Розвиток технічного мислення майбутніх учителів трудового навчання у процесі графічної підготовки засобами інформаційних технологій

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

УДК: 371.133:004.92(043.3)

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата педагогічних наук

РОЗВИТОК ТЕХНІЧНОГО МИСЛЕННЯ МАЙБУТНІХ УЧИТЕЛІВ

ТРУДОВОГО НАВЧАННЯ У ПРОЦЕСІ ГРАФІЧНОЇ ПІДГОТОВКИ ЗАСОБАМИ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ

13.00.02 - теорія та методика навчання (креслення)

НИЩАК ІВАН ДМИТРОВИЧ

Київ - 2009

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Національному педагогічному університеті імені М.П. Драгоманова, Міністерство освіти і науки України та Дрогобицькому державному педагогічному університеті імені Івана Франка, Міністерство освіти і науки України.

Науковий керівник:

Сидоренко Віктор Костянтинович, доктор педагогічних наук, професор, член-кореспондент АПН України, Національний педагогічний університет імені М.П. Драгоманова, завідувач кафедри трудового навчання і креслення.

Офіційні опоненти:

Пилипака Сергій Федорович, доктор технічних наук, професор, Національний університет біоресурсів і природокористування України, завідувач кафедри нарисної геометрії, комп'ютерної графіки та дизайну;

Райковська Галина Олексіївна, кандидат педагогічних наук, доцент, Житомирський державний технологічний університет, доцент кафедри технології машинобудування і конструювання технічних систем.

Захист відбудеться "17" вересня 2009 р. об 11⁰⁰ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 26.004.18 у Національному університеті біоресурсів і природокористування України за адресою: 03041, м. Київ, вул. Героїв Оборони, 15, корп. 3, ауд. 65.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного університету біоресурсів і природокористування України за адресою: 03041, м. Київ, вул. Героїв Оборони, 13, корп. 4, к. 28

Автореферат розісланий "12" серпня 2009 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради О.В. Полозенко.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Прискорення науково-технічного прогресу, зміна змісту, характеру й умов праці, автоматизація виробництва, світові досягнення науки і техніки висувають нові вимоги до всіх учасників суспільно-виробничих відносин. Людина ХХІ ст. докорінно відрізняється від попередників саме у контексті своєї трудової діяльності. Сучасне суспільство все більше потребує не лише людей-виконавців, а людей-творців, технічно грамотних фахівців, здатних швидко переорієнтуватися в нових соціально-економічних умовах, нестандартно мислити та розв'язувати складні виробничі завдання; відчуває потребу не стільки у фізичній силі чи простих навичках розумової діяльності людини, скільки в її творчих здібностях, розумовій активності й ініціативності. За таких умов важливого значення набуває розвиток технічного мислення особистості, що відіграє важливу роль у вирішенні виробничо-технічних завдань та є основою для винахідництва і раціоналізації.

Технічне мислення особистості починає розвиватися з раннього віку, проте сприятливі умови для його розвитку повинні створюватися насамперед у загальноосвітній школі, зокрема на уроках трудового навчання і креслення через залучення учнів до проектно-конструкторської діяльності, розв'язання нетипових, евристичних завдань тощо.

Логічною ланкою у продовженні розвитку технічного мислення має стати наступне навчання учнів у закладах вищих освітніх рівнів. Особливо варто виокремити підготовку майбутніх учителів трудового навчання у педагогічних ВНЗ, оскільки вчитель повинен брати безпосередню участь у підготовці підростаючого покоління до трудової діяльності в нових виробничо-економічних умовах. На уроках трудового та професійного навчання, у процесі навчально-виробничої діяльності він повинен формувати знання, розвивати творчі здібності, технічне мислення школярів, виховувати риси особистості, необхідні майбутнім винахідникам, раціоналізаторам, новаторам виробництва. У зв'язку з цим підвищуються вимоги до якісної фахової підготовки вчителя трудового навчання, однією зі складових якої є розвиток технічного мислення, творчої активності й самостійності. Адже зрозуміло, що лише вчитель-професіонал як творча, технічно освічена особистість, людина-раціоналізатор і винахідник зможе більш ефективно сформувати ці якості у своїх вихованців.

Технічне мислення активно розвивається під час вивчення цілого комплексу технічних дисциплін, провідне місце серед яких займає креслення, оскільки ознайомлює студентів із технікою, розширює технічний світогляд, формує початкові уявлення про основи сучасного виробництва, сприяє розвиткові інтелектуальних здібностей особистості. Тому важливо на заняттях з креслення закласти міцні підвалини для розвитку технічного мислення студентів, які б стали базисом для подальшого ефективного опанування ними інших технічних предметів.

Нові умови для розвитку технічного мислення особистості виникають із переходом людства на якісно новий рівень - інформаційний, що дає змогу використовувати новітні технології практично в усіх галузях людської діяльності. Торкнувся цей процес і системи освіти, забезпечення її якісного рівня як важливої умови фахової підготовки вчителів нового покоління, а надалі й інноваційного розвитку держави та суспільства. У зв'язку з цим інформаційні технології (ІТ) дедалі ширше застосовуються у навчально-виховному процесі різноманітних освітніх закладів, зокрема вищої школи при вивченні загальнотехнічних дисциплін, креслення, комп'ютерної графіки тощо.

Однак тільки виважений, дидактично обґрунтований процес використання інформаційних технологій сприятиме переходу від репродуктивного стилю навчальної діяльності і схоластичного засвоєння знань до навчально-пізнавальної діяльності дослідницького характеру. Навчально-виховний процес має організовуватися відповідно до дидактичних та функціональних можливостей інформаційно-комунікаційних технологій і спрямовуватися на формування високоосвіченої, високорозвиненої особистості, спроможної самовдосконалюватися та миттєво адаптуватися до постійних змін у будь-якій галузі своєї діяльності.

Проблеми розвитку технічного мислення особистості у навчальній діяльності досліджувалися у працях багатьох учених, зокрема: психологічний аспект технічного мислення вивчався А.В. Брушлинським, Є.Н. Кабановою-Меллер, Т.В. Кудрявцевим, Б.Ф. Ломовим, Є.О. Мілеряном, В.О. Моляко, Я.А. Пономарьовим, О.К. Тихомировим, В.В. Чебишевою, І.С. Якиманською та ін.; окремі аспекти проблеми розвитку процесів мислення особистості учнів та студентів через залучення їх до графічної діяльності розкриті у працях Н.О. Бондар, О.Д. Ботвиннікова, А.П. Верхоли, В.А. Гервера, І.С. Голіяд, О.М. Джеджули, В.В. Колотилова, Т.В. Кудрявцева, Є.О. Мілеряна, Г.О. Райковської, І.А. Ройтмана, В.К. Сидоренка та ін.; питаннями впровадження у навчальний процес інформаційних технологій займалися В.Ю. Биков, М.І. Жалдак, Б.С. Гершунський, Б.М. Малиновський, Ю.І. Машбиць, Н.В. Морзе, Ю.С. Рамський, І.В. Ретинська, М.В. Шугріна та ін.; роль інформаційних технологій у навчанні, значення комп'ютера при вивченні трудового навчання та креслення досліджували О.В. Ващук, Р.С. Гуревич, С.М. Єрмаков, В.В. Стешенко, І.О. Петрицин, Л.М. Шпак, М.Ф. Юсупова та ін.

Аналіз психолого-педагогічної літератури та дисертаційних досліджень дає підставу для висновку, що незважаючи на їх велику кількість, проблема розвитку технічного мислення студентів у процесі графічної підготовки засобами ІТ нині недостатньо вивчена й апробована, методика викладання креслення у вищих навчальних закладах залишається, здебільшого, традиційною: передбачає переважно лише набуття графічних знань й умінь, не орієнтована на використання сучасних інформаційних технологій та розвиток у цих умовах технічного мислення студентів.

Існуюча суперечність між нагальною потребою розвитку технічного мислення майбутніх учителів трудового навчання і можливостями засобів інформаційних технологій для розв'язання даного завдання, з одного боку, та відсутністю науково-обґрунтованих педагогічних умов і методик щодо розвитку технічного мислення студентів у процесі графічної підготовки засобами інформаційних технологій, з іншого, становить актуальну науково-педагогічну проблему, що потребує всебічного дослідження.

Отже, актуальність проблеми, її недостатня теоретична розробленість, необхідність виявлення, вивчення та впровадження у навчальний процес педагогічних умов розвитку технічного мислення майбутніх учителів трудового навчання засобами інформаційних технологій зумовили вибір теми дисертаційного дослідження: "Розвиток технічного мислення майбутніх учителів трудового навчання у процесі графічної підготовки засобами інформаційних технологій".

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційне дослідження виконане відповідно до плану розробки наукової теми кафедри трудового навчання і креслення Національного педагогічного університету імені М.П. Драгоманова "Теоретичні та методичні основи забезпечення графічної підготовки студентів вищих педагогічних закладів освіти" (номер реєстрації - 0108U000359) та науково-дослідницької теми кафедри педагогічних технологій Дрогобицького державного педагогічного університету імені Івана Франка "Науково-педагогічні основи підготовки студентів ІПФ до реалізації проектно-технологічної системи на заняттях трудового навчання у загальноосвітній школі", затвердженої вченою радою університету (протокол № 1 від 25 січня 2007 року). Тему дисертації затверджено вченою радою Національного педагогічного університету імені М.П. Драгоманова (протокол № 4 від 01 грудня 2005 року) й узгоджено в бюро Ради з координації наукових досліджень у галузі педагогіки і психології в Україні (протокол № 6 від 19 червня 2007 року).

Мета і завдання дослідження. Мета дослідження полягає у теоретичному обґрунтуванні й експериментальній перевірці педагогічних умов розвитку технічного мислення майбутніх учителів трудового навчання у процесі графічної підготовки (на заняттях із креслення) засобами інформаційних технологій.

Для досягнення зазначеної мети були поставлені такі завдання:

1) проаналізувати стан дослідження проблеми розвитку технічного мислення особистості та з'ясувати вплив інформаційних технологій навчання на розвиток технічного мислення студентської молоді у процесі графічної підготовки;

2) визначити основні вимоги до комп'ютерного програмного забезпечення та здійснити аналіз програмних засобів різних типів з позиції ефективного розвитку технічного мислення студентів на заняттях із креслення. При необхідності, на основі окреслених вимог, створити педагогічний програмний продукт, використання якого сприятиме підвищенню рівня розвитку технічного мислення студентів на всіх етапах графічної підготовки (вивчення креслення);

3) теоретично обґрунтувати педагогічні умови розвитку технічного мислення студентів на заняттях із креслення засобами інформаційних технологій;

4) експериментально перевірити ефективність застосування педагогічних умов розвитку технічного мислення студентів у процесі графічної підготовки засобами інформаційних технологій.

Об'єктом дослідження є графічна підготовка майбутніх учителів трудового навчання на заняттях із креслення.

Предметом дослідження виступають педагогічні умови розвитку технічного мислення майбутніх учителів трудового навчання у процесі графічної підготовки (на заняттях із креслення) засобами інформаційних технологій.

Методи дослідження:

– теоретичні методи: аналіз - для вивчення навчально-нормативної документації, психологічної, педагогічної, методичної та спеціальної літератури, навчальних програм і навчальних планів, дисертацій та авторефератів з метою визначення стану та перспектив розробленості досліджуваної проблеми; зіставлення - для порівняння різних поглядів учених на досліджувану проблему, визначення напрямів дослідження та понятійно-категорійного апарату; синтез, порівняння, узагальнення досвіду організації підготовки вчителів трудового навчання у вищих педагогічних закладах України;

– емпіричні методи: усне та письмове опитування студентів і викладачів; бесіда; спостереження за динамікою розвитку технічного мислення студентів у процесі вивчення креслення; психодіагностичне тестування; педагогічний експеримент, який дав можливість отримати достовірні дані про якісні зміни в розвитку технічного мислення студентів;

– методи математичної і статистичної обробки даних, що передбачали кількісний та якісний аналіз результатів експерименту, їх перевірку.

Наукова новизна одержаних результатів:

- вперше теоретично обґрунтовано й експериментально перевірено педагогічні умови розвитку технічного мислення майбутніх учителів трудового навчання у процесі графічної підготовки засобами інформаційних технологій (системність застосування ІТ та узгодженість з традиційною методикою навчання кресленню; використання навчально-розвивальних ПЗ (частково моделюючих), що відповідають основним психолого-педагогічним та дидактичним вимогам; комплексність та послідовність застосування ІТ на всіх етапах графічної підготовки студентів; психолого-педагогічна готовність викладача до використання ІТ, його високий рівень володіння комп'ютерною технікою та відповідним програмним забезпеченням);

- доповнено структуру технічного мислення особистості такими компонентами: оперативний, володіння мовою техніки;

- удосконалено систему графічної підготовки майбутніх учителів трудового навчання з урахуванням визначених особливостей розвитку технічного мислення студентів у процесі вивчення креслення засобами інформаційних технологій;

- отримали подальший розвиток теорія і практика навчання кресленню з використанням інформаційних технологій, що дало змогу виявити, дослідити, теоретично обґрунтувати й експериментально перевірити педагогічні умови розвитку технічного мислення студентів у процесі графічної підготовки; отримані результати наукового дослідження можуть бути використані для вирішення проблем розвитку технічного мислення студентів при вивченні інших навчальних дисциплін, насамперед технічного спрямування.

Практичне значення одержаних результатів полягає у створенні та впровадженні у процес графічної підготовки студентів педагогічних ВНЗ авторського комп'ютерного програмного засобу розвивального спрямування "Kreslyar" з метою активізації навчально-пізнавальної діяльності майбутніх учителів трудового навчання та належного розвитку їхнього технічного мислення при вивченні креслення; розробці навчальних програм з курсів "Креслення", "Нарисна геометрія, інженерна та комп'ютерна графіка" та "Комп'ютерна графіка"; розробці навчально-методичних посібників для викладачів та студентів вищих педагогічних навчальних закладів.

Використання у процесі графічної підготовки студентів запропонованого комплексу навчально-методичних матеріалів має значний вплив на підвищення ефективності розвитку технічного мислення майбутніх учителів трудового навчання. Матеріал дисертаційного дослідження може бути використаний викладачами графічних дисциплін педагогічних ВНЗ при застосуванні у педагогічній практиці засобів інформаційних технологій та розробці власних педагогічних комп'ютерних програм.

Матеріали дослідження впроваджено у навчальний процес Національного педагогічного університету імені М.П. Драгоманова (довідка № 07-10/1252 від 23 червня 2008 року), Дрогобицького державного педагогічного університету імені Івана Франка (довідка № 460 від 28 травня 2008 року), Тернопільського національного педагогічного університету імені Володимира Гнатюка (довідка № 316-40/18 від 04 квітня 2008 року), Чернігівського державного педагогічного університету імені Т.Г. Шевченка (довідка № 04-11/528 від 03 червня 2008 року), Ізмаїльського державного гуманітарного університету (довідка № 1-7/120 від 17 січня 2008 року).

Особистий внесок здобувача полягає у теоретичній розробці, обґрунтуванні й експериментальній перевірці основних ідей та положень досліджуваної проблеми, що здійснені автором особисто.

У статті "Принцип системності як визначальна умова розвитку технічного мислення майбутнього фахівця", опублікованій у співавторстві з В.К. Сидоренком, здобувачем теоретично обґрунтовано доцільність уведення у структуру технічного мислення додаткових компонентів (оперативний, володіння мовою техніки).

У розробленій спільно з В.В. Моштуком програмі навчальної дисципліни "Комп'ютерна графіка" автором здійснено тематичне наповнення навчального модуля "Системи автоматизованого проектування (САПР)".

У програмі навчальної дисципліни "Нарисна геометрія, інженерна та комп'ютерна графіка", розробленій спільно з Ю.Г. Михайлівським, здобувачем здійснено тематичне наповнення навчальних розділів "Інженерна графіка" та "Комп'ютерна графіка".

У розробленому спільно з В.В. Моштуком збірнику задач із геометричного креслення автором запропоновано графічні завдання № 5-7, 9.

У навчально-методичному посібнику "Лабораторні роботи з курсу "Інженерна та комп'ютерна графіка", опублікованому у співавторстві з В.В. Моштуком, здобувачем розроблено лабораторні роботи № 5-9.

У навчальному посібнику "Комп'ютерна графіка", створеному спільно з В.В. Моштуком, автором написанні розділи 2-6.

Наукові ідеї та задуми, що належать співавторам публікацій, у дисертаційній роботі не використовувалися.

Апробація результатів дослідження. Основні теоретичні та практичні положення дослідження систематично висвітлювалися на:

– міжнародних: "Інноваційні технології в професійній підготовці вчителя трудового навчання: проблеми теорії і практики" (м. Полтава, 2007 р.), "Актуальні проблеми і перспективи трудової підготовки молоді" (м. Тернопіль, 2007 р.), "Інформаційні технології в освіті та управлінні: теорія, досвід, проблеми" (м. Дрогобич, 2007 р.), "Сучасні інформаційні технології та інноваційні методики навчання в підготовці фахівців: методологія, теорія, досвід, проблеми" (м. Київ - Вінниця, 2008 р.), "Інформаційно-комунікаційні технології навчання" (м. Умань, 2008 р.), "Актуальні проблеми і перспективи трудової та професійної підготовки молоді" (м. Дрогобич, 2008 р.);

– всеукраїнських: "Сучасні проблеми художньо-трудової підготовки вчителів: теорія, досвід, зміст і технології" (м. Дрогобич, 2006 р.), "Актуальні проблеми технологічної та професійної освіти" (м. Херсон, 2008 р.) науково-практичних конференціях та семінарах.

Публікації. Основні положення та результати наукового дослідження викладені в 24 публікаціях, з яких статей у фахових наукових журналах та збірниках наукових праць, затверджених ВАК України - 11 (10 одноосібних), навчальних програм - 3 (1 одноосібна); навчально-методичних посібників для студентів та викладачів вищих педагогічних навчальних закладів - 5 (2 одноосібних), матеріалів і тез конференцій - 4, педагогічних програмних засобів для студентів вищих навчальних закладів - 1.

Структура і обсяг дисертації. Робота складається з переліку умовних скорочень, вступу, двох розділів, висновків до кожного розділу, загальних висновків, додатків (21 на 141 сторінці) та списку використаних джерел (195 найменувань на 20 сторінках). Повний обсяг дисертації становить 323 сторінки друкованого тексту, з них 162 - основний зміст роботи. У тексті міститься 13 таблиць та 27 рисунків.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційного дослідження, проаналізовано загальний стан дослідженості наукової проблеми, представлено зв'язок дисертації з науковими програмами, планами та темами, визначено мету, завдання, об'єкт і предмет дослідження, сформульовано гіпотезу, охарактеризовано методи й основні етапи дослідження, розкрито наукову новизну одержаних результатів, їх теоретичне та практичне значення для педагогічної науки, висвітлено особистий внесок здобувача, подано відомості про апробацію та впровадження результатів дослідження, публікації, наведено структуру й обсяг дисертаційної роботи.

У першому розділі "Теоретичні засади розвитку технічного мислення майбутніх учителів" проведено комплексний аналіз наукових психолого-педагогічних праць із проблематики дослідження; з'ясовано вплив інформаційних технологій навчання на розвиток технічного мислення студентської молоді; визначено основні вимоги до комп'ютерного програмного забезпечення, відповідно до яких здійснено аналіз програмних засобів різних типів з позиції ефективного розвитку технічного мислення студентів на заняттях із креслення. На основі окреслених вимог створено авторський навчально-розвивальний педагогічний програмний засіб "Kreslyar", використання якого сприяло підвищенню рівня розвитку технічного мислення студентів на всіх етапах графічної підготовки з креслення.

У процесі дослідження доведено, що технічне мислення особистості є невід'ємною складовою її інтелектуального розвитку. Аналіз літературних джерел засвідчує, що виявлена багатьма вченими структура технічного мислення особистості потребує подальшого наукового дослідження та доповнення новими компонентами, відповідно до особливостей сучасного розвитку виробництва й техніки.

Методологічні дослідження та постановка сучасних технічних завдань переконують у тому, що традиційну трикомпонентну структуру технічного мислення (понятійний, образний, практичний) доцільно доповнити самостійними компонентами - оперативний та володіння мовою техніки.

Нині у психолого-педагогічній літературі представлені різноманітні тлумачення дефініції "технічне мислення". Тому, враховуючи завдання дисертаційного дослідження, узагальнюючи аналіз технічного мислення особистості як психічного процесу, проаналізувавши особливості розвитку і доповнивши його структуру, нами було сформульовано таке визначення технічного мислення: понятійно-образно-практичне, яке ґрунтується на системі загальних і спеціальних знань, спрямоване на оперування технічними поняттями й образами у процесі практичної, виробничої та творчої діяльності людини.

Здійснивши аналіз психолого-педагогічної літератури, окреслено можливості розвитку технічного мислення студентів за допомогою новітніх засобів навчання - інформаційних технологій. Аналіз досвіду використання ІТ у підготовці вчителів трудового навчання, а також матеріали власних досліджень дають підстави стверджувати, що педагогічно доцільне використання інформаційних технологій на заняттях із креслення у вищій школі забезпечує: посилення мотивації навчання, зумовлене підвищенням інтересу студентів до роботи з комп'ютером; миттєвий зворотній зв'язок між користувачами та засобами ІТ; реалізацію інтерактивного режиму роботи з навчальними матеріалами, представленими у компактній, наочній, структурованій та легко засвоюваній формі, можливість подання яких розширюється за рахунок використання кольору, графіки, мультиплікації, звуку тощо; комп'ютерну динамічну візуалізацію об'єктів навчання, закономірностей процесів і явищ, що можуть віртуально відбуватися згідно заданих умов; розвиток творчих здібностей особистості на основі реалізації індивідуально-особистісного підходу до студента та з урахуванням рівня його компетентності; наявність додаткових можливостей рефлексії студентами своєї діяльності, що забезпечує отримання візуальних наслідків своїх дій; можливість організації цілеспрямованого управління процесом навчання, оперативного контролю викладачем дій студентів та забезпечення об'єктивності оцінювання їхніх навчальних досягнень; можливість залучення студентів до науково-дослідницької роботи, здійснення навчальних експериментів засобами комп'ютерної техніки.

Щоб спрогнозувати доцільність використання інформаційних технологій у навчальному процесі з графіки як засобу розвитку технічного мислення особистості, проведено прогностичне психологічне тестування (за тестом Беннета) технічних здібностей студентів ВНЗ, які вивчали курс креслення за різними методиками: традиційним способом та з використанням ІТ. Тестуванням було охоплено студентів п'ятьох вищих педагогічних навчальних закладів та проводилося протягом другого семестру вивчення курсу креслення. Результати тестування дали змогу оцінити рівень технічного мислення студентів та їхні уміння читати креслення, розумітися на схемах технічних пристроїв, розв'язувати найпростіші фізико-технічні завдання, а головне - підтвердили доцільність нашого подальшого наукового пошуку. технічне мислення графічна інформаційна

Обробка одержаних даних дає підставу констатувати, що вищий рівень розвитку технічного мислення спостерігається у студентів, які вивчали курс креслення з використанням ІТ (на 8,64 %).

Отже, гіпотетично, використання інформаційних технологій у процесі графічної підготовки студентів сприятиме кращому розвиткові технічного мислення особистості, порівняно з традиційними методами викладання. Відповідно до цього нами означені такі важливі чинники розвитку технічного мислення майбутніх учителів трудового навчання, ефективність яких залежить від використання на заняттях із креслення інформаційних технологій: розширення можливостей унаочнення навчально-пізнавальної інформації; урізноманітнення графічних задач та вправ у процесі вивчення креслення за допомогою ІТ; посилення зв'язку навчання з реальним промисловим виробництвом; розширення пізнавальних можливостей занять з креслення; надання навчальній діяльності самостійного, пошуково-дослідницького, творчого характеру; упровадження нових (прогресивних) форм і методів навчання, зумовлених використанням комп'ютерної техніки.

Аналіз чинників, що впливають на розвиток технічного мислення, дозволив окреслити такі основні психолого-педагогічні вимоги до педагогічних програмних засобів (ППЗ): відповідність навчальній програмі та видам навчально-пізнавальної діяльності; забезпечення психологічної готовності викладача і студента до використання ППЗ; урахування особистого досвіду викладача, його індивідуального стилю роботи та пристосованість до індивідуальних особливостей конкретного студента; абсолютна надійність; наявність простого й зрозумілого інтерфейсу користувача; універсальність, можливість модифікації і розвитку програмного засобу з навчального предмету; сприяння розвиткові інтелектуального потенціалу студентів.

Відповідно окресленим психолого-педагогічним вимогам до ППЗ та керуючись прийнятою класифікацією програмних засобів, нами встановлено, що найбільш доцільним щодо розвитку технічного мислення студентів є використання ПЗ моделюючого типу (ArchiCAD, AutoCad, Smartdraw, sPlan, Компас та ін.). Однак важливо зазначити, що переважна більшість моделюючих (спеціалізованих) комп'ютерних програм зорієнтована здебільшого на автоматизацію процесу проектування, прискорене створення конструкторської документації тощо. Дані програмні продукти можна використовувати на заняттях із креслення лише частково, оскільки опанування студентами хоча б однієї з вищезазначених програм вимагає значних витрат часу та розумових зусиль. Це викликає труднощі організаційного характеру, зумовлені специфікою лімітованого навчального процесу. Крім того, ці комп'ютерні програми не передбачають організаційно-методичних заходів у режимі навчання чи контролю навчальних досягнень студентів.

Таким чином, проведений аналіз різних типів ПЗ засвідчує, що нині в Україні ще не створено якісних програмних продуктів для комп'ютерної підтримки вивчення графічних дисциплін (зокрема, креслення), особливо таких, що забезпечують належний розвиток технічного мислення суб'єктів навчання. Тому нами створено авторський ППЗ навчально-розвивального типу - "Kreslyar", орієнтований саме на розвиток технічного мислення студентів у процесі графічної підготовки.

Перевагою ППЗ "Kreslyar" є його відносна простота та зручність у користуванні, наявність простого й зрозумілого інтерфейсу. Залежно від конкретних вимог, що ставляться до графічної підготовки студентів певної спеціальності, викладачі графічних дисциплін, маючи досвід роботи з ПК, можуть на власний розсуд видозмінити або доповнити зміст бази даних програми. Це не потребує спеціальних знань у галузі програмування. Будь-яка html-сторінка програми може бути змінена засобами звичайного Блокнота Windows чи текстового редактора Word. У зв'язку з цим, програма "Kreslyar" є дидактично гнучкою і може використовуватися для розв'язання широкого кола освітніх та розвивальних завдань на заняттях із креслення.

У другому розділі "Експериментальне дослідження процесу розвитку технічного мислення майбутніх учителів трудового навчання на заняттях з креслення засобами інформаційних технологій" теоретично обґрунтовано педагогічні умови розвитку технічного мислення студентів на заняттях із креслення засобами ІТ, відповідно до яких організовано й проведено педагогічний експеримент; опрацьовано результати експериментального дослідження, виявлено та підтверджено переваги запропонованих педагогічних умов.

Беручи до уваги психолого-педагогічні особливості розвитку технічного мислення особистості, організаційно-методичні засади проведення занять із креслення, психологічний та дидактичний аспекти використання інформаційних технологій у навчально-пізнавальному процесі, нами визначено такі педагогічні умови розвитку технічного мислення студентів у процесі графічної підготовки засобами ІТ: системність застосування ІТ та узгодженість з традиційною методикою навчання кресленню; використання навчально-розвивальних ПЗ (частково моделюючих), що відповідають основним психолого-педагогічним та дидактичним (науковість змісту ППЗ з курсу креслення; доступність навчального матеріалу; систематичність і послідовність навчання; комп'ютерна візуалізація навчальної інформації; міцність засвоєння навчального матеріалу; інтерактивність діалогу) вимогам; комплексність та послідовність застосування інформаційних технологій на всіх етапах графічної підготовки студентів; психолого-педагогічна готовність викладача до використання ІТ, високий рівень володіння ним комп'ютерною технікою та відповідним програмним забезпеченням.

Інформаційні технології, що застосовуються у процесі графічної підготовки студентів, повинні бути лише одним із технічних засобів навчання, доповнювати та розширювати можливості викладача вирішувати завдання розвитку технічного мислення студентів і у жодному випадку не переймати на себе функції організатора і координатора навчально-пізнавального процесу, що традиційно мають залишатися у компетентності педагога. У зв'язку з цим досить важливою є перша педагогічна умова, згідно з якою процес використання ІТ має бути добре продуманим, виваженим, не суперечити традиційним методам розвитку технічного мислення особистості, нівелювання яких поставить під загрозу результативність усього навчального процесу.

Ефективність застосування інформаційних технологій у навчально-пізнавальному процесі визначається якістю відповідного програмного забезпечення. Важливим є використання ПЗ, орієнтованих на графічну підготовку студентів та активізацію в цих умовах процесів мислення особистості, зокрема розвиток технічного мислення. Результати дослідження засвідчують, що такі функції найкраще виконують програми моделюючого типу (наприклад, професійні графічні редактори - САПР). Однак оволодіння ними вимагає додаткових витрат часу, що неприпустимо в рамках обмеженого часом навчального процесу. У зв'язку з цим постає потреба у створенні таких ПЗ, які б у комплексі забезпечували навчальні та розвивальні функції (розвиток технічного мислення особистості), передбачали активну роль педагогів у їх модифікації, а головне - відповідали психолого-педагогічним та дидактичним вимогам, що є основним критерієм їх ефективного використання у навчальному процесі. Відповідно до цього актуальною постає друга педагогічна умова, визначена у роботі.

Розвиток технічного мислення особистості повинен здійснюватися цілеспрямовано, систематично і послідовно протягом усієї графічної підготовки студентів з креслення. У зв'язку з цим, ІТ (а саме зміст програмного забезпечення) як засіб розвитку технічного мислення суб'єктів навчання, повинні відображати структуру навчальної дисципліни (креслення), особливості методики та впроваджуватися на всіх етапах її вивчення, що передбачається третьою педагогічною умовою.

Усі означені педагогічні умови втрачають сенс, якщо організатор та керівник навчально-пізнавального процесу - педагог, психологічно не готовий до використання на своїх заняттях ІТ, не володіє педагогічною майстерністю їх застосування, недостатньо обізнаний із принципами організації та проведення комп'ютерно-орієнтованого навчання. У зв'язку з цим є важливою четверта педагогічна умова, визначена й обґрунтована в процесі дослідження.

Зазначені педагогічні умови повинні реалізуватися лише комплексно; недотримання хоча б однієї з них, унеможливить ефективний розвиток технічного мислення студентів у процесі графічної підготовки засобами ІТ.

У ході тривалих психолого-педагогічних спостережень, індивідуальних бесід зі студентами та викладачами, шляхом педагогічного діагностування й оцінювання навчальних досягнень майбутніх учителів трудового навчання з курсу креслення розроблено критерії і показники розвитку технічного мислення студентів: якість технічних знань (правильність, повнота, осмисленість, глибина, гнучкість, дієвість, системність, міцність); рівень сформованості загальнотехнічних та графічних умінь і навичок; рівень оволодіння розумовими операціями (вміння аналізувати, синтезувати, порівнювати, абстрагувати, узагальнювати тощо); ступінь самостійності при застосуванні знань; характер мисленнєвої діяльності; уміння створювати просторові образи технічних об'єктів та утримувати їх в уяві; уміння працювати з довідниковою та науково-технічною літературою.

На підставі критеріїв і показників встановлено чотири рівні розвитку технічного мислення студентів: низький, середній, достатній і високий.

Низький рівень розвитку технічного мислення студентів характеризується недостатньо сформованими уміннями створювати просторові образи технічних об'єктів та утримувати їх в уяві; низьким запасом знань у галузі техніки і технології та слабким володінням технічною термінологією; здебільшого практичним і наочно-дійовим характером мислення; нездатністю розрізняти технічні об'єкти, зіставляти їх із відповідними графічними зображеннями (кресленнями); невмінням аналізувати форму і розміри технічних об'єктів та їх графічні зображення; труднощами при осмисленні поставленого завдання, виокремленні головного і похідного; здатністю розв'язувати конструктивно-технічні задачі лише найнижчого рівня складності (задачі на моделювання), коли створюваний об'єкт копіюється зазвичай з уже відомого або створюється згідно з його схемою, рисунком, ескізом чи кресленням; невмінням працювати з довідниковою та науково-інформаційною літературою.

Середній рівень розвитку технічного мислення має такі особливості: належно розвинена уява просторових образів технічних об'єктів (її перебіг є достатньо легким та швидким); середній запас технічних знань, володіння технічною термінологією; проявляється більшою мірою понятійно-образний характер мислення; підвищується здатність аналізувати форму технічних об'єктів, однак трапляються труднощі при встановленні просторових відношень між їх елементами; уміння аналізувати графічні зображення об'єктів, уявляти їх форму та розміри, проте виникають труднощі при перенесенні уявлень на інші графічні зображення; недостатня сформованість системи розумових дій, що зумовлює складнощі мисленнєвого характеру при роботі з нестандартними технічними об'єктами; здатність правильно розв'язувати конструктивно-технічні задачі лише першого і другого рівнів складності; спостерігаються уміння працювати з довідниковою та науково-інформаційною літературою.

Достатній рівень розвитку технічного мислення характеризується добре розвиненою просторовою уявою технічних об'єктів (їх образи є стійкими, однак недостатньо динамічними); високим і водночас несистематизованим рівнем знань у галузі техніки і технології; достатнім володінням технічною термінологією; здатністю легко розрізняти технічні об'єкти та зіставляти їх з відповідними графічними зображеннями; здатністю аналізувати форму технічних об'єктів, встановлювати просторові відношення між їх елементами; вільним аналізом графічних зображень об'єктів, уявленням їх форми та розмірів, водночас певними труднощами при перенесенні уявлень на інші графічні зображення; достатньо сформованими прийомами розумових дій, особливо при роботі з нестандартними деталями середньої складності; здатністю правильно розв'язувати конструктивно-технічні задачі першого, другого і третього рівнів складності; належним володінням довідниковою та науково-інформаційною літературою.

Високий рівень розвитку технічного мислення має такі особливості: високорозвинена уява просторових образів технічних об'єктів (образи є стійкими та динамічними); системні знання у галузі техніки та технології; вільне володіння технічною термінологією; аналіз форми технічних об'єктів та їх конструктивних особливостей з позиції технології виготовлення; добре сформовані прийоми розумових дій студента; легкість у роботі з нестандартними технічними об'єктами; творчий характер мислення; здатність правильно розв'язувати конструктивно-технічні задачі усіх чотирьох рівнів складності; вільне володіння довідниковою та науково-інформаційною літературою.

Аналіз експериментальних даних, отриманих на констатувальному етапі експерименту, дає підставу стверджувати - рівень розвитку технічного мислення студентів, які вступають на навчання до педагогічних ВНЗ є, в основному, низьким та середнім, що потребує постійної і цілеспрямованої роботи з боку викладачів щодо його належного формування та розвитку. Серед шляхів розв'язання цієї проблеми, ми вбачаємо ефективне впровадження та використання у графічній підготовці студентів з креслення інформаційних технологій навчання, особливо навчально-розвивальних програмних засобів.

У процесі проведення пошукового етапу експерименту нами досліджувалися та коригувалися педагогічні умови розвитку технічного мислення студентів на заняттях із креслення засобами інформаційних технологій, розроблялися компоненти комп'ютерно-орієнтованої методичної системи навчання кресленню, які б забезпечили якісний розвиток технічного мислення студентів на всіх етапах процесу навчання. На цьому ж етапі здійснювалася апробація авторського педагогічного програмного засобу "Kreslyar", досліджувалися його дидактичні можливості та особливості використання у навчально-пізнавальному процесі з креслення з метою ефективного розвитку технічного мислення студентів; розроблялися методичні рекомендації для викладачів щодо використання ППЗ "Kreslyar" на заняттях з графіки.

У результаті констатувального та пошукового етапів експерименту створювалися необхідні умови для проведення формувального етапу експерименту, що передбачав перевірку запропонованих педагогічних умов розвитку технічного мислення майбутніх учителів трудового навчання у процесі графічної підготовки засобами інформаційних технологій.

Динаміка розвитку технічного мислення студентів контрольних та експериментальних груп протягом науково-педагогічного експерименту графічно представлена на рис. 1.

Зведені порівняльні показники якісних змін, що відбулися у розвитку технічного мислення студентів контрольних та експериментальних груп протягом науково-педагогічного експерименту, наведені у табл. 1.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1. Результати діагностування рівня розвитку технічного мислення студентів КГ та ЕГ протягом науково-педагогічного експерименту

Таблиця 1. Порівняльні показники якісних змін у розвитку технічного мислення студентів контрольних та експериментальних груп

Таким чином, результати формувального етапу експерименту засвідчують вищий показник рівня розвитку технічного мислення студентів експериментальних груп, порівняно зі студентами контрольних груп (на 10,35 %). Тому на основі аналізу експериментальних даних можна припустити, що підвищення рівня розвитку технічного мислення студентів КГ (на 6,35 %) зумовлене закономірним процесом вивчення креслення за традиційною методикою, а підвищення рівня розвитку технічного мислення студентів ЕГ (на 16,7 %) відбулося завдяки впровадженню у навчальний процес із креслення інформаційних технологій.

Статистичний аналіз (за критерієм t-нормального розподілу) емпіричних даних, що характеризують якісні зміни у розвитку технічного мислення студентів у кінці формувального експерименту, дав змогу зробити висновок, що при достовірній імовірності 0,95 запропоновані педагогічні умови розвитку технічного мислення студентів у процесі графічної підготовки засобами інформаційних технологій забезпечують статистично значущі відмінності отриманих результатів.

З метою практичного й остаточного підтвердження отриманих результатів наукової роботи та їх важливості для педагогічної науки нами проводився аналіз успішності навчальної діяльності студентів 2 та 3 курсів з окремих навчальних дисциплін технічного спрямування. До уваги бралися та порівнювалися показники успішності студентів (які вивчали курс креслення традиційно та засобами ІТ) з таких навчальних курсів: "Теоретична механіка", "Теорія механізмів і машин" та "Деталі машин". Належне опанування цими технічними предметами неможливо повною мірою здійснити без високорозвиненого технічного мислення, оскільки саме воно передбачає вільне оперування технічними поняттями й образами, бере активну участь у розв'язанні різноманітних навчальних і виробничих завдань, пов'язаних з проектною діяльністю. У табл. 2 наведено порівняльні показники навчальної успішності студентів з технічних дисциплін, які вивчали креслення за різними методиками.

Таблиця 2. Порівняння успішності засвоєння студентами технічних дисциплін

Отримані результати засвідчують вищу якісну успішність із технічних дисциплін у студентів, що вивчали курс креслення засобами ІТ (на 7,4 %) і як наслідок - мали вищий рівень розвитку технічного мислення, що і стало, на наше переконання, однією з головних причин отримання кращих результатів.

Підсумовуючи вищевикладене, вважаємо, що використання інформаційних технологій у процесі графічної підготовки студентів є ефективним засобом розвитку їхнього технічного мислення і позитивно відображається на результатах навчальних досягнень не лише з креслення, а й з інших технічних дисциплін. Таким чином, наукові дані, отримані під час дисертаційного дослідження, підтверджуються практикою, доводять висунуту гіпотезу та, відповідно, ефективність запропонованих педагогічних умов розвитку технічного мислення майбутніх учителів трудового навчання у процесі графічної підготовки засобами ІТ.

ВИСНОВКИ

Узагальнення результатів дослідження дає підстави сформулювати такі висновки:

1. Проаналізовано стан дослідження проблеми розвитку технічного мислення особистості у психолого-педагогічних наукових дослідженнях вітчизняних і зарубіжних учених, що дало змогу зробити висновок: незважаючи на їх велику кількість, проблема розвитку технічного мислення студентів у процесі графічної підготовки засобами ІТ є недостатньо вивченою й апробованою, методика викладання креслення у вищих навчальних закладах залишається, здебільшого, традиційною (передбачає переважно лише набуття графічних знань й умінь, не орієнтована на використання сучасних інформаційних технологій та розвиток у цих умовах технічного мислення студентів).

Встановлено, що серед дослідників цієї проблеми відсутнє однозначне тлумачення дефініції "технічне мислення". У нашому дослідженні під технічним мисленням ми розуміємо понятійно-образно-практичне мислення, яке ґрунтується на системі загальних і спеціальних знань, спрямоване на оперування технічними поняттями й образами у процесі практичної, виробничої та творчої діяльності людини.

Доведено необхідність доповнення структури технічного мислення такими компонентами як оперативний і володіння мовою техніки.

З'ясовано вплив інформаційних технологій навчання на розвиток технічного мислення особистості, визначивши важливі чинники його розвитку, ефективність яких залежить від використання на заняттях із креслення ІТ: розширення можливостей унаочнення навчально-пізнавальної інформації; урізноманітнення графічних задач та вправ; посилення зв'язку навчання з реальним промисловим виробництвом; розширення пізнавальних можливостей занять з креслення; надання навчальній діяльності самостійного, пошуково-дослідницького, творчого характеру; упровадження нових (прогресивних) форм і методів навчання, зумовлених використанням комп'ютерної техніки.

2. Визначено основні вимоги до комп'ютерного програмного забезпечення: психолого-педагогічні (відповідність навчальній програмі та видам навчально-пізнавальної діяльності; забезпечення психологічної готовності викладача і студента до використання педагогічних програмних засобів; урахування особистого досвіду викладача, його індивідуального стилю роботи та пристосованість до індивідуальних особливостей конкретного студента; абсолютна надійність; наявність простого й зрозумілого інтерфейсу користувача; універсальність, можливість модифікації і розвитку програмного засобу з навчального предмету; сприяння розвиткові інтелектуального потенціалу студентів) та дидактичні (науковість змісту ППЗ із курсу креслення; доступність навчального матеріалу; систематичність і послідовність навчання; комп'ютерна візуалізація навчальної інформації; міцність засвоєння навчального матеріалу; інтерактивність діалогу).

У результаті аналізу можливостей існуючих програмних засобів щодо розвитку технічного мислення студентів встановлено, що більшість із них не відповідають визначеним психолого-педагогічним та дидактичним вимогам. Зважаючи на це, було створено авторський педагогічний програмний засіб навчально-розвивального спрямування "Kreslyar", перевагами якого є наявність відповідних інформаційних ресурсів, можливість налаштування на оптимальні режими роботи (зміна та доповнення змісту, структури, способу подання інформації тощо), що в цілому сприяє розвиткові технічного мислення студентів на усіх етапах графічної підготовки.

3. Теоретично обґрунтовано такі педагогічні умови ефективного розвитку технічного мислення майбутніх учителів трудового навчання у процесі графічної підготовки засобами інформаційних технологій: а) системне застосування ІТ та узгодженість із традиційною методикою навчання кресленню; б) використання програмних засобів навчально-розвивального спрямування (частково моделюючих), що відповідають основним психолого-педагогічним та дидактичним вимогам; в) комплексне та послідовне застосування ІТ на усіх етапах графічної підготовки; г) психолого-педагогічна готовність викладача до використання ІТ, його високий рівень володіння комп'ютерною технікою та відповідним програмним забезпеченням.

4. У результаті проведення педагогічного експерименту було виявлено та підтверджено переваги теоретично обґрунтованих педагогічних умов розвитку технічного мислення майбутніх учителів трудового навчання у процесі графічної підготовки засобами інформаційних технологій, що підтверджується відмінністю у показниках діагностування студентів контрольних та експериментальних груп (у середньому на 10,35 %). Це дає підставу для впровадження одержаних результатів дисертаційного дослідження у навчальний процес педагогічних ВНЗ.

Вивчення поставленої проблеми та часткове її розв'язання у процесі дисертаційної роботи, дозволяє намітити шляхи подальших наукових досліджень, зокрема: дослідити особливості розвитку технічного мислення майбутніх учителів трудового навчання при вивченні комплексу загальнотехнічних дисциплін засобами ІТ; з'ясувати можливості використання педагогічного програмного засобу "Kreslyar" для розвитку інших видів мислення особистості при вивченні як графічних, так і загальнотехнічних дисциплін.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Статті у наукових фахових виданнях:

1. Нищак І.Д. Окремі аспекти формування творчої активності майбутніх учителів трудового навчання засобами комп'ютерної графіки / І.Д. Нищак // Молодь і ринок. - 2006. - № 8. - С. 80-83.

2. Нищак І.Д. Використання комп'ютерних програм для контролю знань учнів з креслення (на прикладі розділу "Правила оформлення креслень") / І.Д. Нищак // Трудова підготовка в закладах освіти. - 2006. - № 2. - С. 47-49.

3. Нищак І.Д. Використання інформаційних технологій у графічній підготовці майбутніх учителів трудового навчання / І.Д. Нищак // Вісник Чернігівського держ. пед. ун-ту ім. Т.Г. Шевченка. Педагогічні науки: збірник. - 2007. - Вип. 45. - С. 83-87.

4. Нищак І.Д. Роль педагогічного програмного засобу "Kreslyar 1.0" у графічній підготовці студентів / І.Д. Нищак // Наукові записки Тернопільського нац. пед. ун-ту. - 2007. - № 8. - С. 61-67.

5. Нищак І.Д. Розвиток технічного мислення студентів засобами інтерактивних завдань з креслення / І.Д. Нищак // Зб. наук. пр. Уманського держ. пед. ун-ту ім. П. Тичини. - 2008. - Ч.3. - С. 275-285.

6. Нищак І.Д. Тестування як метод психолого-педагогічної діагностики рівня розвитку технічного мислення студентів на заняттях з креслення / І.Д. Нищак // Зб. наук. пр. ["Сучасні інформаційні технології та інноваційні методики навчання в підготовці фахівців: методологія, теорія, досвід, проблеми"]; редкол.: І.А. Зязюн (голова) [та ін.]. - Київ - Вінниця: ДОВ "Вінниця", 2008. - Вип. 17. - С. 382-387.

7. Нищак І.Д. Аналіз програмних засобів з позиції розвитку технічного мислення майбутнього вчителя трудового навчання / І.Д. Нищак // Зб. наук. пр. Херсонського держ. ун-ту. Педагогічні науки. - 2008. - Вип. 48. - С. 288-293.