Современные технологии позволяют визуализировать сложные пространственные формы, создавать библиотеки наглядных пособий, 3D моделей, электронных плакатов и презентаций.

В компьютерной модели можно воспроизвести не только геометрическую форму, но и физические и механические характеристики, такие как твёрдость, пластичность, отражающая способность, изгиб, кручение и пр., анимировать перемещение и взаимодействие. В результате, использование компьютерной визуализации в процессе обучения позволяет сформировать у студента правильный зрительный образ пространственных форм.

Кроме того, согласно нашим исследованиям, учебная 3D визуализация является сильнейшим активизирующим фактором. Студенты часто проявляют стремление к самостоятельному овладению технологией трёхмерного моделирования, а для осуществления этой деятельности им приходится более внимательно изучать моделируемые объекты и их свойства, глубже прорабатывать содержание изучаемых тем и разделов (рис. 2).

Рис. 2. Примеры электронных наглядных пособий к курсу "Начертательная геометрия и инженерная графика" (рисунок составлен Сергеевой И.А.)

2. Создание и наполнение банка электронных учебных заданий

Для организации аудиторной и самостоятельной работы студентов и проведения текущего, промежуточного и рубежного контроля создаются специальные депозитарии электронных учебных заданий. Они имеют развитую модульную структуру. Депозитарии содержат тестовые материалы, опросы, задачи и задания различной степени сложности по все изучаемым темам курса (рис. 3). В качестве платформы, для баз данных широко используются специальные ресурсы, такие как, система управления учебными курсами Moodle.

Рис. 3. Примеры электронных заданий (рисунок составлен Сергеевой И.А.)

3. Использование электронных учебных пособий и методических материалов

Учебно-методическое обеспечение может быть представлено в самых разнообразных форматах, от презентаций PowerPoint до интерактивных учебных тренажёров. На кафедре "Графика" создана обширная база учебно-методических пособий, разработанных преподавателями кафедры и полностью соответствующих содержанию читаемых на кафедре дисциплин. Это электронные лекции, учебные видеоролики, методические руководства по выполнению заданий, справочные пособия и пр. Часть материалов размещена локально, в компьютерных залах кафедры, часть размещена в сети и находится в открытом доступе для студентов и преподавателей.

Доказано, что электронные учебные пособия, разработанные специально для конкретного курса в конкретном вузе более эффективны в учебном процессе [5]. А открытый доступ к ним позволяет студенту использовать время внеаудиторной работы наиболее результативно.

Рис. 4. Примеры используемых в учебном процессе электронных пособий (рисунок составлен Сергеевой И.А.)

4. Внедрение новых методов и форм организации обучения

При преподавании Начертательной геометрии мы отошли от традиционной формы проведения практических занятий. Раньше методика преподавания преимущественно включала иллюстративный метод обучения. Инструментами преподавателя и студента были мел и доска, тетрадь и карандаш, плакаты и макеты. В настоящее время техническое и программное обеспечение позволяет нам широко использовать в учебном процессе широкий спектр педагогических приёмов, которые прежде редко применялись преподавателями. Одним из таких методов является метод учебного эксперимента.

Например, при изучении темы "Образование поверхностей" студент самостоятельно или с помощью преподавателя может выполнить виртуальный эксперимент, в ходе которого будет выявлена и установлена зависимость формы поверхности от формы определителей при кинематическом способе формирования поверхности. Высокую педагогическую эффективность даёт использование метода виртуального эксперимента при изучении тем "Плоские вырезы на поверхности", "Пересечение поверхностей", "Пересечение прямой и плоскости или двух плоскостей". С помощью 3d моделей мы можем проиллюстрировать смысл преобразований, выполняемых на плоском абстрактном чертеже. Использование метода виртуального эксперимента при обучении студентов технических специальностей значительно повышает усвоение учебного материала.

Благодаря возможностям компьютерных программ мы можем рассмотреть любую мельчайшую деталь, изменить способ отображения модели на экране, придать ей прозрачность или превратить в каркас. В процессе работы студент выполняет множество операций, экспериментируя с моделью. Обучающийся имеет возможность рассмотреть объект со всех сторон, рассечь, объединить с другой моделью, переместить и пр.

Рис. 5. Исследование формы линии пересечения двух поверхностей второго порядка (рисунок составлен Сергеевой И.А.)

На рис. 5 представлены несколько этапов учебного эксперимента, целью которого является исследование формы линии пересечения и её зависимости от положения пересекающихся поверхностей.

5. Организация учебного взаимодействия

Коммуникация педагога и обучающегося имеет огромное значение в учебном процессе. Использование компьютера даёт нам новые инструменты организации этих взаимодействий. Сетевые технологии позволяют обмениваться электронными документами, контролировать процесс выполнения заданий, демонстрировать приёмы работы в режиме online. Во время аудиторных занятий мы имеем возможность подключиться к рабочей станции студента, проконтролировать правильность выполнения задания или оказать помощь.

Возможность контакта с преподавателем во внеаудиторное время имеет огромное значение для сегодняшних студентов, которые много времени проводят за компьютером, и привыкли к условиям удалённой коммуникации. Для организации и поддержки двухсторонней связи могут использоваться средства от простой электронной почты, до групп в социальных сетях или специальных образовательных ресурсов, например, таких как Moodle. Сетевые технологии выводят процесс обучения на новый качественный уровень, позволяют разгрузить учебные аудитории, решить многие организационные вопросы, облегчить адаптацию вчерашних школьников к режиму обучения и требованиям вуза.

Использование визуально-ориентированного обучения, основанного на широком использовании в учебном процессе компьютерных технологий и средств мультимедиа, позволяет оптимизировать учебный процесс. При этом процесс обучения становится современным, открытым, доступным. Сами обучающиеся из пассивного "слушателя" превращаются в активного участника обучения. Применение современных компьютерных технологий и средств мультимедиа стимулирует познавательные процессы, активность студентов на занятиях. Анкетирование и опросы выявили положительное отношение обучающихся к организации учебного процесса на кафедре с использованием визуально-ориентированного обучения. Студенты дали высокую оценку проводимым занятиям, оснащенности кафедры, дидактическим и контролирующим средствам, отметили объективность оценивания знаний по графическим дисциплинам.

Мы сравнили успеваемость в контрольной и экспериментальной группах, чтобы выяснить успешность освоения учебной дисциплины при внедрении технологии визуальномодульного обучения. В контрольной группе учебный процесс был ориентирован на классическую методику. В экспериментальной группе то же содержание изучалось студентами при посредничестве компьютера. Длительность наблюдений составила 4 года. Результаты парных сравнений качественной успеваемости по "Начертательной геометрии" в экспериментальных и контрольных группах представлены в таблице.

Таблица. Данные качественной успеваемости студентов

С помощью статистических методов, на основании представленных и других данных была обоснована и доказана эффективность применения компьютерных технологий при изучении графических дисциплин.

Студенты, обучение которых проводилось с использованием технологии визуально-ориентированного обучения, демонстрируют более высокие результаты при проведении итоговой и промежуточной аттестации (тестирований, сдаче экзаменов и выполнении контрольных работ). Отмечается заинтересованность обучающихся в освоении учебной дисциплины, активность в учебном процессе, участие в научной работе, олимпиадах и конференциях.

Литература

1. Bolbat O.B., Vol'hin K.A. Opyt ispol'zovanija SAPR v inzhenernoj grafiche-skoj podgotovke studentov tehnicheskogo vuza // Omskij nauchnyj vestnik. - 2012. - №2 (110). - S. 287-289.

2. Vol'hin K.A., Astahova T.A. Ispol'zovanie informacionnyh tehnologij v kurse nachertatel'noj geometrii // Omskij nauchnyj vestnik. - 2012. - № 2-110. - S. 282286.

3. Vol'hin K.A., Lejbov A.M. Problemy formirovanija graficheskoj kompetentnosti v sisteme vysshego professional'nogo obrazovanija// Filosofija obrazovanija. - 2012. - T43. - № 4. - S. 16-22.

4. Opyt osushhestvlenija modernizacii vysshej shkoly: idei i rekomendacii: Mate-rialy Vserossijskoj nauchno-metodicheskoj konferencii (7 fevralja 2013 g.) / SGUPS, NTI - filial MGUDT. - Novosibirsk: Izd-vo SGUPSa, 2013. - 268 s.

5. Petuhova A.V. Holina L.I. Sozdanie professional'no-orientirovannoj obrazo-vatel'noj sredy v tehnicheskom vuze (na primere inzhenerno-graficheskoj podgotovki) / A.V. Petuhova, L.I. Holina. - Novosibirsk: Izd-vo SGUPSa, 2013. - 175 s.

6. Prepodavanie graficheskih disciplin v sovremennyh uslovijah: sbornik nauch-nyh trudov 43-j Mezhvuzovskoj nauchno-metodicheskoj konferencii (24 ijunja 2013 g.); Tom-skij politehnicheskij universitet. ? Tomsk: Izd-vo Tomskogo politehnicheskogo universi-teta, 2013. ? 144 s.

7. Problemy kachestva graficheskoj podgotovki studentov v tehnicheskom vuze v uslovijah FGOS VPO // Materialy 2-oj Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj Internet-konferencii (Perm', fevral'-mart 2011 g.). - Perm': Izd-vo PGTU, 2011. - 322 s.

8. Rukavishnikov V.A. Geometro-graficheskaja podgotovka inzhenera: vremja reform//Vysshee obrazovanie v Rossii. -2008. -№ 5. - S. 132-136.

9. Svichkareva G.N., Andrjushina T.V., Kovalev V.A. Optimizacija struktury i soderzhanija graficheskih disciplin s pozicii modul'no-kompetentnostnogo podhoda// Geometrija i grafika. - 2013. -T. 1. -№ 1. -S. 77-79.

10. Jerganova N.E. Metodika professional'nogo obuchenija: Ucheb. posobie dlja stud. vyssh. ucheb. zavedenij / N.E. Jerganova. - M.: Izdatel'skij centr "Akademija", 2007. - 160 s.

Размещено на Allbest.ru