ машиностроительного профиля на другие специальности и общепрофессиональные дисциплины средних специальных учебных заведений.
Достоверность результатов обеспечивается комплексным подходом к анализу и теоретической разработке названной педагогической проблемы; согласованностью теоретических выводов с полученными экспериментальными данными; валидностью используемых методов и их адекватностью цели и задачам исследования; корректностью и логичностью экспериментальной проверки; применением методов статистической обработки результатов.
Апробация и внедрение результатов исследования осуществлялись в процессе опытно-экспериментальной работы на базе Казанского авиационного техникума посредством реализации разработанных соискателем учебной программы, методических рекомендаций, планов занятий, личного преподавания дисциплины ?Инженерная графика?. Диссертант выступал на всероссийском семинаре ?Развитие инновационных процессов в системе среднего профессионального образования? (Казань, 2003 г.), региональной научно-практической конференции ?Приоритетные направления повышения качества образования в СПО? (Чебоксары, 2004г), республиканской научно-практической конференции ?Рынок труда и профессиональное образование? (Альметьевск, 2004 г.), межрегиональной научно-практической конференции ?Подготовка практико-ориентированных специалистов для наукоемких производств в условиях научно-образовательного кластера в авиационной отрасли? (Казань, 2005 г.), международной научно-практической конференции ?Образование и воспитание социально-ориентированной личности студентов: отечественный и зарубежный опыт? (Казань, 2005 г.); на педсоветах; на заседании методобъединения преподавателей инженерной графики ССУЗ г. Казани; на методологических семинарах лаборатории естественно-математической и общепрофессиональной подготовки ИПП ПО РАО.
Структура диссертационного исследования: диссертационное исследование состоит из введения, двух глав, заключения, списка используемой литературы, включающей 228 источников, 4 приложения, 9 рисунков, 11 таблиц.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обосновывается актуальность исследования, определяются цель, объект, предмет, задачи исследования, выдвигается гипотеза, представлены методологическая основа и методы исследования, раскрыты этапы работы, научная новизна и практическая значимость, сформулированы положения, выносимые на защиту.
В первой главе ?Теоретические подходы к фундаментализации дисциплины ?Инженерная графика? в ССУЗ машиностроительного профиля? рассмотрены методологические подходы к фундаментализации профессионального образования, адаптирована концепция фундаментализации содержания профессиональной подготовки к содержанию дисциплины ?Инженерная графика?, выявлены источники фундаментального содержания общепрофессиональной дисциплины ?Инженерная графика?.
Фундаментализация образования наряду с другими основными направлениями модернизации образования является одним из главных, которому должно быть уделено особое место в системе современного образования. В педагогике проблема фундаментализации образования в большей степени разработана применительно к системе высшего образования и рассматривается как интеграция фундаментальных естественнонаучных и гуманитарных знаний - ?образование вширь? или как углубление подготовки по заданному направлению ? ?образование вглубь?.
В большинстве исследований фундаментализация образования определяется как категория качества и образованности личности. Ее рассматривают как процесс формирования ?фундаментально-знаниевого? каркаса личности (ядра системы знаний личности), который обеспечит системность знаний, целостное восприятие мира и человека в нем, создание базы для профессиональной культуры и мастерства. В ряде исследований фундаментализация профессионального образования рассматривается как увеличение доли фундаментальных дисциплин, к которым относят математику и естественнонаучные дисциплины. Но сводить фундаментализацию профессионального образования только к этому неверно, так как фундаментальное содержание есть во всех дисциплинах ? естественнонаучных, гуманитарных, технических и специальных (профессиональных). В данном исследовании фундаментальное профессиональное образование понимается как образование, основанное на фундаментальных естественнонаучной, гуманитарной, общепрофессиональной и специальной подготовок, формирующих основы профессиональной и общей культуры современного специалиста, обладающего профессиональной мобильностью и креативным мышлением.
Известно, что фундаментализация образования в большей степени осуществляется через фундаментализацию содержания, которое включает в себя три цикла ? общеобразовательный (общенаучный), общепрофессиональный (технико-технологический) и специальный (который, в свою очередь, делят на теоретическое и практическое обучение, учебное проектирование). Каждый из названных блоков имеет свою фундаментальную составляющую.
Согласно концепции многоуровневой фундаментализации содержания профессионального образования состав фундаментального профессионального образования представляет собой интеграцию содержания фундаментальной общенаучной, фундаментальной технико-технологической и фундаментальной специальной циклов подготовок, каждая из которых состоит из фундаментальных знаний, фундаментальной деятельности и ее инструментария (умений) и фундаментальных личностных качеств и духовных ценностей. Все фундаментальное содержание профессионального образования можно разделить на три уровня (компонента) ? научно-фундаментальный, техно-фундаментальный и профессионально-фундаментальный (Н.А.Читалин).
Рассмотрим фундаментализацию содержания дисциплины ?Инженерная графика?, опираясь на изложенные теоретические позиции. Дисциплина ?Инженерная графика? занимает важное место в общепрофессиональной подготовке специалиста в ССУЗе. Содержание графической подготовки определяется теорией графических изображений и практикой их использования в промышленности. От степени графической подготовки специалистов в определенной степени зависит профессиональная квалификация специалиста, а, в конечном счете, и качество выпускаемой предприятием продукции. Это требует повышенного внимания к дисциплине ?Инженерная графика?, способствующей формированию необходимых профессиональных компетенций.
Выделение фундаментального содержания дисциплины ?Инженерная графика?, входящей в блок общепрофессиональных дисциплин следует начать с определения его источников. Таковыми являются: во-первых, естественно-математические знания как научная база дисциплины ?Инженерная графика?; во-вторых, синтез технических и графических знаний и умений общеобразовательных и общепрофессиональных дисциплин, определяющих основы системы графической подготовки и, в-третьих, содержание профессиональной деятельности, зафиксированное в квалификационных характеристиках, и ее графическая составляющая.
1. Для выделения научно-фундаментального компонента содержания дисциплины ?Инженерная графика? было проанализировано содержание естественно-математических дисциплин, которое выступает как фундаментальное по отношению к технологическому знанию в целом, так и по отношению к дисциплине ?Инженерная графика?. Эти знания достаточно стабильны и инвариантны в преподавании дисциплины ?Инженерная графика? и не зависят от направления и специальности подготовки студентов. В научно-фундаментальный компонент содержания дисциплины ?Инженерная графика? входят исторически выверенные и устоявшиеся знания и умения в области математики, кинематики (как раздела физики), начертательной геометрии. Ключевую роль в обучении курса инженерной графики играют геометрические знания. Они являются научной основой графического представления, описания конструкции и функционирования технического объекта: геометрические фигуры, геометрические тела; геометрическая величина, виды механического движения, понятия проецирования и др.
2. Техно-фундаментальный компонент содержания выделен из самой дисциплины ?Инженерная графика? и связанных с ней общенаучных и общепрофессиональных дисциплин, которые образуют синтез извлеченных технико-технологических знаний и умений, составляющих основу инженерно-графической подготовки специалиста для определенной отрасли промышленности (в нашем случае машиностроительной отрасли).
Таким образом, содержание техно-фундаментального компонента дисциплины ?Инженерная графика? для специальности 151001 ?Технология машиностроения? синтезируется с естественнонаучными понятиями общеобразовательных дисциплин: математика (эллипс, парабола, гипербола как геометрические места точек), физика (механические колебания и волны; механическое движение и его виды), химия (свойства материалов); информатика (программный принцип работы с компьютером, графический интерфейс пользователя), а также с техническими знаниями технической механики (общие сведения о деталях машин, типы соединений и передач, их характеристики), материаловедения (классификация материалов и их примерное назначение, обозначение материалов на чертежах), метрологии, стандартизации и сертификации (средства измерения, погрешности измерения, нанесение размеров с предельными отклонениями, погрешности механической обработки, допуски и посадки, качество механической обработки, нормирование шероховатости поверхностей, взаимозаменяемость), процессов формообразования и инструментов (методы формообразования заготовок, последовательность механической обработки деталей, правила выбора баз, резьбонарезание, геометрия зубчатого колеса инструментов формообразования, конструкция и геометрия разверток, сварка, пайка материалов), информационных технологий в профессиональной деятельности (пакеты программ компьютерной графики; оформление конструкторской документации на ЭВМ).
3. Для выделения профессионально-фундаментального компонента содержания дисциплины ?Инженерная графика? в качестве источника выступали особенности деятельности и профессиональной компетентности специалиста машиностроительного профиля. В этой связи была проанализирована квалификационная характеристика выпускника по специальности 151001 ?Технология машиностроения?. Он должен быть готов к профессиональной деятельности в области производства изделий машиностроения в качестве техника на предприятиях, в научно-исследовательских и конструкторских организациях. Графическая подготовка необходима для осуществления конструкторско-технологической деятельности и включает профессионально-графические умения: разрабатывать технологический процесс изготовления типовых деталей и изделий машиностроения, конструкторскую документацию на изделия средней сложности (детали, сборочные единицы); оформлять конструкторскую документацию; применять при графических работах компьютерную графику,- и знания: нормативных документов по стандартизации, правил разработки и оформления технической документации, методов и средств выполнения графических работ. Кроме того, выпускник должен обладать профессионально-важными качествами ? организаторскими способностями; коммуникативными умениями; аккуратностью, добросовестностью, ответственностью при выполнении занятий; стремлением к самосовершенствованию и саморазвитию и др.
В этой связи, фундаментальное содержание дисциплины ?Инженерная графика? должно интегрировать знания, способы деятельности и личностные качества специалиста. На основе концепции фундаментализации такое содержание может быть структурировано в научно-фундаментальный, техно-фундаментальный, профессионально-фундаментальный компоненты.
Во второй главе ?Конструирование содержания и методика преподавания дисциплины ?Инженерная графика? на основе фундаментализации? произведено внедрение фундаментального содержания в дисциплину ?Инженерная графика?, разработана соответствующая учебная программа. Описаны занятия, иллюстрирующие преподавание дисциплины ?Инженерная графика?, направленные на формирование фундаментальных знаний и умений, личностных качеств. Даны методические рекомендации.
Для осуществления фундаментализации содержания дисциплины ?Инженерная графика? следует сформулировать нормы, определяющие меру и последовательность оптимального внедрения фундаментальных знаний и умений в целостное содержание дисциплины. Такими нормами выступают принципы формирования содержания профессионального образования, которые учитывают цели фундаментализации. В данной работе принимаются принципы фундаментализации и профессионализации; научности и доступности; целостности и дифференциации; систематичности и преемственности.
Выбрав за концептуально-теоретическую основу концепцию многоуровневой фундаментализации содержания профессионального образования, мы ставим перед собой задачу эффективного формирования фундаментальных знаний и умений по дисциплине ?Инженерная графика?, решением которой будет не обособленный учебный курс, а часть целостной системы фундаментальной подготовки специалиста машиностроительного профиля.
Вследствие этого, научно-фундаментальный компонент содержания дисциплины ?Инженерная графика? представляет собой интеграцию фундаментальных естественно-математических знаний и фундаментальных понятий науки начертательной геометрии (таблица 1).
Таблица 1
Научно-фундаментальный компонент содержания
дисциплины ?Инженерная графика?
Научно-фундаментальные знания
Научно-фундаментальные умения
Геометрические построения
Выполнять геометрические построения
Геометрические тела: пирамида, призма, цилиндр, конус, шар, тор; вершина; ребро; грань; основание; образующая; ось вращения; боковая поверхность; сечение; развертка; линия пересечения поверхностей; линия перехода; линия среза
Выполнять проекции геометрического тела, модели
Аксонометрическая проекция: изометрия, димметрия
Выполнять аксонометрические проекции плоских геометрических фигур, геометрических тел и моделей
К знаниям и умениям, вошедшим в техно-фундаментальный компонент содержания дисциплины ?Инженерная графика?, относятся основные собственно предметные технико-технологические понятия и способы деятельности. Они опираются на научно-фундаментальные понятия, раскрывают структуру и процесс функционирования технического объекта, описывают его конструктивные особенности. Эти понятия составляют центральный элемент (основу) содержания общепрофессиональной дисциплины ?Инженерная графика?. Его усвоение обязательно для большинства технических учебных заведений (см. табл.2).
Таблица 2
Техно-фундаментальный компонент содержания
дисциплины ?Инженерная графика?
Техно-фундаментальные знания
Техно-фундаментальные умения
1
2
Основные правила оформления чертежа: стандарт, формат, линия чертежа, шрифт, размер
Оформление конструкторской документации
Основные правила вычерчивания контуров технических деталей: сопряжение, коробовые кривые, лекальные кривые, уклон, конусность
Выполнение геометрических построений
Основные понятия технического рисования: технический рисунок, дизайн
Выполнение технического рисунка с элементами технического конструирования
Категории изображений на чертеже: вид, разрез, сечение, выносной элемент
1
Выполнение и обозначение видов, разрезов, сечений, выносных элементов
2
Эскиз и рабочий чертеж детали
Выполнение и чтение эскиза и рабочего чертежа детали
Основные понятия резьбы: винтовая линия; винтовая поверхность; резьба; шаг резьбы; цилиндрическая резьба; коническая резьба; профиль резьбы; ход резьбы; сбег резьбы; недовод резьбы; недорез резьбы; фаска; проточка
Выполнение изображения и обозначения резьбы
Разъемные и неразъемные соединения: резьбовое, клином, шплинтовое, штифтовое, шпоночное, шлицевое, сварное, заклепочное, паяное, клеевое; армированное изделие
Выполнение и чтение изображения и обозначения чертежей соединений
Зубчатые передачи: вал; зубчатое колесо; зубчатое зацепление; фрикционная передача; ременная передача; цепная передача; зубчатая передача; червячная передача; храповый механизм; параметры зубчатого колеса.
Выполнение изображения зубчатых передач
Основные понятия и приемы построения чертежей в САПР
Выполнение построений и редактирование чертежа в САПР
Следует отметить, что графическая подготовка не ограничивается только дисциплиной ?Инженерная графика?. Она осуществляется попутно при изучении других общепрофессиональных дисциплин: ?Технической механики? при изображении механических соединений, схем; ?Материаловедения? при обозначении материалов; ?Метрологии, стандартизации и сертификации? при нанесении размеров с предельными отклонениями, нормировании шероховатости поверхностей, ?Процессов формообразования и инструментов? при выборе положения детали на изображении, обозначении размеров по правилам выбора баз и т.д.
В профессионально-фундаментальный компонент содержания входят знания и умения, имеющие профессиональную направленность и лежащие в основе отдельных разделов специальных дисциплин. Для выпускника специальности 151001 ?Технология машиностроения? определяющими для будущей профессиональной деятельности являются дисциплины: ?Технологическое оборудование?, ?Технология машиностроения?, ?Технологическая оснастка? и др. Поэлементный анализ содержания дисциплин ?Инженерная графика? и специальных дисциплин в контексте профессиональной деятельности будущего специалиста позволил определить комплекс профессионально-фундаментальных знаний и умений в содержании ?Инженерной графики? (см. табл.3).
Таблица 3
Профессионально-фундаментальный компонент содержания
дисциплины ?Инженерная графика?
Профессионально-фундаментальные знания
Профессионально-фундаментальные умения
Содержание, состав и правила оформления конструкторско-технологической документации
Выполнять и оформлять конструкторско-технологическую документацию
Эскиз и рабочий чертеж детали:
1)способы изготовления и обработки деталей машин и механизмов;
2)базирование деталей;
3)точность обработки деталей;
4)взаимозаменяемость;
5)качество поверхности деталей машин: шероховатость, зависимость шероховатости от видов механической обработки;
6)виды обработок и покрытий поверхностей деталей;
7)припуски на механическую обработку.
Выполнять и читать эскизы и рабочие чертежи:
1)определять способ изготовления и обработки деталей;
2)определять положение деталей на чертежах и проставлять размеры с учетом баз;
3)определять и обозначать точность с помощью обозначений;
4)определять и обозначать допуски формы и расположения поверхностей.
5)определять и обозначать шероховатость поверхности на чертеже;
6)определять и обозначать покрытия и виды обработки поверхностей деталей;
7)определять и обозначать припуски на механическую обработку.
Сборочный чертеж:
1)сборочные операции и способы соединения деталей;
2)назначение и содержание сборочного чертежа;
3)спецификация
1)выполнять сборочный чертеж;
2)читать сборочный чертеж;
3)выполнять спецификацию
Чертеж общего вида
Деталировать чертеж общего вида
Некоторые знания и умения, имеют кратное вхождение и в техно- и в профессионально-фундаментальный компоненты содержания дисциплины ?Инженерная графика?, что показывает их значимость.
Чтобы выделенный содержательный фундамент учебной дисциплины служил и фундаментом высокого профессионализма будущего специалиста, важно задать социально-личностный контекст профессиональной деятельности, производственных отношений будущих специалистов. Поэтому необходимо формировать в процессе обучения профессионально-фундаментальные личностные качества будущего техника. В контексте графической подготовки, по оценке экспертов, таковыми являются: аккуратность и точность, трудолюбие, творческое мышление, конструкторские способности, волевые черты характера (настойчивость, терпение, выдержка, целеустремленность), организованность, внимательность и наблюдательность, коллективизм, взаимопомощь, художественный вкус, эстетическая культура, исполнительность, добросовестность, ответственность, самостоятельность, логическое мышление.
Фундаментальное содержание дисциплины ? знания, умения, личностные качества - воплощены в тематическом плане и рабочей программе дисциплины ?Инженерная графика?, главными отличительными особенностями которых являются акцентуация фундаментального содержания и его соответствующее структурирование для более тщательного изучения и усвоения студентами1. Кроме того, выполнено переструктурирование раздела ?Проекционное черчение?; введена тема ?Чтение производственных чертежей по специальности?; в рабочую программу включен раздел ?Компьютерная графика?; выделены прикладные темы программы для самостоятельного изучения.
Для успешной реализации обновленного содержания дисциплины ?Инженерная графика? процесс обучения был ориентирован на внедрение активных методов и форм обучения; использование средств новых информационных технологий (системы автоматизированного проектирования, средства мультимедиа); применение профессионально-направленных и творческих задач.
В качестве примеров в диссертации приведены методические разработки занятий (лекции, комбинированного урока, практического занятия), иллюстрирующие преподавание дисциплины ?Инженерная графика? и направленные на формирование фундаментальных знаний и умений. Например, лекция по теме ?Метод проекций? направлена на формирование научно-фундаментальных знаний: плоскость проекций, объект проецирования, проецирующие лучи, проекция объекта, пространственный чертеж, комплексный чертеж, линия связи. Занятие начинается с актуализации опорных знаний по математике: геометрические тела, элементы поверхности геометрических тел, способы их изображения. Ставится проблема о необходимости емкого и точного изображения предметов на плоскости ? мотивация учебной деятельности. В результате наблюдения опытов и постановки проблемных вопросов вводятся основные понятия проецирования. Метод прямоугольного проецирования определен как наиболее полно отвечающий потребностям графического изображения деталей, с помощью него выполняются пространственный и комплексный чертежи предмета как совокупности точек, отрезков, плоскостей, формируется фундаментальное умение строить проекции.
В Казанском авиационном техникуме со студентами, обучающимися по специальности 151001 ?Технология машиностроения? проводилось экспериментальное преподавание дисциплины ?Инженерная графика? на основе фундаментализации его содержания. Общий объем выборки составил 53 человека. Целью эксперимента было выявление эффективности и апробации разработанного фундаментального содержания дисциплины ?Инженерная графика?.
Основное отличие учебного процесса в экспериментальных и контрольных группах обуславливалось различием в содержании дисциплины ?Инженерная графика? и методики преподавания. В одних группах обучение проводилось по традиционной программе и методике, в других ? по программе с фундаментальным содержанием и методике в логике фундаментализации усваиваемых знаний и умений.
Показателем эффективности были уровни усвоения фундаментальных знаний и умений, формируемых у студента в ходе обучения (В.П.Беспалько). Диагностическим инструментом были специально разработанные тесты. С помощью критерия хи-квадрата оценивалась близость распределения выборок (уровни усвоения в контрольном и экспериментальном потоках).
Входное тестирование в начале эксперимента до изучения дисциплины ?Инженерная графика? определило уровень подготовки студентов по дисциплине математика (разделы геометрия, стереометрия), как наиболее близкой к дисциплине ?Инженерная графика?. Результаты показали, что первоначальный уровень приблизительно одинаков Тнабл.(0,67) ( Т крит. (7,81) (рис.1).
Для достоверности формирующего эксперимента сравнивались результаты усвоения программного материала в контрольном и модифицированного программного материала дисциплины ?Инженерная графика? в экспериментальном потоке. Результаты итогового контроля показали существенные различия в уровне усвоения у студентов экспериментального и контрольного потоков (Тнабл.>Ткрит.: 12,6 > 7,81) (рис.2) .
Оценку влияния измененного содержания дисциплины ?Инженерная графика? на качество графической подготовки мы продолжили проводить при изучении специальных дисциплин. Специальная дисциплина ?Инженерная графика в профессиональной деятельности? направлена на обеспечение конкурентоспособности выпускника в соответствии с запросами регионального рынка труда. При оценке уровня подготовки по этой дисциплине принимаются во внимание не только знания правил оформления и чтения конструкторской документации, но и умения по техническому конструированию. Результат итога обучения по дисциплине ?Инженерная графика в профессиональной деятельности? следующий: Тнабл (9,04) > Ткрит (7,81), следовательно, разница уровней обученности в потоках ощутима и обученность экспериментального потока выше, чем контрольного (рис.3).
Это подтверждает гипотезу о том, что спроектированное фундаментальное содержание дисциплины ?Инженерная графика? способствует повышению уровня обученности студентов.
Таким образом, экспериментальное исследование показали, что реализация фундаментального содержания по дисциплине ?Инженерная графика? способствует достижению студентами высокого уровня графической компетенции и обеспечивает достаточную графическую базу для изучения специальных дисциплин.
В заключении диссертации формулируются результаты и основные выводы исследования:
1. Фундаментализация содержания дисциплины ?Инженерная графика? направлена на выявление фундаментальных знаний и умений и личностных качеств и их акцентуацию в преподавании дисциплины. Это позволит выпускнику ССУЗ улучшить инженерно-графическую подготовку и повысить профессиональную и академическую мобильность.
2. В качестве источников фундаментального содержания дисциплины ?Инженерная графика? выступают: естественно-математические знания как научная база дисциплины ?Инженерная графика?, синтез технических знаний и умений общеобразовательных и общепрофессиональных дисциплин в системе графической подготовки, профессиональная деятельность, формализованная в квалификационной характеристике и ее графическая составляющая.
3. Определены перечни фундаментальных знаний и умений по дисциплине ?Инженерная графика?, сгруппированные в научно-фундаментальный компонент - геометрические построения, основные понятия проецирования, геометрические тела, аксонометрическая проекция; в техно-фундаментальный компонент - основные правила оформления чертежа, основные правила вычерчивания контуров технических деталей, основные понятия технического рисования, категории изображений на чертеже, эскиз и рабочий чертеж детали, основные понятия резьбы, разъемные и неразъемные соединения, зубчатые передачи, основные понятия приемов построения чертежей в САПР и в профессионально-фундаментальный компонент - состав и правила оформления конструкторско-технологической документации, эскиз и рабочий чертеж детали, сборочный чертеж и чертеж общего вида.
4. Сформулированы принципы включения фундаментальных знаний и умений в целостное содержание дисциплины ?Инженерная графика?: фундаментализации и профессионализации, научности и доступности, целостности и предметной дифференциации; систематичности и преемственности.
5. Экспериментально подтверждено, что реализованное на основе концепции многоуровневой фундаментализации содержание дисциплины ?Инженерная графика? положительно влияет на уровень графической подготовки выпускников ССУЗ машиностроительного профиля.
Опираясь на результаты проведенного исследования, можно сделать заключение, что положения гипотезы подтвердились, цели и задачи достигнуты.
Основное содержание исследования отражено в следующих публикациях:
1. Проектирование технологий специальной и практической подготовки специалистов для наукоемких производств / Э.Р.Соколова и др. / Под ред. академика РАО, д.п.н. Мухаметзяновой Г.В., д.э.н. Шайхелисламова Р.Ф. - Казань: РИЦ ?Школа?, 2005. - 352 с. (авторских 0,5 п.л.).
2. Соколова, Э.Р. Организация контроля итоговых знаний по дисциплине ?Инженерная графика? / Э.Р.Соколова // Развитие инновационных процессов в системе среднего профессионального образования: материалы Всероссийского семинара - Казань: ИСПО РАО,2003 ? С. 97-99 (0,2 п.л.).
3.Соколова, Э.Р. Проектирование содержания дисциплины ?Инженерная графика? в рамках фундаментализации профессионального образования / Э.Р.Соколова // Рынок труда и профессиональное образование: материалы республиканской научно-практической конференции. ? Альметьевск:2004.- С.136-137 (0,2 п.л.).
4.Соколова, Э.Р. Мониторинг качества подготовки по дисциплине ?Инженерная графика? через итоговый экзамен / Э.Р.Соколова // Приоритетные направления повышения качества образования в СПО: материалы региональной научно-практической конференции. - Чебоксары: 2004г. - С.80-81 (0,2 п.л.).
5. Соколова, Э.Р. Проектирование содержания дисциплины, влияющей на профессионализм выпускника / Э.Р.Соколова // Подготовка практико-ориентированных специалистов для наукоемких производств в условиях научно-образовательного кластера в авиационной отрасли: материалы Межрегиональной научно-практической конференции. ? Казань: РИЦ ?Школа?, 2005 г.- С.172-174 (0,2 п.л.).
6. Соколова, Э.Р. Проектирование содержания дисциплины на основании принципа фундаментализации и профессионализации / Э.Р.Соколова //Образование и воспитание социально-ориенированной личности студента: отечественный и зарубежный опыт: материалы Международной научно-практической конференции. - Казань: РИЦ ?Школа?, 2005 г. - С.207-210 (0,2 п.л.).
7. Соколова, Э.Р. Фундаментализация содержания дисциплины ?Инженерная графика? в ССУЗ машиностроительного профиля / Э.Р.Соколова, Н.А.Читалин // Среднее профессиональное образование (приложение к ежемесячному теоретическому и научно-методическому журналу СПО). ? 2006, ?11.- C.55-60 (авторских 0,5 п.л.).