Теоретико-методичні засади графічної підготовки майбутніх фахівців технічних спеціальностей засобами інформаційних технологій

Рис. 3 Структура інтерактивного комплексу графічної підготовки студентів у ВНЗ

Сучасний рівень графічної підготовки майбутніх технічних фахівців вимагає наявності спеціально обладнаних персональними комп'ютерами із ліцензійним програмним забезпеченням, плотерами, принтерами, проекційною технікою аудиторій.

З'ясовано, що інтерактивний комплекс виступає внутрішнім компонентом педагогічної технології інформаційно-комунікаційного забезпечення графічної підготовки студентів технічних спеціальностей у вищій школі і його використання в навчальному процесі змінює співвідношення методів, форм, засобів навчання, весь методичний апарат, а це водночас змінює обсяг і зміст навчального матеріалу.

Доведено й обґрунтовано, що запропонована методика наскрізної графічної підготовки передбачає формування графічних знань, умінь і навичок майбутніх технічних фахівців у ієрархічній послідовності, а саме:

- адаптацію студентів в умовах, близьких до виробничих;

- усвідомлення місця графічних знань, умінь і навичок у загальній структурі професійної підготовки;

- вивчення конструкцій і механізмів за спеціальністю;

- формування творчого мислення майбутніх фахівців (включення до базової графічної підготовки задач на конструювання засобами САПР);

- запровадження програмного забезпечення навчального призначення;

- формування здатності до самоосвіти, умінь працювати в інформаційному середовищі (САПР);

- створення умов для ефективної наскрізної графічної підготовки з першого і до останнього курсу.

Передбачувані результати процесу оновлення графічної підготовки в ході експерименту підтверджено: відходження від застарілої концепції підготовки з орієнтацією на вузький прагматизм, і запровадження концепції різнобічної підготовки майбутніх фахівців; створення навчального процесу, який би відображав у своєму змісті сутність сучасних проблем; орієнтація на формування освіченої, гармонійно розвиненої особистості, здатної до постійного оновлення знань, високої професійної компетентності та мобільності; реалізація культурологічного аспекту підготовки майбутніх фахівців; формування нової генерації фахівців технічного спрямування, які поряд з глибокими фундаментальними і спеціальними знаннями здатні до саморозвитку, інноваційної діяльності, професійної майстерності тощо. Акцент у графічній підготовці переноситься на розвиток творчого потенціалу особистості, що утворює центр, який об'єднує знання, уміння і навички.

Інформаційні технології відкрили шлях новим методам подання навчального матеріалу, замінили застарілі технічні засоби навчання. Враховуючи реальні можливості інформатизації освітнього середовища та його вплив на методичну систему графічної підготовки, першочерговими виступають фактори, ефективність яких значно підсилюється інформаційними засобами навчання. Серед них найвагомішими є: набуття професійних знань, умінь і навичок; розвиток мотивації, пошукової діяльності, мислення та розумових прийомів; уміння працювати з інформаційним програмним забезпеченням тощо.

Обґрунтована доцільність модернізації дидактичних засобів графічної підготовки. Доведено, що в умовах раціонального поєднання організаційних форм навчання на основі інформаційних технологій підвищується ефективність графічної підготовки, зокрема унаочнення навчального матеріалу, коло графічних задач і вправ, а також дослідницька робота.

Доведено, що успішне вирішення поставлених завдань можливе тільки за умови вдалого вибору наочного дидактичного забезпечення на всіх етапах графічної підготовки. Інженерне спрямування інтелектуальних комп'ютерних засобів дозволяє використовувати їх універсальну функціональність як на лекціях, практичних заняттях, так і під час самопідготовки. Зорове сприйняття динамічних електронних зображень геометричних, технічних чи будь-яких інших об'єктів створює у студентів адекватні реальні уявлення про об'єкт, який вивчається.

Поява в навчальному процесі спеціалізованих програмних засобів САПР дозволила по-новому поглянути на функції робочого зошита і його особливості. Вперше розроблено інтерактивний робочий зошит з курсу «Нарисна геометрія, інженерна і комп'ютерна графіка», який має значні переваги, порівняно з традиційним, зокрема: динамічність, яка дозволяє організувати нетрадиційну діяльність студентів з графічними об'єктами, поєднуючи традиційні методи графічних побудов з комп'ютерною графікою; працюючи з інтерактивним робочим зошитом, студент поряд з образним мисленням підключає «міркування руками», при цьому значно зростає мотивація до отримання графічних знань, набуття умінь і навичок.

Експериментально доведено, що основою практичної підготовки із застосуванням інтерактивного робочого зошита є розв'язання графічних задач, які сприяють не тільки закріпленню теоретичного матеріалу, набуттю умінь практичного застосування теоретичних знань, поглибленню знань, умінь і навичок, але й розширюють кругозір студентів, розвивають логічне мислення, просторову уяву і просторове мислення, приводять їх у систему. В результаті здійснюється підготовка студентів до кваліфікованого самостійного виконання розрахунково-графічних робіт як традиційними методами, так і за допомогою графічних комп'ютерних програм. Для створення інтерактивного робочого зошита нами використана графічна програма КОМПАС.

Помічено, що найбільш ефективне засвоєння знань спостерігається при технологічному поєднані подання навчального матеріалу із процедурою контролю його засвоєння студентами та уточнення цих знань.

Автоматизуючи процедури контролю, ми намагались не тільки позбутися недоліків, які має традиційний контроль знань (тривалість процесу, локальність результату, суб'єктивність оцінки знань тощо), але й створити умови, за яких можлива реалізація у ході інформаційно-комп'ютерного тестування навчання творчих операцій, розширення можливостей діагностики знань великих груп студентів, зменшення часу контролю із збереженням і розширенням його обсягу, підвищенням точності результатів. У ході експериментального дослідження значна увага приділялась розробці тестових завдань. Так, тест-контроль має три рівні: перший - репродуктивний (рівень знань 0,6; рівень складності завдань - 0,5); другий рівень - проблемно-пошуковий (рівень знань - 0,8; рівень складності завдань - 1,0); третій - творчо-пошуковий (рівень знань - 1,0; рівень складності завдань - 1,25). Доведено, що графічні знання, уміння і навички мають ієрархічну послідовність розвитку за всіма рівнями, виходячи з базової підготовленості студентів; вони продовжують розвиватись впродовж всієї професійної підготовки у вищому навчальному закладі (якість графічної підготовки студентів на кінець навчального періоду значно зростає і становить 92% порівняно з початковим рівнем - 20%. З'ясовано, що реалізація відповідної технології навчання (рис. 4) з обґрунтованим використанням комп'ютерного навчально-методичного комплексу з інтерактивним інтерфейсом може дати якісно новий ефект у графічній підготовці майбутніх технічних фахівців (інтерактивний комплекс розміщено на сайті університету, кафедри і на електронних носіях). У ході експериментального дослідження доведено: інформаційно-комунікаційні засоби дають змогу поєднати високі обчислювальні можливості в дослідженні різноманітних функціональних залежностей із графічним поданням інформації, що сприяє розвитку геометричної інтуїції, графічних навичок, евристичної діяльності, а також сприяє врахуванню індивідуальних здібностей і можливостей студентів; засоби інформаційних технологій створюють нову технічну основу для здійснення особистісно орієнтованого та діяльнісно диференційованого навчання, організації індивідуальних і групових форм навчальної роботи на лекціях, під час практичних робіт студентів, дають можливість своєчасно здійснювати контроль успішності студентів, надавати педагогічну підтримку; створюють умови для випереджального навчання тих, хто має здібності та інтерес до графічної діяльності. У четвертому розділі «Організація та результати дослідно-експериментальної роботи» розкрито організацію, зміст і форми педагогічного експерименту, запропоновано аналіз і оцінку результатів дослідження, обґрунтовано та висвітлено перспективи подальшого розвитку педагогічних програмних засобів для графічної підготовки, створених на базі інформаційних технологій. Завдання експериментальної роботи постали з мети та гіпотези дослідження: включали перевірку правильності наших припущень про ефективність графічної підготовки майбутніх технічних фахівців засобами інформаційних технологій.

Рис. 4 Реалізація базової графічної підготовки засобами інформаційних технологій

Дослідження здійснювалось протягом 2003 - 2010 років. До експерименту було залучено викладачів Житомирського державного технологічного університету, Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут», Національного університету біоресурсів і природокористування України, Дрогобицького державного педагогічного університету імені Івана Франка, Вінницького національного аграрного університету, Національного університету водного господарства та природокористування, Житомирського національного агроекологічного університету (загальна кількість студентів - 1100 і 36 викладачів). Базою проведення експериментальної роботи стали студенти факультету інженерної механіки Житомирського державного технологічного університету. Заняття проводили викладачі кафедри технології машинобудування і конструювання технічних систем. Лекційні, практичні заняття проводились із використанням комп'ютерного обладнання і розробленого авторського інтерактивного комплексу (370 студентів і 12 викладачів базової графічної підготовки, професійно орієнтованих і фундаментальних дисциплін).

Основною метою педагогічного експерименту була оцінка ефективності методів, засобів та форм організації графічної підготовки з використанням інформаційних засобів, які забезпечують продуктивне засвоєння графічних знань, формують відповідні уміння і навички; аналіз кількісних і якісних показників навченості студентів у контрольних і експериментальних групах. У розділі подано методику, етапи та наслідки вибору інноваційної технології навчання, яка передбачає переведення практичної діяльності на шлях попереднього проектування і розроблення інформаційно-комунікаційного забезпечення з наступною реалізацією в графічній підготовці на відміну від традиційної методики навчання, яка передбачає проектування технології навчання через технологію співробітництва «студент - викладач».

За розробленою методикою (система критеріїв - рівень повноти засвоєння графічних знань, умінь і навичок, уміння оперувати образами, здійснювати моделювання і конструювання, володіння програмним забезпеченням), а також рівнями опанування базовими графічними знаннями, уміннями і навичками було проведено констатувальний і формувальний експерименти. Результати першого засвідчили, що в середньому лише 3,65% першокурсників експериментальних і контрольних груп показали високий рівень знань; достатній - 17,15%; середній рівень - 43,0%; низький рівень - 36,5%.

Запропонована методика набуття графічних знань, умінь і навичок характеризується виділенням основних етапів: 0) розуміння (нульовий рівень знань); 1) впізнання (повторне сприйняття); 2) відтворення (типові ситуації); 3) застосування (вирішення професійних задач); 4) творчість (моделювання, конструювання).

У ході експериментального дослідження з'ясовано, що головною формою перевірки знань студентів є виконання розрахунково-графічних робіт та їх усний захист. Програмою з базової графічної підготовки передбачена значна кількість обов'язкових графічних робіт, які дозволяють викладачеві контролювати і систематизувати знання студентів програмного матеріалу. Цей вид поточної перевірки графічних знань, умінь і навичок виконує і контрольну, і навчальну функції. Аналіз виконання домашніх, аудиторних розрахунково-графічних робіт і контрольних дає можливість виявити типові помилки, яких припускаються студенти, та намітити шляхи ліквідації недоліків у графічній підготовці як всієї групи, так і кожного студента. У подальшій навчальній діяльності студенти виконують курсові проекти і здійснюють дипломне проектування, до складу яких входить графічна частина. У ході експериментального дослідження уточнено й обґрунтовано вимірники якісної і кількісної оцінки відмінностей технологій навчання, за який прийнято коефіцієнт зменшення помилок у процесі виконання графічних робіт (а також їх усний захист), графічної частини курсового і дипломного проектів, який обчислено за результатами контролю як відношення середньоарифметичної ваги допущених помилок під час виконання розрахунково-графічної роботи на початку експерименту (П₀) до середньоарифметичної ваги помилок на кінець проведення експерименту (П_к). Контроль здійснювався протягом всієї навчальної діяльності студентів у вищому навчальному закладі (період - з І до V курсу включно). Такий підхід до оцінювання знань ми характеризуємо як комплексний. Він дав змогу враховувати обсяг та якість засвоєного матеріалу, стимулювати самостійну роботу студентів, аналізувати графічну підготовку в динаміці, відстежувати вплив інших дисциплін на рівень навченості з графічної підготовки протягом усього освітньо-виховного процесу у ВНЗ. У результаті статистичного дослідження ми одержали матеріали, які характеризують окремі елементи сукупності вибірки. Динаміку змін повноти засвоєння графічних знань, умінь і навичок майбутніми фахівцями наведено у табл. 1, рис. 5, 6 (за початковий рівень знань на першому курсі ми прийняли доуніверситетський рівень знань, на ІІ, ІІІ, ІV, V - кінцевий рівень знань на попередньому курсі).

Таблиця 1 Оцінка якості, міцності та повноти засвоєння знань студентами, % (Е - експериментальна група, К - контрольна група)

Рис. 5 Динаміка змін повноти засвоєння графічних знань студентами експериментальної групи

Рис. 6 Динаміка змін повноти засвоєння графічних знань студентами контрольної групи

Наведені результати є середньостатистичними і одержані протягом усього терміну проведення педагогічного експерименту. Середня вага помилок в експериментальній групі - , у контрольній групі - . Результати контролю рівня знань наведено у табл. 2 і на діаграмі (рис. 7), вони засвідчують значні переваги методики графічної підготовки засобами інформаційних технологій порівняно з традиційною.

Таблиця 2 Коефіцієнт засвоєння знань під час виконання розрахунково-графічних робіт ()

Аналіз наведених даних дозволяє зробити висновок не тільки про кількість студентів, що оволоділи творчо-пошуковим рівнем навченості, але й про підвищення якості знань студентів експериментальної групи порівняно з контрольною, що підтверджує одержаний на основі аналізу середніх балів коефіцієнт зменшення помилок (експериментальна група - 3,5; контрольна група - 2,2) відповідно до умови - .

Рис. 7 Динаміка змін коефіцієнта засвоєння знань за групами помилок

У ході обробки даних використовувались елементи кореляційного аналізу, статистичні критерії (ч² - «хі квадрат» Пірсона). За методикою перевірки гіпотези, за критерієм Пірсона (рівень значущості б=0,05, критичне значення величини ч²_кр = 5,99) на початку експерименту перевірено узгодженість контрольної та експериментальної груп і доведено, що вони належать до однієї генеральної сукупності, оскільки .

Дані проведеного експериментального дослідження свідчать про те, що емпіричне значення критерію експериментальної і контрольної груп збігаються з рівнем значимості 0,05 за умови, що , . Отже, нульова гіпотеза відхиляється. З ймовірністю 0,95 можна стверджувати, що середня кількість студентів, які оволоділи творчо-пошуковим рівнем навченості в контрольній та експериментальній групах, відрізняється не випадково, а це свідчить про високу ефективність запропонованої методики графічної підготовки засобами інформаційних технологій майбутніх фахівців технічних спеціальностей.

Висновки

1. У процесі дослідної роботи проаналізовано і розкрито сутність проектно-конструкторської діяльності на сучасному підприємстві, яка суттєво змінилась у наслідок уведення інформаційних технологій до виробничого процесу. Це викликало до життя концепцію наскрізного циклу проектування і виробництва «від ідеї до виробу». Суть її утому, що комп'ютерні системи і устаткування розглядаються як єдиний інформаційний технологічний процес на всьому проміжку від проектування до вироблення виробу (виготовлення конструкторської, технологічної документації в органічному зв'язку з дизайнерськими розробками, керуванням інженерними даними тощо).

Встановлено, що в своїй професійній діяльності сучасний інженер вже не може обійтися без комп'ютера, функціональні можливості якого залежать від програмного забезпечення, яке використовується. Засоби комп'ютерної графіки дозволяють значно підвищити ефективність інженерно-конструкторської діяльності, сприяють її оптимізації, звільняють час і створюють умови для творчості. В наш час на вітчизняних підприємствах йде активний процес відбору і впровадження інформаційних науково-промислових технологій, насамперед САПР, які потребують кваліфікованого, добре навченого персоналу.

Доведено, що в умовах стрімкої інформатизації виробничих процесів інженерно-конструкторська підготовка майбутнього фахівця не може обмежуватися набором суто спеціальних знань і вмінь, вона має бути зорієнтована на новітні технології та їх динамічні зміни, забезпечувати спроможність випускника до цих змін і здійснювати самостійну інноваційну діяльність, підвищувати свою конкурентоспроможність на ринку праці. У цьому контексті обґрунтовано передумови актуалізації розробки теоретичних і методологічних основ графічної підготовки майбутніх фахівців технічних спеціальностей засобами інформаційних технологій відповідно до процесів, що відбуваються у суспільстві й вищій школі, вимог динамічного ринку праці та швидкої інформатизації сфер освіти та виробництва.

2. Аналіз стану графічної підготовки у вищих технічних навчальних закладах дав змогу зробити такий висновок: у зв'язку з низьким початковим рівнем графічних знань, умінь і навичок базова графічна підготовка у вищих технічних навчальних закладах спрямовується не на розширення і поглиблення знань, а на усунення шкільних прогалин; використання тільки традиційних методів і засобів у графічній підготовці породжує протиріччя між наявним рівнем базових знань, умінь і навичок випускника вищого технічного навчального закладу з тими кардинальними змінами, що відбуваються в освіті, зрушеннями в методах, формах і засобах навчання, а також у виробничій сфері.

Встановлено, що характерним недоліком традиційної методики графічної підготовки майбутніх фахівців є недостатнє забезпечення взаємозв'язку і наступності між ланками графічної підготовки у вищому навчальному закладі.

На основі аналізу проектно-конструкторської діяльності, стандартів освіти з підготовки фахівців інженерного напряму розкрито і обґрунтовано, що формування інженерно-конструкторських знань, умінь і навичок має здійснюватись через міжпредметний зв'язок фундаментальних і професійно орієнтованих дисциплін, які мають суттєвий вплив на розвиток графічних знань, умінь та навичок і навпаки.

Розглянувши загальний стан професійної підготовки майбутніх фахівців технічних спеціальностей, розкрито і обґрунтовано чотири етапи становлення інженерно-конструкторських знань, умінь і навичок у ВНЗ: перший - базова графічна підготовка - це своєрідний «каркас» у підготовці інженерно-технічних фахівців, який створюється під час опанування нарисної геометрії, інженерної і комп'ютерної графіки; другий - розвиток проектно-конструкторських потенційних можливостей, знайомство з науково-дослідною роботою (базова графічна підготовка удосконалюється, поглиблюється, здійснюється міжпредметне інтегрування знань); третій - узагальнення інженерно-конструкторських знань, умінь і навичок (уявне виділення й об'єднання окремих властивостей, що належать певному блоку дисциплін, перехід від окремого до загального); четвертий - науково-дослідна робота (результат реалізації набутих знань, умінь, навичок та інтелекту).

Доведено, що незважаючи на зростання кількості досліджень, присвячених проблемі графічної підготовки в різних вищих навчальних закладах України, відсутні фундаментальні дослідження поетапного формування графічних знань, умінь і навичок майбутніх фахівців технічних спеціальностей засобами інформаційних технологій і створення на їх основі цілісної моделі графічної підготовки, яка забезпечує формування професійних інженерно-конструкторських знань, умінь і навичок, всебічний розвиток особистості.

Уточнено поняття «графічна підготовка», а саме: під графічною підготовкою ми розуміємо спеціально організований педагогічний процес, спрямований на розвиток інженерно-конструкторських знань, умінь і навичок майбутніх технічних фахівців, які б могли ефективно здійснювати професійну діяльність, творчо мислити, свідомо орієнтуватися в інформаційному і науковому просторі, формувати цілісний погляд на сучасні виробничі процеси та техніку не тільки вербально, а й за допомогою креслеників.

Встановлено, що орієнтація на творчий розвиток і самореалізацію особистості в середовищі інформаційних технологій якісно трансформує професійну підготовку майбутніх фахівців.

3. Розкрито і теоретично обґрунтовано дидактичні особливості застосування засобів інформаційних технологій, створених на базі сучасних програмних засобів САПР, що передбачає поєднання дидактичного і технологічного компонентів. Дидактичний охоплює питання, пов'язані зі створенням засобів відповідно до вимог графічної підготовки. А методика їх застосування становить зміст технологічного компоненту. Під інформаційною технологією графічної підготовки ми розуміємо науково обґрунтовану технологію графічної підготовки майбутніх фахівців технічних спеціальностей у ВНЗ, яка спрямована на її оптимізацію і підвищення ефективності, а також основний засіб оновлення матеріально-технічної бази на основі останніх досягнень науки і техніки, використання освітнього порталу навчального закладу.

Виділено основні функції засобів інформаційних технологій: техніко-педагогічна (навчальні програмні засоби спрямовуються на керування, діагностику, моделювання, експертизу, консультацію тощо); дидактична - (комп'ютер як тренажер, репетитор, асистент, як устрій, який моделює певні ситуації; комп'ютер як засіб, який виконує функції оперативного оновлення навчальної інформації, отримання оперативної інформації про індивідуальні особливості студентів; комп'ютер як засіб корекції, контролю й оцінки їх діяльності, її активізації і стимулювання, а також як набір інструментів для виконання креслеників).

Доведено, що нові засоби наочності, розроблені на базі сучасних програмних засобів, і комплексне їх використання сприяють ефективній графічній підготовці, підсилюють когнітивну функцію наочності, активізують графічно-пізнавальну діяльність.

4. Розроблено і теоретично обґрунтовано модель графічної підготовки майбутніх фахівців технічних спеціальностей засобами інформаційних технологій у вищих навчальних закладах, яка базується на концептуальних положеннях інформатизації графічної підготовки; положеннях комплексного підходу до використання змісту, методів, засобів і форм навчання та індивідуального підходу, який забезпечує всебічний розвиток майбутніх фахівців технічних спеціальностей у галузі інженерно-конструкторської діяльності засобами САПР та їх поетапне формування відповідно до можливостей, здібностей та навчальних досягнень кожного студента. Графічна підготовка засобами інформаційних технологій у вищих навчальних закладах розглядається як цілісна інженерно-конструкторська підготовка, провідними принципами якої виступають особистісно орієнтований та діяльнісно диференційований підходи, органічне поєднання традиційних та інформаційно-комунікаційних методів і засобів графічної підготовки; головним системо-утворювальним фактором такої підготовки є цілісність та взаємозалежність усіх складових професійної підготовки, що забезпечується засобами інформаційних технологій за принципом взаємного доповнення; важливою складовою графічної підготовки засобами інформаційних технологій є система принципів, які відносяться до цілей і змісту, відображають її міжпредметну інтегрованість, розкривають особливості її поетапного удосконалення, характеризують самостійну позааудиторну навчально-пізнавальну діяльність майбутніх фахівців.

До моделі графічної підготовки майбутніх фахівців технічних спеціальностей засобами інформаційних технологій у ВНЗ ми вважаємо доцільним включити: 1) цілі графічної підготовки студентів і викладачів як суб'єктів графічної підготовки, спрямованої на формування майбутнього фахівця, особистість; 2) зміст графічної підготовки, тобто знання, уміння і навички сучасної базової графічної підготовки, основи автоматизованого проектування; 3) суб'єкти графічної підготовки - студенти і викладачі; 4) педагогічні принципи і закономірності - систему апробованих правил і нормативів пізнання і практичного застосування закономірностей освітнього процесу графічної підготовки в умовах інформаційних технологій; 5) організаційно-педагогічне і методичне забезпечення, створене на базі сучасних САПР: методи і прийоми організації базової графічної підготовки та інженерно-конструкторської діяльності, яка проявляється у різних формах професійного навчання; адекватні інформаційно-комунікаційні засоби; використання проектно-конструкторських інформаційних технологій; 6) педагогічний процес, який є шляхом організації цілеспрямованого відбору і використання зовнішніх факторів розвитку студентів як особистості.

5. Розроблено і впроваджено у педагогічну практику організаційно-методичні підходи проектування і створення засобів інформаційних технологій для графічної підготовки (на прикладі базової графічної підготовки), які ввійшли до комп'ютерного навчально-методичного комплексу з інтерактивним інтерфейсом (інтерактивний комплекс) і рекомендації щодо реалізації методики графічної підготовки майбутніх фахівців засобами інформаційних технологій. Інтерактивний комплекс включає комп'ютерно-орієнтовану (інформаційно-комунікаційне середовище САПР, а саме: інформаційно-комунікаційні засоби, розміщені в комп'ютерному класі, програмне забезпечення комп'ютерної графіки, електронні довідники професійного спрямування, відеоролики і таке інше) і технічну складову (персональні комп'ютери з ліцензійним програмним забезпеченням, плотери, принтери, проекційна техніка тощо). Нами виділено основні етапи підготовки інтерактивного комплексу: підготовка чорнового варіанту (корисно мати посібник з курсу лекцій, який у подальшому може бути радикально переробленим) тексту курсу з конкретної дисципліни; добір ілюстративного і довідникового матеріалу; написання сценарію до окремих блоків інтерактивного комплексу (анімаційних фрагментів, відеофрагментів, програм з реалізації комп'ютерного моделювання, блоків перевірки знань тощо). Паралельно розробляються різноманітні варіанти подання навчального матеріалу (як за формою, так і змістом); «сценарій» взаємодії окремих частин інтерактивного комплексу (на основі раціональної структури електронного навчального посібника і досконало обміркованої послідовності виконання вправ, графічних робіт, організації можливих перехресних посилань тощо); реалізація складових частин інтерактивного комплексу на комп'ютері.

Встановлено, що основою для проектування і створення інформаційно-комунікаційних засобів є педагогічна технологія графічної підготовки, яка передбачає гармонійне поєднання засобів традиційних та інформаційних технологій, методів графічної підготовки з активною співпрацею викладачів і студентів. Розкрито, що навчальна інформаційна технологія графічної підготовки повинна бути науково обґрунтована, спиратися на принципи педагогіки, при цьому вирішальним чинником має бути те, що педагог залишається головною фігурою в навчальному процесі, а комп'ютер виступає у ролі інструментарію. Інтерактивний комплекс виступає внутрішнім компонентом за без-печення графічної підготовки студентів у ВНЗ засобами інформаційних технологій.

6. Розроблено та експериментально перевірено методику графічної підготовки майбутніх фахівців технічних спеціальностей засобами інформаційних технологій, яка відображає комплекс взаємозв'язаних компонентів (цілі і зміст графічної підготовки; суб'єктів графічної підготовки, педагогічні принципи і закономірності; організаційно-педагогічне і методичне забезпечення; педагогічний процес). Методика графічної підготовки у вищому навчальному закладі реалізується послідовно (на кожному етапі реалізується своє специфічне завдання, формуються вимоги для досягнення як проміжної, так і кінцевої мети). Запропонована методика графічної підготовки засобами інформаційних технологій ґрунтується на визнанні пріоритетів особистісного розвитку майбутнього фахівця, його потреб, мотивів, мети, здібностей, індивідуально-психологічних особливостей. Особистісно орієнтований, діяльнісно диференційований підходи нами розглядаються як такі, що базуються на врахуванні особистісних якостей майбутнього фахівця, які дозволяють сприймати індивідуалізацію та диференціацію графічної підготовки не як ізольовані одне від одного процеси, а як систему, спрямовану на особистість студента з характерними тільки для нього рисами, формування майбутнього фахівця, конкурентоспроможного на ринку праці.

Встановлено, що методи графічної підготовки у вищому навчальному закладі спрямовані не лише на передачу і сприймання графічних знань, умінь і навичок, а й на проникнення у процес розвитку науки, розкриття її методологічної основи. Вплив інформаційно-комунікаційних засобів на процес пізнання залежить від обраної моделі і дидактичних засобів графічної підготовки. Спостерігається взаємний вплив традиційної методики графічної підготовки на методику із застосуванням засобів інформаційних технологій.

У ході дослідження виявлено і обґрунтовано організаційно-методичні підходи активізації пізнавальної графічної підготовки студентів засобами інформаційних технологій, розроблено комплекс завдань. Доведено, що активізація графічної підготовки майбутніх технічних фахівців засобами інформаційних технологій в контексті реалізації системно-комплексного, диференційованого, діяльнісного, особистісно орієнтованого підходів сприяє індивідуалізації навчання, розширенню його змісту, підвищенню його інтенсифікації і результативності; розвитку особистості й, насамперед, розвитку логіки, просторового, технічного і креативного мислення, інженерно-технічної культури; формує вміння встановлювати причиново-наслідкові зв'язки, обґрунтовувати, моделювати, конструювати тощо.

Експериментально перевірено ефективність розробленої методики навчання графічних дисциплін майбутніх технічних фахівців у вищих навчальних закладах засобами інформаційних технологій (коефіцієнт ефективності за традиційною методикою навчання - 17,31, із використанням засобів інформаційних технологій - 22,23).

Експериментальні дані дослідження підтверджують, що використання інтерактивного комплексу сприяє: удосконаленню процесу навчання студентів технічних вищих навчальних закладів в умовах стрімкої інформатизації і комп'ютеризації професійної діяльності і графічної підготовки майбутніх фахівців; підвищенню ефективності професійної підготовки студентів технічних навчальних закладів, впливаючи на рівень інженерно-конструкторських знань, умінь і навичок майбутніх фахівців відповідно до сучасних кваліфікаційних вимог, які висуваються суспільством; розкриттю, збереженню та розвитку індивідуальних здібностей студентів; підвищенню якості самостійного навчання; формуванню в студентів пізнавальних можливостей, прагнення до самовдосконалення, творчості; забезпеченню комплексності, безперервності вивчення навчального матеріалу; постійному оновленню змісту, форм та методів навчального процесу. Доведено, що застосування інформаційних технологій скорочує час навчання майже втричі, а рівень запам'ятовування через одночасне використання зображень, звуку, тексту зростає на 30-40%; кількість студентів, які оволоділи І рівнем навченості становить в експериментальній групі - 92%; контрольній - 72%.

7. У ході експериментальної перевірки визначено й обґрунтовано критерії, рівні, вимірники оцінювання результатів графічної підготовки засобами інформаційних технологій, систему оцінювання результатів навченості майбутніх фахівців технічних спеціальностей засобами інформаційних технологій, використання яких у процесі експерименту дозволило довести ефективність створених організаційно-методичних умов реалізації моделі графічної підготовки засобами інформаційних технологій та простежити динаміку поетапного підвищення рівня інженерно-конструкторських знань, умінь і навичок.

З'ясовано, що у графічній підготовці спостерігаються різні підходи до встановлення критеріїв і рівнів оцінювання результатів графічної підготовки студентів. Нами запропоновано за критерій оцінювання якості графічної підготовки прийняти характерні помилки і недоліки, які допускаються студентами в графічній конструкторській документації, які згруповано залежно від спільних характеристик: перша - технічні (вага - 1,0 бал); друга - функціонально-розмірні (вага - 1,5 бали); третя - конструктивно-технологічні (вага - 2,0 бали). У ході усного захисту необхідно враховувати характер засвоєння вже відомих знань (рівень усвідомлення, міцність запам'ятовування, обсяг, повнота та точність), якість знань студента (логіка мислення, аргументація, послідовність і самостійність викладу, глибоке розуміння студентом усіх понять та умовностей кресленика), уміння та навички застосовувати набутті знання для розв'язання практичних завдань, знання основних положень СКД та вміння правильно застосовувати передбачені стандартами специфічні терміни технічного характеру, креативність мислення тощо. Доведено, що запропоновані критерії відповідають рівням навченості студентів: І рівень - творчо-пошуковий (рівень складності завдань - 1,25; рівень знань - 1,0); ІІ рівень - проблемно-пошуковий (рівень складності завдань - 1,0; рівень знань - 0,8) і ІІІ рівень - репродуктивний (рівень складності завдань - 0,5; рівень знань - 0,6).

У ході аналізу і статистичної обробки даних нами використано коефіцієнти: зменшення помилок (обчислено як відношення середньоарифметичної ваги допущених помилок під час виконання розрахунково-графічних робіт на початку експерименту до середньоарифметичної ваги помилок на кінець проведення експерименту, який становив в експериментальній групі - 3,5; контрольній - 2,2) і засвоєння знань (експериментальна група: І рівень - 4,67; ІІ рівень - 2,44; ІІІ рівень - 4,3; контрольна група: І рівень - 2,86; ІІ рівень - 1,84; ІІІ рівень - 2,28).

Обґрунтовано фактори впливу на вагу помилок: змістові елементи знань базової графічної підготовки, допоміжні, доповнювальні міжпредметні елементи знань.

Отримані результати дисертаційного дослідження можуть бути використані викладачами, студентами технічних і педагогічних навчальних закладів, де вивчається курс «Нарисна геометрія, інженерна і комп'ютерна графіка» на лекційних і практичних заняттях; студентами під час самопідготовки; авторами навчальних посібників, збірників завдань і вправ, дидактичних матеріалів; методистами - у процесі вдосконалення навчально-методичних посібників та рекомендацій, створення електронних засобів навчання.

Визначені та розв'язані у процесі дослідження завдання не вирішують усіх проблем графічної підготовки майбутніх технічних фахівців. Подальшого дослідження потребують такі аспекти даної проблеми:

- запровадження до навчального процесу моделювальних (моделюють певну реальність, відображають основні елементи і типи виробів) та імітаційних (представляють певний аспект реальності - «віртуальна реальність» для вивчення його структурних компонентів чи функціональних характеристик) програмних засобів;

- удосконалення контрольних засобів для отримання оперативної інформації про індивідуальні особливості кожного студента, їх нахили і можливості, що уможливлює диференційований підхід до організації навчального процесу;

- продовження роботи з розробки електронних навчальних засобів, які б забезпечили широкий вибір віртуальних імітаційних вправ із кожної теми курсу на основі запровадження мультимедійних технологій;

- продовження роботи над розробкою інформаційного забезпечення для створення інформаційно-освітнього середовища з метою розробки графічної документації для студентів заочної форми навчання (дистанційна графічна освіта).

Список опублікованих праць за темою дисертації

Монографії

1. Райковська Г. О. Методика формування графічних знань в системі інформаційних технологій : [монографія] / Г. О. Райковська. - Житомир : ЖДТУ, 2009. - 324 с. (18,83 ум. друк. арк.).

Навчальні посібники

2. Райковська Г. О. Основи нарисної геометрії та інженерна графіка : навч. посіб. [для студ. І-ІІ рівнів акредитації] / Г. О. Райковська. - К. : Аграрна освіта, 2003. - 517 с. (25,0 ум. друк. арк.).

3. Данюк В. М. Нормування праці: збірник завдань і вправ : навч. посіб. / В. М. Данюк, Г. О. Райковська. - К. : КНЕУ, 2006. - 268 с. (15,57 ум. друк. арк.)

4. Райковська Г. О. Нарисна геометрія та інженерна графіка : навч. посіб. / Г. О. Райковська. - Житомир : ЖДТУ, 2008. - 292 с. (33,94 ум. друк. арк.).

Статті у наукових фахових виданнях

5. Райковська Г. О. Фундаменталізація професійної підготовки з графічних дисциплін у вищих технічних навчальних закладах / Г. О. Райковська // Наука і сучасність: зб. наук. праць. - К. : НПУ ім. М. П. Драгоманова, 2006. - Т. 53. - С. 98-107.

6. Райковська Г. О. Особливості використання інноваційних технологій у навчанні графічних дисциплін / Г. О. Райковська // Молодь і ринок. - Дрогобич. - 2006. - № 6(21). - С. 73-77.

7. Райковська Г. О. Оцінювання якості знань студентів з графічних дисциплін в контексті Болонського процесу / Г. О. Райковська // Наука і сучасність: зб. наук. праць. - К. : НПУ ім. М.П. Драгоманова, 2006. -- Т. 56. - С. 136-144.

8. Райковська Г. О. Концептуальні положення інноваційних технологій розвитку графічних здібностей студентів вищих технічних закладів / Г. О. Райковська // Вісник Житомирського державного технологічного університету. - Технічні науки. - Житомир, 2006. - № 2. - С. 38-43.

9. Райковська Г. О. Інформаційно-комп'ютерні технології - засіб розвитку професійних графічних здібностей студентів вищих технічних закладів / Г. О. Райковська // Вісник Житомирського державного технологічного університету. - Технічні науки. - Житомир, 2006. - № 4(39). - С. 234-240.

10. Райковська Г. О. Комплексний підхід до застосування інформаційних технологій у навчанні графічних дисциплін / Г. О. Райковська // Збірник наукових праць Бердянського держ. пед. ун-ту (Педагогічні науки). - Бердянськ : БДПУ, 2007. - № 1. - С. 152-158.

11. Райковська Г. О. Концепції, принципи оновлення графічної підготовки фахівців технічних ВНЗ на основі застосування інформаційних технологій / Г. О. Райковська // Освітянські обрії: реалії та перспективи : зб. наук. праць. - К. : ІПТО, 2007. - № 1(1). - С. 410-415.

12. Райковська Г. О. Системно-структурний аналіз процесу навчання студентів графічних дисциплін засобами інформаційних технологій / Г. О. Райковська // Вісник Житомирського держ. ун-ту ім. Франка. ? Житомир, 2007. - Вип. 36. - С. 82-86.

13. Райковська Г. О. Наукові підходи та сучасний стан з графічної підготовки майбутніх фахівців у ВНЗ / Г. О. Райковська // Вісник Житомирського держ. ун-ту ім. Франка. ? Житомир : ЖДУ. - 2007. - Вип. 35. - С. 109-114.

14. Райковська Г. О. Теоретичні основи проектування та впровадження інформаційно-комунікаційних технологій у системі графічної підготовки у ВНЗ / Г.О. Райковська // Збірник наукових праць Полтавського держ. пед. ун-ту ім. В. Г. Короленка (серія «Педагогічні науки»). - Полтава, 2008. - Вип. 4(62). - С. 106-114.

15. Райковська Г. О. Інформаційно-комунікаційні засоби в графічній підготовці майбутніх фахівців-інженерів / Г. О. Райковська // Психолого-педагогічні проблеми сільської школи : зб. наук. праць; ред. кол.: Побірченко Н.С. (гол. ред.) та ін. - Умань : РВЦ «Софія», 2008. - Вип. 27. - С. 22-29.

16. Райковська Г. О. Методологічні підходи до впровадження інформаційно-комунікаційних засобів у режимі підтримки практичної діяльності студентів / Г. О. Райковська // Вісник Житомирського держ. ун-ту ім. Франка. ? Житомир : ЖДУ. - 2009. - Вип. 43. - С. 82-87.

17. Райковська Г. О. Принципи і показники оцінювання ефективності інформаційно-комунікаційної технології навчання графічних дисциплін / Г. О. Райковська // Вісник Житомирського держ. ун-ту ім. Франка. - Житомир : ЖДУ. - 2009. - Вип. 47. - С. 99-103.

18. Райковська Г. О. Технології проектування інформаційно-навчального середовища з набуття графічних знань, умінь і навичок / Г. О. Райковська // Молодь і ринок. - Дрогобич. - 2009. - № 10 (57). - С. 57-62.

19. Райковська Г. О. Інформаційно-комунікаційні засоби в графічній підготовці: можливості, перспективи, проблеми / Г. О. Райковська // Теоретичні питання культури, освіти та виховання : зб. наук. пр.; за заг. ред. академіка АПН України Євтуха М. Б., уклад. Михайличенко О. В. - К. : Вид. центр КНЛУ, 2009. ? Вип. 38. - С. 123-126.

20. Райковська Г. О. Активізація пізнавальної діяльності студентів в процесі графічної підготовки засобами інформаційних технологій / Г. О. Райковська // Сучасні інформаційні технології та інноваційні методики навчання в підготовці фахівців: методологія, теорія, досвід, проблеми : зб. наук. пр.; редкол.: І. А. Зязюн (голова) [та ін.]. - Вінниця : ТОВ «Планер», 2009. - Вип. 22. - С. 455-459.

21. Райковська Г. О. Шляхи оптимізації проектування педагогічних інформаційних програмних засобів з графічної підготовки майбутніх технічних фахівців / Г. О. Райковська // Нова педагогічна думка. - Рівне, 2009. - № 4. - С. 48-51.

22. Райковська Г. О. Загальні підходи до побудови інноваційної методичної системи навчання графічних дисциплін засобами інформаційних технологій / Г. О. Райковська // Вісник Житомирського держ. ун-ту ім. Франка. ? Житомир : ЖДУ. - 2010. - Вип. 49. - С. 31-36.

23. Райковська Г. О. Навчання студентів графічним дисциплінам засобами інформаційно-комунікаційних технологій / Г. О. Райковська // Сучасні інформаційні технології та інноваційні методики навчання в підготовці фахівців: методологія, теорія, досвід, проблеми : зб. наук. пр.; редкол. : І. А. Зязюн (голова) [та ін.]. - Київ-Вінниця : ТОВ «Планер», 2010. - Вип. 24. - С. 455-460.

24. Райковська Г. О. Педагогічні передумови інформатизації графічної підготовки майбутніх технічних фахівців / Г. О. Райковська // Імідж сучасного педагога. - Полтава : ТОВ «АСМІ», 2010. - № 5 (104). - С. 34-36.

Статті в інших виданнях

25. Райковська Г. О. Методи, засоби і організаційні форми навчання графічних дисциплін засобами інформаційно-комунікаційних технологій / Г. О. Райковська // Теорія та методика навчання фундаментальних дисциплін у вищій школі : зб. наук. пр. - Кривий Ріг : Вид. відділ НМетАУ, 2010. - Вип. VI. - С. 194- 203.

26. Сидоренко В. К. Значення інформаційно-комунікаційних технологій для вдосконалення професійної підготовки майбутніх інженерів / В.К. Сидоренко, Г. О. Райковська // Гуманітарні проблеми вищої освіти : зб. наук. пр. - Харків : ХНАДУ, 2011. - Вип. 1. - С. 20-28.

Навчально-методичні рекомендації

27. Райковська Г. О. Нарисна геометрія. Методичні вказівки для самостійного вивчення дисципліни / Г. О. Райковська. - Житомир : ЖДТУ, 2006 - 64 с.

28. Райковська Г. О. Різьби, різьбові з'єднання та кріпильні деталі / Г. О. Райковська: навч.-метод. посіб. із самостійної роботи [для студентів інженерно-технічних спеціальностей]. - Житомир : ЖДТУ, 2007. - 58 с.

29. Райковська Г. О. Навчальна програма з дисципліни «Нарисна геометрія, інженерна та комп'ютерна графіка» за напрямом 0902 «Інженерна механіка» / Г. О. Райковська. - Житомир : ЖДТУ, 2008. - 24 с.

Матеріали конференцій

30. Райковська Г. О. Взаємозв'язок інформаційних та освітніх технологій в графічній підготовці / Г. О. Райковська // Нова педагогічна думка (Спецвипуск). - Рівне, 2009. - № 2. - С. 183-190.

31. Райковська Г. О. Інноваційні засоби в навчанні графічних дисциплін / Г. О. Райковська // Інноваційні технології в професійній підготовці вчителя трудового навчання: проблеми теорії і практики : зб. наук. пр. ? Полтава : ПДПУ, 2007. - Вип. 2. - С. 98-103.

32. Райковська Г. О. Теоретико-методичні засади застосування інформаційних технологій в графічній підготовці / Г. О. Райковська // Модернізація освіти: пошуки, проблеми, перспективи : ІІ Міжнар. наук.-прак. конф., 28-31 трав. 2007 р. : тези доп. - К. : ІПТО, 2007. - С. 141-143.

33. Райковська Г. О. Теорія і практика застосування інформаційно-комунікаційних технологій в графічній підготовці майбутніх фахівців-інженерів / Г. О. Райковська // Сучасний український університет: теорія і практика впровадження інноваційних технологій : міжнар. наук.-метод. конф., Суми, 22-24 квіт. 2008 р. : тези доп. - Суми : вид-во СумДУ, 2008. - С.10-12.

34. Райковська Г. О. Графічна підготовка студентів засобами інформаційно-комунікаційних технологій у ВНЗ / Г. О. Райковська // ХХХІІІ наук.-прак. міжвузівська конференція, Житомир, 18-19 бер. 2008 р. : тези доп. - Житомир : ЖДТУ, 2008. - С. 220-221.

35. Райковська Г. О. Проблеми в графічній підготовці майбутніх інженерно-технічних фахівців [Електронний ресурс] / Г. О. Райковська // Сучасність, наука, час. Взаємодія та взаємовплив : п'ята всеукр. наук.-прак. інтернет-конф., 25-27 лист. 2008 р. : тези доп. - К. : 2008. - Ч. 2. - С. 27-29.

Анотація

Райковська Г.О. Теоретико-методичні засади графічної підготовки майбутніх фахівців технічних спеціальностей засобами інформаційних технологій. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора педагогічних наук за спеціальністю 13.00.04 - теорія і методика професійної освіти. - Національний університет біоресурсів і природокористування України. - Київ, 2011.

Дисертація присвячена науковому обґрунтуванню і розробці теоретичних і методичних засад реалізації методики графічної підготовки майбутніх фахівців технічних спеціальностей засобами інформаційних технологій. За результатами аналізу сучасного стану методичної системи графічної підготовки та прогресивних тенденцій розвитку як науки й можливостей сучасних інформаційних технологій розроблена і обґрунтована модель графічної підготовки засобами інформаційних технологій у ВНЗ. Запропонована методика графічної підготовки майбутніх фахівців технічних спеціальностей засобами інформаційних технологій спрямована на розвиток потреб студента в самореалізації та передбачає поетапне формування інженерно-конструкторських знань, умінь і навичок. Системоформуючим її стрижнем є запровадження системного підходу, який дозволяє удосконалити освітній процес, сприяє реальному підвищенню ефективності графічної підготовки завдяки контролю й управлінню графічною підготовкою в процесі професійного навчання.

У контексті досліджуваної проблеми з'ясовано особливості науково-методичного забезпечення. Розроблено і експериментально перевірено дидактичні засоби інформаційних технологій, які ввійшли до комп'ютерного навчально-методичного комплексу з інтерактивним інтерфейсом (інтерактивний комплекс) з базової графічної підготовки.

Проведений діагностувальний експеримент засвідчив, що на ефективність сприйняття графічної інформації впливають інформаційно-комунікаційні засоби, створені на основі комп'ютерної графіки, які слугують багатьом цілям: формуванню в студентів просторових уявлень; усвідомленню методів проекціювання; передачі значної кількості інформації у межах відведеного часу на заняттях; активізації навчального процесу за рахунок підвищення мотивації; раціональному здійсненню навчального процесу, який полегшує працю викладачеві.

Експериментально доведена ефективність запропонованої авторської методики графічної підготовки засобами ІКТ. Розроблений новий вид навчальних занять, на яких здійснюється розвивальна педагогічна взаємодія у процесі єдності здобуття знань традиційними методами і формування умінь та навичок їх практичного самостійного застосування, і самовдосконалення засобами інформаційних технологій; впроваджуються нові форми продуктивної цілеспрямованої діяльності студентів, домінантою якої є творче самовираження; забезпечується можливість вивчення навчального матеріалу як цілісно, так і фрагментарно.

Ключові слова: графічна підготовка; інноваційна технологія; інформаційна технологія; інформаційно-комунікаційні засоби; програмне забезпечення.

Аннотация

Райковская Г.А. Теоретико-методические основы графической подготовки будущих профессионалов технических специальностей средствами информационных технологий. - Рукопись.

Диссертация на соискание степени доктора педагогических наук по специальности 13.00.04 - теория и методика профессионального образования. - Национальный университет биоресурсов и природопользования Украины. - Киев, 2011.

Диссертация посвящена научному обоснованию и разработке теоретических и методических основ реализации информационной технологии в графической подготовке будущих профессионалов технических специальностей. За результатами анализа текущего состояния методической системы графической подготовки и прогрессивных тенденций ее развития как науки, а также возможностей современных информационных технологий разработана и обоснована модель графической подготовки в техническом ВУЗ. Системноформирующим ее стержнем стало внедрение системного подхода, который позволил усовершенствовать образовательный процесс и способствовал реальному повышению эффективности графической подготовки будущих специалистов, благодаря контролю и управлению графической деятельностью в процессе профессионального образования. Суть данного нового подхода в том, что в процессе профессиональной подготовки знания и способы графической деятельности поэтапно перерастают в навыки, которые совершенствуются и доводятся до автоматизма.