Профессионально ориентированная подготовка будущих учителей технологии в процессе решения задач по общетехническим дисциплинам

- по целевому назначению (аудиторные, домашние, для самостоятельной работы, профессиональной направленности, предназначенные для овладения знаниями и умениями, нацеленные на применение знаний и умений, предназначенные для контроля знаний, умений, навыков);

- по роли задач в формировании структурных элементов знаний (задачи на усвоение содержания понятий, на усвоение объема понятий, на установление связей между понятиями, на усвоение законов, на усвоение научных фактов, на объяснение и предсказание явлений, на объяснение основных положений теории) [39, с.57-60].

Каменецкий С.Е. классифицирует задачи по следующим признакам: по содержанию, назначению, глубине исследовательского вопроса, способам решения, способам задания условия, степени трудности и т.д. Он выделяет

- задачи с абстрактным и конкретным содержанием,

- задачи с политехническим содержанием,

- задачи с историческим содержанием,

- занимательные задачи,

- качественные и вычислительные задачи,

- количественные задачи,

- устные задачи,

- экспериментальные задачи,

- графические задачи. [85, с.24-25].

На основе анализа существующих сборников задач по прикладной механике [83, 84, 104, 138, 149, 187] мы пришли к выводу, что большинство используемых задач относятся:

- к задачам с конкретным политехническим содержанием (на примере расчетов реальных механизмов, деталей, агрегатов, конструкций и т.п.);

- к вычислительным задачам («определить реакции опор и усилия в стрежнях фермы», «найти скорость и ускорение точки М шатуна», «определить прогиб сечения К балки», «определить из расчета на жесткость требуемый номер профиля двутавровой балки» и т.п.);

- к графическим задачам («построить эпюры продольных сил и нормальных напряжений», «указать траекторию абсолютного движения точек поршня», «определить скорости точек шатуна методом построения планов скоростей» и т.п.).

Задачи прикладной механики могут быть простыми и сложными, соединять в себе графическое решение и вычисления («построить эпюры изгибающих и крутящих моментов для вала и проверить вал на прочность по 3 гипотезе»); быть стандартными и с элементами творчества («подобрать поперечное сечение стальной балки, работающей на изгиб», «как рационально расположить шкивы на валу электродвигателя» и т.п.); содержать избыточную или недостающую информацию и т.д.

Общепризнано, что каждый тип задачи формирует определенные умения и навыки. При разработке комплекса профессионально ориентированных задач по курсу прикладной механики необходимо, прежде всего, определить, с какой целью используются данные задачи на конкретном занятии, при изучении темы, раздела, курса. Даная проблема решается путем подбора задач различного типа в соответствие с теми умениями и навыками, которые они формируют и профессиональными задачами будущего учителя в области общетехнических дисциплин.

Для реализации принципа профессиональной направленности обучения общетехническим дисциплинам решение задач преследует как минимум две цели:

1. Реализация задач предметной подготовки - формирование знаний, умений и навыков по предмету.

2. Реализация задач начальной методической подготовки - формирование методических умений будущих учителей технологии.

Например, при изучении темы «Определение кинематических характеристик рычажных механизмов» целями предметной подготовки являются:

- повторить нахождение проекции вектора на ось; научить рассчитывать угловые скорости и ускорения звеньев рычажных механизмов, линейные скорости и ускорения точек механизмов

- развивать техническое мышление, логику, вычислительные навыки

- воспитывать графическую культуру (построение схем механизмов), интерес к технике.

Цели начальной методической подготовки формулируются следующим образом:

- развитие навыков оформления задачи на доске;

- развитие умений анализировать и предупреждать ошибки при решении задачи;

- развитие умения пояснять решение задачи;

- развитие методического мышления, педагогической техники.

Формулировки целей занятий по прикладной механике описаны в приложении 4 табл.14.

Содержание профессионально ориентированных задач разрабатывается на основании выявленных профессиональных задач учителя технологии, Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности 030600, содержания программ учебных дисциплин, содержания программы «Технология. Технический труд», «Технология. Обслуживающий труд», а также условий осуществления профессиональной направленности общетехнической подготовки студентов в педвузе критериев отбора содержания учебного материала. Данный вопрос был подробно рассмотрен в главе первой нашего исследования.

Например, рассмотрим задачи по теме «Вращательное движение твердого тела вокруг неподвижной оси».

В сборнике задач по теоретической механике под редакцией О.Э.Кепе [138] дано следующее задание (рис. к задаче 1):

Задача 1. Зубчатое колесо 1 вращается согласно закону ц₁=4t². Определить ускорение рейки 3, если радиусы зубчатых колес R₁ =0,8м, R₂= 0,4м.

При решении данной задачи у студентов формируются умения рассчитывать передаточное отношение механизма, угловой скорости вращения, ускорения при вращательном движении, закрепляются теоретические знания по теме.

Понятия зубчатой передачи, частоты вращения, передаточного отношения и угловой скорости используются в школьном курсе технологии. Вместе с тем, в соответствие с принципом профессиональной направленности мы предлагаем изменить рисунок к задаче и заданные величины таким образом, чтобы механизм передачи встречался в устройстве какого-либо оборудования, изучаемого в школе. Например, в устройстве механизма ручного привода швейной машинки. Тогда данное задание можно сформулировать следующим образом (рис.2):

Задача 2. Определите угловое ускорение точек шестерни механизма, если ручка привода вращается согласно закону ц₁=4t² , радиусы зубчатых колес R₁ =0,08м, R₂= 0,04м.

Задачи на определение кинематических характеристик передач вращательного движения можно составить на примере механизмов фрезерного станка (рис. к задаче 3):

Задача 3. Определите угловую скорость вращения фрезы, если частота вращения электродвигателя составляет 1410 об/мин, число зубьев зубчатых передач указано на рис.

114

При изучении темы «Расчеты на срез и смятие» мы предлагаем решить, например, следующие задачи:

Задача 4. Какую силу необходимо приложить к молотку, чтобы пробить отверстие в стальном листе толщиной 5 мм диаметром 10 мм, если напряжения среза равны 40 МПа.

Задача 5. Определить усилие, необходимое для пробивания отверстия в листе материала толщиной 10 мм диаметром 20 мм, если допускаемые напряжения среза 35 Н/мм².

Задача 6. Определите максимальную толщину разрезаемого листа подвижным ножом, если его ширина 200 мм, сила резания 10 кН, напряжения среза 45 МПа.

Рисунки к задаче 3 взяты из учебника технологии для 7 класса [159], а к задачам 4, 5, 6 - из учебника по технологии для 5 класса [161] под редакцией В.Д.Симоненко.

При конструировании содержания данных задач учитывался в первую очередь принцип связи содержания со школьным курсом технологии.

В работе Л.Г. Хисамиевой [170] предложены задачи, ориентированные на профессию технолога швейного производства. Некоторые из них можно и целесообразно использовать в общетехнической подготовке будущих учителей технологии по специализации «технология обработки текстильных материалов». При этом реализуется принцип связи содержания со специальными дисциплинами и современным производством.

Например:

Задача 1. При полной исправности швейной машины имеет место обрывность швейных ниток. Для пошива применяются нити левой крутки при движении челнока швейной машины против хода часовой стрелки. Объясните причину обрывности нити.. [170, с.91].

Задача 2. какое удлинение, упругое или эластичное, особенно важно для одежды, которая в процессе носки подвергается небольшим, но часто повторяющимся растягивающим, сжимающим, изгибающим нагрузкам на отдельных ее участках? [там же, с. 82].

Задача 3. рассчитать усилие при разрыве пряжи линейной плотностью …, если напряжения составили …[там же. с. 213].

Задача 4. Постройте диаграмму растяжения пряжи … по результатам испытания на разрывной машине [там же, с. 213].

Задача 5. определите долговечность нитей при многократном растяжении, если их выносливость равно 30 000 циклам при частоте растяжения 450 в мин. [там же. с.218]

Содержание профессионально ориентированных задач представлено в приложении 2.

С.Е.Каменецкий в своих работах подчеркивает важность использования на уроках решения задач «следующих общепедагогических средств:

- постановка цели решения задачи, чтобы показать учащимся важность и необходимость изучения данного материала;

-выдвижение гипотезы или нескольких предположений, чтобы предупредить привычку думать по шаблону;

- применение наглядных пособий, чтобы учащиеся лучше поняли физическую сущность;

- составление задач учащимися» и др. [85, с.40-41].

На занятиях по общетехническим дисциплинам учитываются выдвинутые положения теории обучения решению задач. В процессе работы над задачей мы придерживаемся обобщенной схемы решения задач [39,80,85,165], отдельно выделяя методический этап, на котором студенты выполняют методическое задание. Рассмотрим некоторые примеры.

Методические задания

1. Для заданной схемы сформулируйте условие задачи (по теме «Деформацияизгиба») . Сформулируйте цель решения задачи.

2. Для заданной схемы составьте задачу по теме «Вращательное движение твердого тела вокруг неподвижной оси».

3. Для заданной схемы составьте задачу по теме «Определение кинематических характеристик рычажных механизмов».

4. Уличный фонарь подвешен в точке В к середине троса АВС. Определить натяжение тросов, если вес фонаря 150Н, длина всего троса АВС 20 м и отклонение точки его подвеса от горизонтали ВD 1,75 м [104].

Какие ошибки чаще всего допускаются учащимися (студентами) при решении задачи? Составьте памятку для предупреждения предполагаемых ошибок и для самоконтроля.

5. На стальном валу постоянного поперечного сечения жестко закреплены 4 шкива. Ведущий шкив сообщает валу вращающий момент М₁=2,3 кНм. Моменты, снимаемые с вала остальными шкивами: М₂=0,4 кНм, М₃=1,1 кНм, М₄=0,8 кНм. Как надо расположить шкивы, чтобы при этих же данных получить наименьший диаметр d вала ([ф_к]=28 Н/мм²)[43].

Какие технические понятия используются при решении данной задачи? С какими темами курса связаны данные понятия? Какие из данных понятий можно встретить в школьном курсе технологии?

Примеры методических заданий представлены в приложении 2.

Таким образом, конструирование содержания задач по общетехническим дисциплинам происходит тремя путями (рис.3)

Пути изменения содержания задач по общетехническим дисциплинам

114

Сохраняем условие задачи, меняем чертеж, т.е. объект, для которого задаются данные и требование	Сохраняем объект задачи, для которого задаются данные и требование, меняем условие (упрощаем задачу, усложняем, составляем обратную, формулируем дополнительное задание и т.п.)	Добавляем в измененную либо в неизмененную задачу методическое задание

Рис.3. Пути видоизменения содержания задач по общетехническим дисциплинам

В диссертационном исследовании Т.А. Кузьминой [92] предлагается принцип варьирования задач по математике. Согласно разработанной автором концепции профессионально значимое содержание, привносимое в задачу, может:

- «изменять ее компоненты, но не затрагивать системы отношений между данными и искомыми, что не влияет на используемый при решении математический аппарат и не отражается на способе решения задачи» [92, с.11];

- «изменять ее компоненты, затрагивая отношения между данными и искомыми, оставляя при этом возможность использования прежнего математического аппарата и не влияет существенным образом на способ решения задачи» [там же, с.11];

- «изменяет условие, затрагивает отношения, определяет возможность выбора математического аппарата и способа решения» [там же, с.11].

В соответствие с данными путями, автором была разработана схема последовательности формирования умения переформулировать задачу [там же, с.13]:

1. Анализ текста, выявление структуры компонентов.

2. Выявление объектов (процессов) описанных в задаче.

3. Выявление отношений, присущих объектам (процессам).

4. Подбор предметных аналогов математических объектов (понятий, отношений, зависимостей) из профессиональной сферы.

5. Переформулирование задачи с использованием найденных предметно - методических аналогов.

Например, дана задача: определить линейную скорость точки, движущейся по окружности радиусом 30 см. по закону ц = 3t².

Покажем, как возможно осуществить переформулирование задачи по схеме.

1. Анализ текста: дана точка, которая движется по криволинейной траектории, в частности по окружности, по некоторому закону. Требуется определить ее скорость.

2. Выявление объекта: - материальная точка. Процесс- движение по окружности.

3. Выявление отношений: V = щR, щ = ц''

4. Подбор аналогов из профессиональной сферы: зубчатые передачи, ременные передачи, маховое колесо швейной машинки, цепная передача велосипеда, полет модели дельтаплана, вращение кривошипа двигателя внутреннего сгорания, вращение ручки мясорубки и т.д.

5. Переформулирование задачи:

Вариант 1. Определите, с какой скоростью перемещаются звенья цепи цепной передачи велосипеда, если радиус звездочки 30 см., закон вращения - ц = 3t². (прямая задача)

Вариант 2. Определите, с какой скоростью вращается рукоятка мясорубки длиной 15 см, если скорость движения руки составляет 1 м/с. (обратная задача).

Вариант 3. Какое ускорение получает модель дельтаплана, придвижении по окружности радиусом 50 см по закону ц = 3t². (усложнение задачи).

Необходимо отметить, что первые четыре пункта схемы являются составляющими обобщенного алгоритма решения задачи.

В нашей работе мы опирались на данную схему при рассмотрении вопросов методики применения профессионально ориентированных задач на практических и лабораторных занятиях в педвузе. В частности, при обучении студентов подбору, составлению и переформулированию задач для применения на уроках технологии в будущей профессиональной деятельности.

2.3 Методика применения профессионально ориентированных задач на практических занятиях и в процессе лабораторных работ

Общепризнанными этапами обучения решению задач являются:

1. Первоначальное знакомство с теоретическим материалом на основе прослушивания лекций.

2. Работа с учебником, учебными и справочными пособиями при подготовке к практическим занятиям и лабораторным работам, конспектирование материала, составление логических схем темы, выделение основных понятий, запись определения понятий и терминов, составление классификаций, заполнение таблиц и т.п.

3. Изучение алгоритмов решения типовых задач, рассмотрение примеров решения задач при подготовке к практическим занятиям.

4. Изучение теоретического содержания лабораторной работы, изучение программ, порядка работы и т.д. при подготовке к лабораторным занятиям.

5. Решение типовых задач в ходе практических и лабораторных занятий с преподавателем и самостоятельно.

6. Выполнение индивидуальных заданий студентами. Самостоятельное решение нетиповых, более сложных задач.

7. Отчет и выставление оценок за выполнение индивидуальных заданий.

Основной особенностью, отличающей традиционную работу над задачей и работу над профессионально ориентированной задачей, является введение элементов методических заданий на практических и лабораторных занятиях. Кроме того, отличием профессионально ориентированного практикума от традиционного по прикладной механике является изменение содержания задач.

Структура практического занятия по решению задач по прикладной механике:

1. Организационный момент. Сообщение преподавателей темы занятия. Пример методического задания - выберите из предложенных или самостоятельно сформулируйте цели занятия.

2. Повторение теоретического материала. Работа с понятиями. Выявление связей понятий с математическими моделями - формулами. Пример методического задания - определите, какие из изучаемых понятий можно использовать в школьном курсе технологии; какие задания можно составить для школьников на знакомство с данными понятиями, какие примеры из современной техники и технологии вы можете привести, какие задания можно составить для проверки знаний теоретического материала. Методы обучения - беседа, опрос, творческие задания, игры, наглядные методы и т.д. Формы работы - фронтальная, групповая.

3. Выявление частного алгоритма решения задач по теме на базе обобщенного алгоритма. Пример методического задания - обоснуйте последовательность решения задачи; какие из этапов решения задачи применяются при выполнении проектов, каким образом.

4. Решение задач. Формы работы - фронтальная, индивидуальная, работа у доски, самостоятельная. Пример методического задания - поясните отдельные этапы решения задачи; проанализируйте возможные ошибки и предложите способы их предупреждения, переформулируйте содержание задачи по предложенной схеме.

5. Подведение итогов занятия студентами (мы научились…, мы узнали…, мы познакомились… и т.д.); запись домашнего задания.

Структура лабораторно-практического занятия по решению задач:

1. Организационный момент. Сообщение преподавателей темы занятия. Пример методического задания - выберите из предложенных или самостоятельно сформулируйте цели занятия.

2. Повторение теоретического материала. Работа с понятиями. Выявление связей понятий с математическими моделями - формулами. Пример методического задания - определите, какие из изучаемых понятий можно использовать в школьном курсе технологии; какие задания можно составить для школьников на знакомство с данными понятиями, какие примеры из современной техники и технологии вы можете привести, какие задания можно составить для проверки знаний теоретического материала. Методы обучения - беседа, опрос, творческие задания, игры, наглядные методы и т.д. Формы работы - фронтальная, групповая.

3. Проведение эксперимента, решение задач с помощью компьютерных программ. Пример методического задания - каким образом можно использовать данные модели (программу) на уроках технологии в школе, в проектной деятельности учащихся?

4. Аналитический расчет (решение задач).

5. Сравнение результатов расчетов.

6. Подведение итогов занятия студентами (мы научились…, мы узнали…, мы познакомились… и т.д.); запись домашнего задания.

В процессе обучения прикладной механики используются программные средства. Согласно обобщенной схеме проведения практических занятий они могут быть включены на 2 основных этапах: контроль знаний теоретического материала (тестовые методики) и решение задач (обучающие и игровые программы). Для самостоятельной работы студентов нами разработано электронное учебное пособие, включающее в себя конспекты лекций, сборник задач, виртуальный лабораторный практикум, терминологический словарь, справочник основных формул, методические указания.

На полностью автоматизированном практикуме отсутствует внешнеречевой этап интериоризации знаний, что является существенным недостатком для подготовки будущего учителя, который должен уметь формулировать мысли, объяснять решение задач учащимся, анализировать ошибки и т.д. Поэтому мы в структуру традиционного практикума по решению задач вводятся элементы автоматизированного (либо на этапе обучения решению задач, либо на этапе самоконтроля, либо контроля знаний, умений и навыков).

Структура лабораторного занятия:

1) Организационный момент. Сообщение преподавателей темы занятия. Выбор из предложенных или самостоятельное формулирование целей занятия студентами.

2) Подготовка непосредственно к выполнению работы и проверка знаний учащихся по теме. Повторение теоретического материала может происходить в игровой, занимательной форме, либо путем решения какой-либо технической задачи, либо путем решения проблемных ситуаций. Далее учащиеся либо знакомятся с описанием лабораторной работы, либо сами разрабатывают ход работы путем разрешения проблемных ситуаций. После этого они знакомятся с лабораторным оборудованием и отвечают на контрольные вопросы, являющиеся допуском к работе.

3) Самостоятельное выполнение учащимися лабораторной работы. При фронтальной форме занятия в начале этого этапа преподаватель проводит вводный инструктаж, сообщая основные правила проведения экспериментальных исследований (опытов). Затем в ходе занятия проводит текущий инструктаж, следя за правильностью выполнения работы и отвечая на вопросы студентов-учащихся. При работе по группам (групповая форма занятия) реализация данного этапа может быть представлена в форме исследовательской работы, когда учащимся не сообщается способ проведения эксперимента, а ставится задание самостоятельно разработать и провести эксперимент. При этом необходимо учитывать уровень подготовки и индивидуальные особенности учащихся. Для этого целесообразно подготовить разноуровневые задания для выполнения лабораторной работы. Для студентов слабой подготовки предлагаются описания лабораторной работы, для студентов со средней подготовкой предлагаются краткие опорные инструкционные карты, сильные студенты самостоятельно разрабатывают и осуществляют эксперимент. Возможно также разработка заданий для индивидуального выполнения лабораторной работы.

4) Проверка готовых лабораторных работ. Преподаватель проверяет готовые лабораторные работы, при этом совместно со студентами проводится анализ ошибок. Проверка может осуществляться в виде тестового контроля, устного опроса, письменного опроса и др. На данном этапе студентам предлагаются задания творческого характера, например, внести усовершенствования в лабораторную установку, предложить вариант выполнения данной работы в школьной курсе технологии и др.

5) Подведение итогов занятия студентами (мы научились…, мы узнали…, мы познакомились… и т.д.); запись домашнего задания.

Выводы по второй главе

Подводя итоги второй главы, мы пришли к следующим выводам:

1. Для реализации принципа профессиональной направленности обучения общетехническим дисциплинам решение задач преследует как минимум две цели:

- реализация задач предметной подготовки - формирование знаний, умений и навыков по предмету;

- реализация задач начальной методической подготовки - формирование методических умений будущих учителей технологии.

2. В методической подготовке будущего учителя технологии в процессе решения задач по общетехническим дисциплинам мы выделили общедидактический (элементы педагогической техники и обобщенные умения по организации учебно-воспитательного процесса) и частнометодический (умения подбирать и составлять задачи технического содержания, применяемые на уроках технологии и на факультативных занятиях и в проектной деятельности; умения определять ошибки школьников в решении задач и при выполнении проектов и способов их предупреждения) компоненты.

3. Составление профессионально ориентированных задач, применяемых на практических и лабораторных занятиях, осуществляется тремя способами:

- сохранение условия задачи, изменение объекта (внесение профессионально-значимого содержания в объект);

- сохранение объекта задачи, изменение условия (внесение профессионально-значимого содержания в условие задачи);

- добавление задачи методическим заданием.

Глава 3. Экспериментальная проверка методики профессионально ориентированной подготовки будущих учителей технологии в процессе решения задач по общетехническим дисциплинам

3.1 Организация экспериментальной работы

С целью проверки гипотезы исследования и определения эффективности разработанного варианта обучения студентов общетехническим дисциплинам проводилась экспериментальная работа. Она проходила в несколько этапов в течение 6 лет (таблица 3).

Таблица 3. Общая характеристика этапов экспериментальной работы

Этап	Сроки проведения	Экспериментальная база, участники	Основная цель этапа	Методы
1	2	3	4	5
Констатирующий	2000-2001 гг.	Студенты 2-5 курсов факультета технологии и предпринимательства Шадринского государственного педагогического института, Ишимского государственного педагогического института, учителя технологии школ №1,4, 8, 9 г. Шадринска. Всего 250 человек	Изучение современного состояния исследуемой проблемы	Анкетирование, беседы, наблюдения, анализ документов и литературы.
Поисковый	2001-2002 гг.	Студенты 2-3 курсов факультета технологии и предпринимательства Шадринского государственного педагогического института Всего 115 человек	Изучение возможных путей, средств осуществления профессиональной направленности общетехнической подготовки, разработка методики	Эксперименталь-ное преподавание, экспертные оценки, Тестирование, наблюдение.
Продолжение таблицы 3
1	2	3	4	5
Формирующий	2002-2004 гг.	Студенты 2 курса факультета технологии и предпринимательства Шадринского государственного педагогического института Ишимского государственного педагогического института, Курганского государственного университета Всего 100 человек	Проверка обеспечения соответствия общетехнической подготовки требованиям профессиональной деятельности будущих учителей технологии посредством разработанной методики	Эксперименталь-ное преподавание, экспертные оценки, тестирование, наблюдение, методы математической статистики
Контрольный	2004-2005 гг.	Студенты 2 курса факультета технологии и предпринимательства Шадринского государственного педагогического института Всего 30 человек	Подтверждение гипотезы исследование	Эксперименталь-ное преподавание, тестирование, наблюдение, анкетирование

В ходе эксперимента нами были рассмотрены оценки по дисциплинам прикладной механики, методики преподавания технологии в документах студентов 2-5 курсов факультетов технологии и предпринимательства Шадринского государственного педагогического института, Ишимского государственного педагогического института, Курганского государственного университета; изучены курсовые и дипломные работы; проведено анкетирование среди 153 студентов, 15 преподавателей методики преподавания технологии и спецдисциплин, 25 учителей технологии школ города Шадринска. Было проведено 86 практических занятий по прикладной механике со студентами 2-3 курсов Шадринского педагогического института по предложенной методике профессионально ориентированной подготовки, а также 21 урок технологии в 5-7 классах средней общеобразовательной школы.

Студенты, обучавшиеся в 2000-2002 гг. (когда происходило определение оптимального содержания, форм и методов обучения общетехническим дисциплинам с учетом требования профессионализации), являлись контрольной группой. Студенты, обучавшиеся в 2002-2005 гг., являлись экспериментальной. В их обучение был введен профессионально-ориентированный учебно-методический комплекс по прикладной механике. В течение всего периода проведения эксперимента занятия в Шадринском государственном педагогическом институте проводились диссертантом лично. Кроме того, на факультете сохранялся постоянный преподавательский состав. Во всех экспериментальных группах 50-55% студентов успевают на «4» и «5», а средний балл составляет примерно «4». Несмотря на то, что в 2002 году был введен новый учебный план, последовательность изучения курсов прикладной механики, педагогики и методики преподавания технологии осталась неизменной. Таким образом, исходные условия для обучения студентов разных лет можно считать одинаковыми и возможно сравнение экспериментальных данных между собой.

Полноту соответствия разработанной методики профессионально- ориентированной общетехнической подготовки студентов педвузов будущей профессиональной деятельности учителя технологии мы оцениваем по следующим показателям:

- качественному уровню сформированности теоретических знаний по предмету;

- уровню сформированности умений решать задачи по прикладной механике;

- уровню сформированности методических умений;

- уровню мотивационно-ценностного отношения к профессиональной деятельности;

- затруднениям, испытываемыми студентами в период прохождения педагогической практики.

На первом этапе экспериментальной работы было изучено состояние общетехнической и методической подготовки студентов. Нами проводились контрольные работы и применялись тестовые задания с целью оценить уровень предметной и методической подготовки будущих учителей технологии, а также анкеты и анализ курсовых и дипломных работ для выявления затруднений, которые испытывают студенты в профессиональной деятельности.

Из анализа результатов контрольных работ и тестов, проводимых в контрольных группах, выявлено, что вопросы, связанным с практическим использованием в технике, студенты осваивают лучше, чем те, знание которых напрямую не используются в курсе «Технологии», применение которых в будущей профессиональной деятельности учителя технологии студенты не видят. Во время изучения прикладной механики отмечается, что предметные знания являются сложными для освоения (реакции связей - 33%, кинематика механизмов передач - 35% и рычажных механизмов - 64%, прочность при различных деформациях - 42%, устойчивость - 73%; усталость - 57%), а производимые расчеты являются ненужными для учителя технологии (35% юношей и 92% девушек). После прохождения педагогической практики студенты понимают, что знания прикладной механики необходимы для преподавания в школе (86% юношей и 64% девушек), но восстанавливать пробелы по этим предметам им приходится уже самостоятельно.

Анализ результатов анкетирования показал, что особые трудности у студентов в период прохождения педагогической практики вызывают при прогнозировании результатов учебной деятельности и затруднений учащихся (68%), при работе с понятиями на уроке (47%), при подборе дидактического материала и наглядных средств обучения (43%), при оценке знаний, умений и навыков учащихся (40%), при выборе методов обучения и методических приемов (37%), при постановке целей и задач урока (30%), при организации и проведении самостоятельной работы (30%), при объяснении теоретического материала (25%), при отборе содержания урока и определении его структуры (17%). Примерно такие же результаты получены в исследованиях В.И. Земцовой, Л.К.Патрушевой [80, 122]. Это говорит о том, что прослеживается закономерность в методической подготовке студентов независимо от выпускающего вуза.

Неоспоримым является тот факт, что для формирования некоторых из перечисленных знаний и умений необходим определенный педагогический опыт. Тем не менее, в процессе обучения в вузе целесообразно предусматривать работу по преодолению и предупреждению трудностей в методической деятельности [41, 51, 60, 72, 77, 79, 82, 88, и др.].

Экзамены по методике обучения технологии от 50% до 70 % студентов сдают на «хорошо» и «отлично». Однако данный факт свидетельствует лишь о достаточном уровне теоретической подготовленности к методической деятельности. Полученные данные анкетирования и тестирования студентов 2-5 курсов, контрольных работ, наблюдения позволили сделать вывод о том, что при изучении общетехнических дисциплин недостаточно реализуется принцип профессиональной направленности подготовки будущего учителя. Это отрицательно влияет на уровень освоения, как предметных знаний, так и формирования методических умений, что отражается в низкой успеваемости, преобладании внешней мотивации, частых затруднениях во время прохождения педагогической практики, а также при написании курсовых и дипломных работ. Описанные результаты констатирующего эксперимента показывают, что существует несоответствие между требованиями, предъявляемыми к качеству профессиональной подготовки будущего учителя технологии (предметной и методической) и реальным уровнем подготовки студентов. Пути совершенствования подготовки будущих учителей технологии при изучении дисциплин общетехнического цикла нами представляются в следующих направлениях:

- необходимо установить межпредметные связи между дисциплинами предметной и методической подготовки;

- уточнить и скорректировать содержание общетехнической подготовки в соответствие с принципом профессиональной направленности обучения;

- разработать профессионально-ориентированные задачи по общетехническим дисциплинам и методику их применения на, практических занятиях и в системе лабораторных работ.

На следующих этапах эксперимента учитывались вышеназванные недостатки, проводились мероприятия по совершенствованию общетехнической подготовки студентов, сравнивались уровни предметных и методических знаний и умений студентов последующих экспериментальных групп с контрольными.

3.2 Результаты экспериментальной работы и их педагогическая интерпретация

Экспериментальное обучение по предлагаемой методике профессионально-ориентированной подготовки в процессе решения задач по прикладной механике на практических и лабораторных занятиях проводилось в течение 3 лет. Данные группы студентов (2002-2003 уч.год, 2003-2004 уч.год. 2004-2005 уч.год) являются экспериментальными.

В ходе экспериментальной проверки методики профессионально-ориентированной подготовки студентов факультета технологии и предпринимательства в процессе обучения решению задач по общетехническим дисциплинам была проведена следующая работа:

- определены уровни сформированности теоретических знаний и умений по предмету;

- оценено влияние работы по формированию общедидактических и частнометодических умений на занятиях по общетехническим дисциплинам (прикладной механике) на уровень методической подготовки будущих учителей технологии,

- проверено изменение мотивационно-ценностного отношения к изучению общетехнических дисциплин в педагогическом вузе.

Критерии выделения уровней сформированности умений решать задачи и методических умений представлены в таблицах 4 и 5.

Таблица 4. Уровни сформированности умения решать задачи

Уровень	Характеристика уровня
1	2
Первый	Овладение отдельными операциями по решению задачи, выполнение простейших расчетов по формулам, решение задачи по образцу, Соответствует первому уровню деятельности по В.П.Беспалько.
Второй	Овладение совокупностью операций, отдельными действиями, составление простейших технических расчетов, решение задач по алгоритму. Соответствует второму уровню деятельности по В.П.Беспалько.
Третий	Овладение полным содержанием действий, решение частично-поисковых задач, характеризующихся самостоятельным поиском, рассуждениями, доказательствами. Соответствует третьему уровню деятельности по В.П.Беспалько.

Для определения уровня сформированности знаний и умений по предмету проводилась экспериментальная проверка усвоения теоретических знаний. В настоящее время в системе профессионального образования общепризнанным и целесообразным подходом при оценке качества обучения является уровневая модель усвоения знаний и структуры деятельности, предложенная академиком В.П. Беспалько [25,26,27].

Таблица 5. Уровни сформированности методических умений

Уровень	Характеристика уровня
Первый	Цель выполнения действия осознается недостаточно, знания о структуре и способах выполнения действия обрывочны, при выполнении действий используется метод проб и ошибок, осуществление переноса в новую ситуацию отсутствует, самоанализ результатов отсутствует.
Второй	Цель выполнения действия осознается, знания о структуре умения и способах выполнения действия сформированы, в выполнении действий иногда присутствуют ошибки, осуществляются попытки переноса в новую ситуацию, самоанализ отсутствует.
Третий	Цели выполнения действия осознаются, действия выполняются без ошибок, осуществляется перенос в новую ситуацию, осуществляются попытки самоанализа.

В модели выделены 4 уровня:

I уровень деятельности характеризуется тем, что человек способен лишь узнавать, опознавать, различать, распознавать объекты изучения в ряду других подобных объектов. Этот уровень усвоения называют - ученическим. Характер деятельности - репродуктивный несамостоятельный.

II уровень деятельности - характерен действиями по воспроизведению информации об объекте изучения, его свойствах, особенностях, характеристиках на уровне памяти или уровне понимания. Этот уровень условно называют алгоритмическим. Характер деятельности - репродуктивный самостоятельный.

III уровень деятельности - характеризуется степенью овладения умениями применять, усвоенную информацию, на практике. Деятельность данного уровня связана с решением задач на основе использования усвоенного образца. Данный уровень называется - эвристический.

IV уровень - творческий, происходит произвольный отход от сложившихся установок, деятельность приобретает гибкий и поисковый характер, что позволяет легко ориентироваться и принимать решения в творческих ситуациях.

Приведенные четыре возможных вида деятельности составляют иерархию уровней, характеризующих последовательность овладения опытом и меру продвижения в усвоении содержания предмета. Сказанное является главным исходным положением для формулировки критериев усвоения.

Принятая в практике пятибалльная шкала оценок не является объективным измерителем усвоения знаний, т.к. «не отражает объективных характеристик структуры изучаемого предмета и тех психофизических качеств обучаемого, которые он приобретает в итоге обучения» [26]. Пятибалльная шкала неудобна в тех случаях, когда обучаемый в соответствии с целями учебного процесса усваивает каждую часть изучаемого материала темы на другом уровне, например часть на II, часть на III и часть на IV уровнях. В связи с этим В.П. Беспалько предлагает использовать двенадцатибальную шкалу оценок, которая дает возможность достаточно точно и определенно характеризовать успешность обучения по любому предмету.

Учитывая все вышеизложенные положения методики диагностики качества обучения В.П. Беспалько, нами была организована экспериментальная работа по проверке выдвинутой гипотезы следующим образом.

Для оценки результатов предметной подготовки были разработаны тесты и контрольные задания, представляющие собой последовательную серию вопросов-задач по возрастающей шкале уровней. Предлагаемые в тестах контрольные задания продуманы с особой тщательностью и позволяют не только выявить усвоение репродуктивных знаний, умений и навыков, но и оценить степень их развития, а также творческого применения в процессе решения профессионально ориентированных задач.

В своем исследовании мы учитываем три уровня. В отличие от указанной выше методики не оцениваем IV уровень - творческий (считая его более сложным для достижения в условиях предметной подготовки и более характерным непосредственно при выполнении курсового проекта по деталям машин, а также технологического проекта в рамках изучения дисциплины «Основы творческо-конструкторской деятельности»).

Показателем качества усвоения излагаемого материала является коэффициент усвоения (Ку)

,

где: Р - количество правильно выполненных операций;

N - общее число необходимых для решения задачи операций.

В качестве критической величины принято значение Ку=0,7.

В конце изучения каждого раздела проводился контрольный срез посредством тестов. Результаты эксперимента в табл. 6-7 и на рис. 3-4.

2002-2003 уч.г. 2003-2004 уч.г.

2004-2005 уч.г.

Рис. 3. Уровни сформированности умений решать задачу по разделам прикладной механики

2002-2003 уч.г. 2003-2004 уч.г.

2004-2005 уч.г.

Рис. 4. Уровни методической подготовки студентов во время проведения экспериментальной работы

Таблица 6. Уровни сформированности умения решать задачи по общетехническим дисциплинам

Раздел курса прикладной механики	Уч год	1 уровень	2 уровень	3 уровень
1	2	3	4	5
Теоретическая механика	2002- 2003	11%	45%	44%
	2003- 2004	19%	43%	38%
	2004- 2005	15%	36%	49%
Сопротивление материалов	2002- 2003	6%	42%	52%
	2003- 2004	10%	45%	45%
	2004- 2005	7%	37%	56%
Теория механизмов и машин	2002- 2003	8%	29%	63%
	2003- 2004	13%	29%	58%
	2004- 2005	6%	25%	69%

Первый год эксперимента (2002-2003) - констатирующий этап. Во второй год эксперимента (2003-2004) в процессе обучения использовалась целенаправленная работа по применению профессионально-ориентированных задач. В третий год эксперимента (2004-2005) были учтены и исправлены недостатки, и как следствие, итоги тестирования третьего экспериментального года демонстрируют более высокие показатели.

Если оценивать стабильность результатов по всем разделам курса, охваченных экспериментом, то можно отметить снижение показателей тестирования по разделу «Теория механизмов и машин». Данный факт объясняется сложностью дисциплины и то, что она использует инженерные методы расчета механизмов. В остальных случаях демонстрируется положительная динамика от темы к теме.

Обобщенные данные на начало и окончание эксперимента представлены на рисунке 5.



Рис. 5. Показатели сформированности предметных умений решать задачи по общетехническим дисциплинам в результате экспериментального обучения студентов

Таблица 7. Уровни сформированности методических умений

Раздел курса прикладной механики	Уч. год	1 уровень	2 уровень	3 уровень
1	2	3	4	5
Теоретическая механика	2002-2003	74%	22%	4%
	2003-2004	79%	19%	2%
	2004-2005	68%	27%	5%
Сопротивление материалов	2002-2003	52%	29%	19%
	2003-2004	58%	27%	15%
	2004-2005	49%	29%	22%
Теория механизмов и машин	2002-2003	33%	32%	35%
	2003-2004	36%	36%	28%
	2004-2005	28%	32%	40%

Поскольку одними из формируемых у студентов умений являются методическими, то в полной мере проверить их степень сформированности можно было только во время прохождения педагогической практики в школе. Экспериментальная выборка была составлена из студентов 4-5 курса, прошедших экспериментальное обучение в 2002-2003 уч. году. При определении уровня сформированности методических умений использовались наблюдение, беседа с учителями технологии школ города и методистами по практике, анализ уроков, проведенных студентами с использованием разработанных нами задач для учащихся средней общеобразовательной школы. Кроме уровня сформированности методических умений была проведена оценка качественного освоения знаний по предмету. Полученные результаты представлены на рисунках 6,7.

Рис. 6. Результаты тестовой проверки качественного усвоения теоретического материала по разделам прикладной механики

Рис. 7. Уровни сформированности методических умений

Из представленных рисунков 3-7 наглядно видно, что в результате профессионально ориентированной подготовки по прикладной механике повышается уровень предметных знаний и умений. Если по теоретической механике уровень знаний примерно одинаков - 66,2% в контрольной группе и 64,3 % в экспериментальной, то уже при изучении сопротивления материалов - соответственно 70,6% и 78,7%, при изучении теории механизмов и машин - 68,6% и 85,3%.

Большой разрыв в качественной подготовке по разделу «теория механизмов и машин» объясняется наибольшими возможностями курса для профессионализации. Поэтому в контрольной группе результаты тестирования оказались несколько ниже, чем в экспериментальной, где обучение строилось на профессионально значимом материале.

Нами были проанализированы также затруднения студентов во время прохождения педагогической практики и при написании курсовой работы по методике преподавания технологии. В результате мы пришли к выводу, что методическая подготовка студентов в процессе решения задач по общетехническим дисциплинам способствует повышению качества курсовых работ, а также снижает уровень затруднений в методической деятельности.

Для изучения мотивационно-ценностного отношения к изучению общетехнических дисциплин мы проводили анкетирование. Мотивы действительной профессионально-педагогической деятельности невысоки: учусь, потому что нравится профессия учителя (12%), чтобы получить высшее образование (50%), потому что так хотят родители (10%). Интерес к изучаемым предметам общетехнического цикла также невысок (изучаю дисциплины, потому что они мне интересны - 32%, потому что требуют преподаватели - 57%, не изучаю - 3%, не знаю - 5%, другое - 3%). При этом 35% юношей и 92% девушек не видят применения общетехнических знаний в будущей профессиональной деятельности учителя технологии. После внедрения методики профессионально ориентированного обучения большинство студентов (75%) отмечают, что понимают важность изучения общетехнических дисциплин, видят их применение в будущей профессиональной деятельности, изучают предметы с бульшим интересом и более добросовестно выполняют задания преподавателя.

Студентам также была предложена анкета для оценки влияния профессионально ориентированной подготовки на уровень предметных и методических знаний. Ответы распределились следующим образом:

- заинтересовала ли работа с методическими зданиями на занятиях по прикладной механике - да - 92%, не заинтересовала - 8%;

- при решении задач студенты ставят целью - приобрести знания по предмету, закрепить материал на практике - 60%; закрепить знания по предмету и овладеть элементами методической деятельности - 40%;

- выполнение методических заданий способствует лучшему пониманию и усвоению курса прикладной механики - 86%, мешает - 6%, не влияет на качество предметной подготовки - 8%;

- появилось ли у вас желание самостоятельно формулировать и решать методические задания при работе материалом других дисциплин - да - 64%, нет - 32%, не знаю - 4% .

Эксперты (учителя технологии школ города Шадринска, преподаватели педагогики, методики преподавания технологии, общетехнических дисциплин Шадринского педагогического института) отмечают, что введение методических заданий при решении задач и построение практических и лабораторных занятий на профессионально значимом материале способствует:

- лучшему формированию методических знаний и умений студентов,

- более осознанному освоению дисциплин методической подготовки,

- повышению качества теоретических и практических знаний, умений, навыков по предмету,

- снижению затруднений студентов во время педагогической практики при преподавании раздела «машиноведение».

Полученные результаты экспериментальной проверки подтверждают гипотезу исследования о соответствии профессионально ориентированной общетехнической подготовке студентов требованиям будущей профессиональной деятельности учителя.

Перечисленные выводы являются основанием для утверждения, что предлагаемая нами модель в заданных исследованием условиях позволяет значительно повысить качество усвоения предметных знаний, способствует подготовке студентов к более осознанному восприятию курсов методических дисциплин, а также готовит к осуществлению продуктивной методической деятельности в процессе прохождения педагогической практики.

Выводы по третьей главе

Экспериментальная проверки методики профессионально ориентированной подготовки студентов факультетов технологии и предпринимательства показала, что полученные результаты экспериментальной проверки подтверждают гипотезу исследования:

1. Применение технических задач, сконструированных на профессионально значимом материале, способствует повышению уровня знаний и умений по предмету, а также мотивации у студентов к изучению общетехнических дисциплин.

2. Выполнение заданий, направленных на формирование общедидактических и частнометодических знаний и умений студентов способствует лучшему усвоению методических знаний при изучении курса методики преподавания технологии, снижает затруднения студентов во время педагогической практики, способствует лучшей адаптации к будущей профессиональной деятельности учителя технологии.

Заключение

Проведенное диссертационное исследование позволяет выделить следующие результаты:

Раскрыта сущность проблемы обеспечения профессиональной направленности общетехнической подготовки студентов факультетов технологии и предпринимательства педвузов.

Определены основные профессиональные задачи учителя технологии по использованию технических задач на уроках и в проектной деятельности с учащимися.

Разработана методика реализации условий профессионально ориентированной подготовки студентов в процессе работы над задачей по общетехническим дисциплинам на практических и лабораторных занятиях в педвузе.

Выделены общедидактический и частнометодический компоненты, формирование которых можно реализовать в процессе решения задач по общетехническим дисциплинам.

Разработаны профессионально ориентированные задачи по прикладной механике для практических занятий, технические задачи для использования на лабораторных работах, а также задачи для использования на уроках технологии и при реализации проектного метода.

Разработаны методические задания для студентов (на составление технических задач для применения на уроках в и проектной деятельности учащихся, на определение затруднений и ошибок школьников при решении данных задач, на переформулирование задач и заданий, используемых в работе со школьниками).

Подготовлены методические рекомендации по формированию общеметодических и частнометодических умений студентов в процессе работы над задачей по общетехническим дисциплинам.

Предлагаемая методика обучения решению профессионально ориентированных задач на занятиях по общетехническим дисциплинам была апробирована в процесс обучения в Шадринском государственном педагогическом институте, Ишимском государственном педагогическом институте, Мишкинском педучилище Курганской области.