автореферат и диссертация по педагогике 13.00.02 для написания научной статьи или работы на тему: Формирование геометро-графической компетентности студентов технического вуза средствами компьютерных технологий

Автореферат диссертации по теме "Формирование геометро-графической компетентности студентов технического вуза средствами компьютерных технологий"

На правах рукописи

ЮМАТОВА Эвелина Геннадьевна

ФОРМИРОВАНИЕ ГЕОМЕТРО-ГРАФИЧЕСКОЙ КОМПЕТЕНТНОСТИ СТУДЕНТОВ ТЕХНИЧЕСКОГО ВУЗА СРЕДСТВАМИ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Специальность 13.00.02 - теория и методика обучения и воспитания по (математике, уровень высшего образования)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

Нижний Новгород - 2004

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении «Нижегородский государственный технический университет» и государственном образовательном учреждении «Волжская государственная инженерно-педагогическая академия»

Научный руководитель: Заслуженный работник высшей школы РФ,

доктор педагогических наук, профессор А.А.Червова

Научный консультант: кандидат технических наук,

профессор P.M. Сидорук

Официальные оппоненты: доктор педагогических наук,

профессор И.Е. Вострокнутов кандидат педагогических наук, доцент М.Л. Груздева

Ведущая организация: Астраханский государственный

университет

Защита состоится «20» ноября 2004 г. в_часов на заседании Диссертационного совета КМ 212.030.02 по присуждению ученой степени кандидата педагогических наук по специальности 13.00.02 - теория и методика обучения и воспитания по (математике, уровень высшего образования) в Волжской государственной инженерно-педагогической академии по адресу: 6003002, г. Нижний Новгород, ул. Луначарского, 23

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волжской государственной инженерно-педагогической академии по адресу: г. Н.Новгород, ул. Челюскинцев, д.9.

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат педагогических наук, доцент //Р'1'' А.А. Толстенева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Наметившийся подъем промышленного производства в Российской Федерации требует подготовки большого количества высококвалифицированных инженеров. На сегодняшний день ассимметрич-ная структура экономики востребует только в основном следующую группу специалистов: экономисты, юристы и менеджеры. В ближайшее десятилетие по расчетам Института народнохозяйственного прогнозирования РАН престижными станет и вторая группа профессий: инженеры новых технологий, специалисты связанные с бизнес-информатикой и вычислительными технологиями. По отчетам комиссии по реформированию государственной службы при президенте РФ Россия в 2004 г. столкнулась с отсутствием квалифицированных инженеров - невиданная раньше проблема для России! Причин этому несколько: во-первых, проблема высшей школы в том, что в России массовое высшее образование перестало быть высшим, оно стало средним техническим, средним профессиональным; во-вторых, в технических вузах отсутствует серьезная материально-техническая база для подготовки инженеров; в-третьих, плоды последнего десятилетия экономического спада в России - это размытая профессиональная мотивация у молодежи.

Геометро-графическая подготовка формирует теоретико-практическую основу у обучаемого для изучения и выполнения различных работ дисциплин циклов ОПД и СД, составляя фундамент общей инженерной подготовки. Как показывает анализ многочисленных публикаций и наше исследование, в настоящее время знания, умения и навыки будущего специалиста в геометро-графической сфере, ориентированные на использование средств вычислительной техники в решении прикладных задач, сформированы не на должном уровне. Как отмечают многие авторы (Б.В. Гнеденко, К К. Гомоюнов и др.), в деле математической подготовки выпускников технических вузов имеются существенные проблемы. Наблюдаются серьезные пробелы в знании теоретического материала, формализм в знаниях, неумение применять теоретические знания на практике, оторванность геометро-графических знаний от их математического аппарата.

Проблемы математической подготовки, и в частности геометрической подготовки, будущих инженеров всегда интересовали математиков и деятелей в области математического образования. Этому уделяли внимание такие крупные зарубежные математики и педагоги, авторы многочисленных учебников и задачников по математике, как А. Пуанкаре, Ф. Клейн, Г. Вейль, Д. Пойа, М. Берже, и российские - М В. Остроградский, Н Я. Виленкин, Н.В. Ефимов, М.М. Понтрягин и др. В последние годы появился целый ряд трудов, посвященных разработке методических принципов преподавания математических дисциплин в высшей школе: Б.В. Гнеденко, М.В. Потоцкий, А.Г. Мордкович, Г.Л. Лукан-кин и др. Ряд авторов отмечают, что методика преподавания геометрии находится в определенном смысле на стыке философии, математики, логики, психологии, биологии, кибернетики и, кроме), искусства..Фундаментальные работы в области теории и методики обучения

I БИЕ^в^И^ 1

I

формирования и развития пространственного мышления учащихся и выработкой новых концептуальных подходов к изучению геометрии в школе и вузе, проведены такими педагогами, как Г.Д. Глейзер, ВА. Гусев, АА. Столяр, И.М. Яглом и др. При исследовании конструктивного подхода к обучению геометрии мы опирались на следующие учебники и задачники, ориентированные на развитие пространственного мышления и практической направленности обучения геометрии в вузе на основе интегративно-целостного и проблемно-деятельностного подхода к обучению геометрии следующих авторов: М.Берже, И.М. Яглом, O.K. Житомирского, Н.В. Ефимова и др.

В области внедрения компьютерных технологий в образовательное пространство отметим работы педагогов: С. Пейперта, И.В. Роберт, М.А. Холодной, П.И. Машбиц, Т.В. Габай, А.А. Червовой и др., а также диссертационные работы авторов, посвященные вопросам совершенствования содержания и методики преподавания высшей математики в вузах средствами компьютерных технологий: Ю.А. Первина, М.Н. Марюкова, В.Р. Майера и др.

Термин «геометро-графическая подготовка» частью педагогов воспринимается, как подготовка по дисциплине «Начертательная геометрия и Инженерная графика». В данном исследовании термин «геометро-графическая подготовка» включает подготовку по дисциплинам «Высшая математика (разделы прикладной геометрии)», «Начертательная геометрия и Инженерная графика» и «Компьютерная графика», что отражает мнения ведущих геометров и интеграционные тенденции сегодняшнего развития высшего профессионального образования, направленные на установление взаимосвязи, преемственности и интеграции учебных предметов.

Анализ педагогической и специальной литературы позволил выделить пути интенсификации геометрической подготовки будущих инженеров технического вуза. Основные выявленные направления совершенствования математической подготовки решают, на наш взгляд, отдельные частные проблемы: реформирование содержания и внедрение продуктивных технологий в процесс обучения. Такие наметившиеся тенденции в области образования, как фунда-ментализация, междисциплинарная интеграция, внедрение активных методов обучения требуют целостного и непрерывного подхода с позиции результативности. Указанный подход к выявлению путей интенсификации геометро-графической подготовки может быть реализован только с позиций формирования «профессиональной компетентности», где результат геометро-графической подготовки закладывается уже на уровне подходов к формированию компонентов образовательной деятельности. Такое упорядочение образовательной деятельности позволит рассчитывать на достижение качественных преобразований в формировании и развитии субъекта. В проекте государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования 2004 г., в соответствии с квалификацией инженер-магистр, определены образовательные ориентиры компетентностного подхода к подготовке инженеров технических вузов. Отметим, что нами не обнаружено педагогических исследований, нацеленных на выявление подходов формирования профессиональной компетентности в сфере знания в условиях информатизации общества.

В последнее время в учебном процессе технических вузов, начиная с первого курса, интенсивно применяются компьютерные графические технологии, к которым обычно относят: САПР, мультимедиа -, геоинформационные -, растро-векторные, CALS - технологии и технологии иллюстративной графики. Объем, циркулируемой в этих технологиях графической информации, превышает 50% Исследование вопроса дидактических основ эффективного применения указанных средств обучения в математической подготовке, и в частности геометрической, показало, что основная часть работ посвящена созданию обучающих программ. Нами также не выявлены работы, исследующие пути эффективного применения данных средств в процессе обучения геометро-графическим дисциплинам студентов технических вузов, в контексте формирования профессиональной компетентности.

Недостаточная разработанность теоретических и практических подходов к формированию геометро-графической профессиональной компетентности в среде компьютерных средств обучения и необходимость такой разработки подтверждает актуальность нашего исследования. Обзор отечественных и зарубежных работ, посвященных исследованию теоретических и практических подходов обучения геометрии в высшей школе, анализ учебных планов позволил выявить противоречие между социальным заказом общества на специалистов инженерного профиля, обладающих профессиональной компетентностью, одной из компонентов которой является геометро-графическая профессиональная компетентность, и недостаточной разработанностью педагогической системы ее формирования во втузах. Данное противоречие определило проблему исследования: разрешение противоречия между потребностями общества в инженерах-профессионалах, обладающих геометро-графической компетентностью, и недостаточной разработанностью теоретико-методологических и практических подходов ее формирования выделенными техническими средствами обучения в технических вузах.

Цель исследованиях научно-теоретическое обоснование и разработка теоретико-методологических и практических подходов к формированию геометро-графической профессиональной компетентности будущего инженера на основе применения компьютерных графических технологий.

Объект исследования: процесс обучения дисциплинам геометро-графического профиля будущего инженера.

Предмет исследования: геометро-графическая профессиональная компетентность студентов технического вуза.

Гипотеза исследования: процесс формирования геометро-графической компетентности во втузе будет более эффективным, если.

- концепция формирования геометро-графической компетентности в техническом вузе будет строиться в соответствии с иерархией результативности образовательной деятельности в сфере геометро-графического знания;

- сущностные характеристики понятия геометро-графической компетентности субъекта будут определены в соответствии с основными тенденциями в образовательной политике и отражают особенности современной системы профессиональной деятельности инженера в среде компьютерных технологий,

- основой для теоретико-методологических и практических подходов к формированию компонентов дидактической системы, реализующей образовательный процесс геометро-графической подготовки (к отбору содержания, выявлению методов и организационных форм), служат сформулированные сущностные характеристики геометро-графической компетентности субъекта.

Для достижения поставленной цели и проверки гипотезы необходимо решить следующие задачи:

1. Сформулирован ь понятие «геометро-графическая компетентность» студентов втузов в условиях информатизации общества с позиции иерархии результативности образовательной деятельности в области геометро-графического знания;

2. Сформулировать и обосновать теоретико-методологические и практические подходы формирования содержания, методов и организационных форм обучения, направленных на формирование геометро-графической компетентности студентов во втузе средствами компьютерных графических технологий;

3. Экспериментально проверить эффективность разработанной дидактической системы формирования геометро-графической компетентности будущего инженера.

Методологическую и теоретическую основу исследования составили: деятельностный подхода к обучению (Л.С. Выготский, П.Я. Гальперин, Н.Ф.Талызина и др.); проблемы формирования компетентности специалиста (Б.С. Гершунский, Э.Ф. Зеер и др.); проблемы формирования графической культуры специалиста (М.В. Лагунова), особенности математического мышления (Г.Вейль, А. Пуанкаре и др.); развитие пространственного мышления в процессе обучения геометрии (Г.Д. Глейзер, И.С.Якиманская и др.); теория и методика обучения математике в вузе (Ф.Клейн, Г.Д.Глейзер, ВА. Гусев, А.Г. Мордкович, Ю.М. Колягин, Л.Д. Кудрявцев, Д. Пойа, Л.С. Понтрягин, В.Г. Болтянский, Н.Я. Виленкин и др.); конструктивный подход к изучению геометрии (А.Д.Александров, А.А. Столяр, Л.М.Фридман и др.).

Методы исследования. Для решения задач исследования в диссертации применены следующие методы педагогического исследования: анализ психолого-педагогической, методической, специальной литературы по проблеме диссертации; изучение и анализ педагогического опыта; педагогические наблюдения, анкетирование, индивидуальные и групповые беседы с преподавателями, инженерно-техническими работниками, студентами; проведение педагогического эксперимента; статистическая обработка и интерпретация экспериментальных данных.

Экспериментальная база исследования: Нижегородский государственный технический университет; областная олимпиада школьников по компьютерной геометрии и графике, проводимая НГТУ совместно с Министерством образования и науки Администрации Нижегородской области, Всероссийская студенческая олимпиада по графическим информационным технологиям и системам, проводимая НГТУ по приказу Министерства образования РФ в течении последних 15 лет, где автор настоящего исследования входил в состав методической группы.

Этапы исследования: исследование проводилось на базе Нижегородского государственного технического университета и включало несколько этапов.

1 этап (1997-1999 гг.) - анализ философской и педагогической литературы по проблеме исследования, анализ недостатков в геометро-графической подготовке будущих специалистов-выпускников технических вузов, изучение особенностей обучения дисциплинам геометро-графического цикла в технических вузах и возможных направлений совершенствования содержания, методики и организации математической подготовки во втузах.

2 этап (1999-2003 гг.) - разработка дидактической системы, нацеленной на формирование геометро-графической компетентности будущего специалиста, формирование критериально-диагностического аппарата.

3 этап (2003-2004 гг.) - проведение педагогического эксперимента с целью выявления эффективности предложенной дидактической системы, ориентированной на формирование геометро-графической компетентности студента во втузе.

Научная новизна проведенного исследования заключается в следующем:

1. Дано авторское определение геометро-графической компетентности, как компонента профессиональной компетентности, определена ее структура и иерархия формирования у студентов втузов;

2. Разработаны теоретико-методологические подходы формирования геометро-графической компетентности студентов средствами компьютерных графических технологий; дидактическая система целенаправленного формирования фундаментальных и профессионально-значимых умений, навыков и мотиваций в области геометро-графического знания, пространственного мышления будущих специалистов в связи с развитием компьютерных технологий;

3. Предложены обновленное содержание, реализующее системный, цело-стностный и практико-ориентированный подходы к обучению геометрии во втузе, новый подход к установлению связей между дисциплинами геометро-графического цикла на основе математического моделирования элементов конструктивной деятельности в процессе решения учебных конструктивно-технических задач.

4. Показано, что в геометро-графической подготовке студентов технического вуза конструктивно-аналитический подход позволяет сместить акцент со средств учебной деятельности на средства обучающей деятельности в использовании компьютерных графических средств обучения; исследована роль и место наглядности этих средств в процессе обучения студентов геометро-графическим дисциплинам;

5. Разработан критериально-диагностический аппарат для количественного анализа эффективности предлагаемых образовательных подходов к разным группам студентов.

Теоретическая значимость исследования определяется:

• разработкой теоретико-методологических подходов формирования геометро-графической компетентности студентов на основе анализа развития образовательной науки и особенностей современной системы профессиональной

деятельности инженера в области математического знания в условиях инфор-мати $ации общества;

• определением характеристик конструктивно-технических задач в современных условиях, предложено обновленное содержание и подход к решению этих задач, предполагающее построение нескольких моделей с акцентом на математическое моделирование;

• разработкой ослов использования компьютерных средств обучения, ориентированных на формирование компонентов геометро-графической компетентности студентов технического вуза.

Практическая значимость исследования:

• рекомендации по усовершенствованию содержания, методики и организации процесса обучения дисциплинам геометро-графического цикла используются при разработке рабочих программ курсов «Высшая математика», для проектирования содержания регионального курса «Вычислительная геометрия», интегративных электронных курсовых работ по геометрическому моделированию технических вузов;

• разработан и апробирован учебно-методический комплекс, включающий рабочие программы дисциплин геометро-графического цикла, банк электронных заданий, учебное пособие, диагностические материалы, направленных на формирование геометро-графической компетентности студентов во втузе;

• экспериментальные результаты внедрения дидактической системы позволяют делать выводы об эффективности формирования геометро-графической компетентности студентов компьютерными средствами обучения во втузе.

Обоснованность и достоверность научных положений диссертационной работы подтверждаются их согласованностью с научными достижениями и практикой российских и зарубежных ученых и педагогов в области теории и методики преподавания геометро-графических дисциплин естественнонаучного, общего и профессионального уровня, обеспечены теоретическим и экспериментальным доказательством выдвинутых утверждений, применением комплекса методов исследования.

Положения, выносимые на защиту.

На защиту выносится:

1. Авторское определение геометро-графической компетентности, которая является одной из составляющей профессиональной компетентности студентов технического вуза, рассматриваемой нами в контексте иерархической лестницы результативности образовательного процесса геометро-графической подготовки инженера во втузе;

2. Теоретико-методологические подходы формирования геометро-графической компетентности студентов втуза средствами компьютерных графических технологий;

3. Конструктивно-аналитический подход к решению учебных конструктивно-технических задач, реализующий взаимосвязь и интеграцию математической и общепрофессиональной геометрической подготовки во втузе;

4. Дидактическая система поэтапного формирования геометро-графической компетентности будущих инженеров, включающая дополненное содержание дисциплин геометро-графического цикла, новый подход к решению учебных конструктивно-технических задач компьютерными средствами обучения, разработанные основы применения выделенных средств обучения и организационные формы непрерывной геометро-графической подготовки студентов втуза;

5. Критериально-диагностический аппарат, позволяющий количественно оценить уровневые показатели геометро-графической компетентности студентов, ориентированный на определение: уровня усвоения предметного знания, уровня умений и навыков в выделенной области знания, уровня развитости пространственного мышления; степени владения средствами компьютерных технологий; уровня активности в многообразной учебной деятельности.

Апробация результатов исследования.

Основные результаты диссертационного исследования были доложены и обсуждены: на аспирантских семинарах кафедры "'Графические информационные системы", НГТУ, 1990-2004 гг.; на IX, X, XI Всероссийской конференции по компьютерной геометрии и графике "Ко граф", г. Н. Новгород, 1999г -2004 гг.; на II Межрегиональной конференции "Новейшие технологии - инструмент повышения эффективности управления", г. Н. Новгород, 2002 г.; на II Всероссийской научно-методической конференции "Информационные технологии в учебном процессе", г. Н. Новгород, 2003г.; на 5-ой Юбилейной выставке «Современная образовательная среда», проводимой в рамках Всероссийского форума «Образовательная среда 2003» (29 октября-1 ноября 2003., г. Москва, ВВЦ); на V Международной научно-методической конференции преподавателей вузов, ученых и специалистов «Высокие технологии в педагогическом процессе» г. Н. Новгород, 2004 г.; в рамках разработки пилотного проекта «Создание в НГТУ единой образовательной информационной среды 1-ой ступени геометрической и графической подготовки открытого инженерного образования» (приказ № 27 от 27.02.03); в рамках совместного проекта НГТУ и МГТУ им. Баумана, направленного на разработку образовательного портала по геометрической и графической подготовке (приказ № 114 от 10.11.03).

Тема исследования является составной частью работы по грату МО РФ «Инновационные технологии при обучении естественнонаучным и математическим дисциплинам» (шифр ГО-2.1-84).

Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введение обосновывается тема диссертации, определяются цель, объект, предмет исследования, выдвигается гипотеза, ставятся задачи, рассматриваются методологическая основа, методы исследования, описаны этапы исследования, показана научная новизна, теоретическая и практическая значимость

диссертации, определены основные положения, выносимые на защиту, указаны сведения об апробации работы.

В первой главе «Содержание и структура геомстро-графической профессиональной компетентности будущего инженера в современном информационном обществе» на основе анализа философской, педагогической и специальной литературы, учебных планов выявлены образовательные ориентиры совершенствования процесса обучения геометрии в технических вузах в среде компьютерных графических технологий; на основе исследования различных подходов к определению понятия «профессиональная компетентность» и выделения совокупности профессионально-значимых знаний, умений, навыков и форм мышления в сфере геометро-графического знания, определяются понятие, структура, сущностные характеристики геометро-графической компетентности и теоретико-методологические основы ее формирования.

Анализ отечественных и зарубежных работ (Ф. Клейн, М. Берже, В А. Гусев, Г.Л. Луканкин, А Г. Мордкович, Г.Д.Глейзер, ВА Далингер и др.) выявил ориентиры к проектированию математической подготовки в вузах, которые мо-I ут быть приняты в качестве исходных. Однако в этих работах не рассматривается образовательный процесс обучения геометрии с позиции целостности, непрерывности и интегративной сущности результата образования. Подходы к определению структуры и иерархии образовательного процесса через призму образовательных достижений субъекта сформулированы Б.С. Гершунским, Э.Ф. Зеером, М.А. Чошановым и др. следующими категориями: готовность, грамотность, образованность, компетентность и пр. Автор в своем диссертационном исследовании при определении понятия «геометро-графическая профессиональная компетентность» опирался на философско-образовательную концепцию Б.С. Гершунского, ориентированную на целенаправленный, непрерывно-целостный и многоступенчатый образовательный процесс восхождения социума к все более высоким образовательным результатам: элементарная и функциональная грамотность, образованность, профессиональная компетентность, культура, менталитет. В данной концепции профессиональная компетентность в какой-либо сфере деятельности является определенным уровнем результативности образования, и рассматривается, как необходимый компонент приобщения субъекта к широко понимаемой культуре: «Категория профессиональная компетентность определяется уровнем собственно профессионального образования, опытом, индивидуальными способностями человека, его мотивированным стремлением к непрерывному самообразованию и самосовершенствованию, творческим и ответственным отношением к делу».

Определение понятия «геометро-графическая компетентность» и подходов к ее формированию потребовало дополнительного теоретического исследования психолого-педагогической и специальной литературы с целью выделения особенностей деятельности специалиста в современных условиях и определения совокупности умственных и практических операций при решении типовых прикладных задач, составляющих професионально-значимые умения и навыки в исследуемой области предметного знания.

Главная особенность современной профессиональной инженерной деятельности в области создания и преобразования объектов техносферы - это изменившаяся методология проектирования, которая определяет иные требования к геомегро-графической подготовке специалиста в современных условиях. Мы выделяем следующие изменения в методологии проектирования, характеризующие знания, умения, навыки, мотивации и формы мышления, которые необходимо развивать у обучаемых в выделенной области предметного знания: 1) фундаментальный и интегративный характер действия в решении прикладных задач; 2) увеличение доли математической составляющей в инженерных задачах и изменение статуса пространственного мышления, т.к. центральным и одним из сложных в среде компьютерных технологий компонентом профессиональной деятельности является процесс геометрического моделирования; 3) продуктивная и творческая направленность деятельности (обновление технических решений каждые 2-3 года); 4) системный подход к процессу проектирования; 5) перестройка системы профессионачьной деятельности с учетом социальных целей и ограничений; 6) активная непрерывная профессиональная адаптация и подготовка (каждые 1,5-2 года).

Большинство авторов (Т.В.Кудрявцев, Ю.И. Трофимов и др.) выделяют конструктивно-технические задачи в деятельности специалиста, как доминирующие прикладные задачи, особенности которых сегодня определяются современной методологией проектирования. Основываясь на работы Н.Ф. Талызиной, С.И. Архангельского, Л.М. Фридмана, Д. Пойа и др., нами выделена следующая совокупность специфических приемов деятельности, составляющих профессионально-значимые умения и навыки, необходимые для решения выделенных прикладных задач в геометро-графической сфере данными компьютерными средствами: \) математическое моделирование (анализ и синтез информации о геометрическом объекте, изоморфные и гомоморфные отображения, в т.ч. геометрические преобразования, математических, графических и функциональных моделей геометрических объектов на основе единой концептуальной модели, вербализация и девербализация информации), 2) действия по определению зоны поиска возможных решений и пчанирования своей деятельности; 3) кодирование и декодирование информации в соответствии со стандартами, принятыми в данной предметной области (технические, технологические и графические стандарты)

Опираясь на иерархическую лестницу образовательного процесса, нами предлагается ввести следующие восходящие ступени процесса геометро-графической подготовки во втузе: элементарная и функциональная геометро-графическая грамотность, геометро-графическая образованность, геометро-графическая профессиональная компетентность.

Элементарная геометро-графическая грамотность является образовательным минимумом в выделенной предметной области Данный уровень гео-мегро-графической подготовки характеризуется следующим: обучаемый овладел первоначальным уровнем геометрического образования, основанного на аксиоматике Евклида, знаком с разделами планиметрии, стереометрии и основами теории изображений. Субъект владеет основами общих и специфических

видов познавательной деятельности: моделирование, логические приемы (сравнение, анализ и синтез, дедукция и индукция, планирование и пр.). Социум реализует в процессе решения геометрических задач внутрипредметные интегра-тивные математические связи, а именно, владеет умениями применять формализованные методы алгебры и теории множеств; дедуктивные и конструктивные методы, обеспечивающие обучаемому первоначальные умения и навыки в области кодирования и декодирования, вербализации и девербализации информации, к решению элементарных геометрических задач. Рассматривая грамотность, как исходный результативный компонент образовательной деятельности, геометро-графическая грамотность является стартовой основой для формирования профессиональной компетентности субъекта во втузе. Обучаемые на этом уровне имеют четко выраженные профессионально-познавательные потребности, отражающие интерес к будущей профессии.

Под функг/ионаныюй геометро-графической грамотностью нами предлагается рассматривать уровень геометро-графической подготовки, при котором обучаемый владеет знаниями в области фундаментальной и прикладной геометрии (многомерная евклидова, аналитическая, дифференциальная и проективная геометрии, теория интерполяции и аппроксимации, основы топологии), реализует связи между разделами математики в процессе решения элементарных задач высшей геометрии; знаком с функциональным наполнением средств компьютерных графических технологий (САПР). У обучаемого на этом уровне происходит осознание значимости геометро-графической подготовки для будущей профессиональной деятельности.

Уровень геометро-графической образованности имеет отличия количественного характера ее компонентов от двух предыдущих уровней и предполагает, по мнению Б.С.Гершунского, избирательность по глубине проникновения и понимания тех или иных вопросов в области предметного знания. Уровень геометро-графической образованности предполагает установление взаимосвязи, преемственности и интеграции математической и общепрофессиональной геометрической подготовки, выражающейся в целостном понимании сущности геометрии с точки зрения теории групп, осознанное владение общими и специфическими приемами предметной деятельности, в умение обучаемого осуществлять целенаправленную аналитико-синтетическую и поисково-комбинаторную деятельность в процессе решения задач высшей геометрии.

Под геометро-графической компетентностью нами предлагается рассматривать уровень знаний, умений и навыков студента втуза, которые опираются на развитое пространственное мышление и продуктивные ме-жинтегративные связи в сфере математических, общепрофессиональных и специальных дисциплин, обеспечивающих обучаемому осознанное понимание математических, конструктивно-технических и функциональных характеристик технических объектов в решении прикладных задач; свободную ориентацию будущего инженера в среде компьютерных графических технологии; направленность студента на достижение конечного ре-получение которого сочетается со стремлением его к саморазвитию и овладению новыми приемами геометро-графической деятельности.

Определим структуру геометро-графической компетентности, как систему элементов: уровень освоения предметного знания; уровень умений и навыков профессиональной деятельности в области предметного знания; уровень развитости когнитивных способностей; уровень развитости в ценностно-ориентационной и коммуникационной областях в выделенной области предметного знания. Поэтапное формирование и сущностные характеристики геометро-графической компетентности позволяют определить теоретико-методологические подходы ее формирования в техническом вузе: 1) системный подход, заключается в рассмотрении процесса формирования геометро-графической компетентности студента с позиции целостной системы составляющих ее компонентов и их взаимосвязей; 2) интегративно-целостный подход достигается органическим сочетанием содержательного, процессуального и результирующей составляющих образовательной системы; 3) деятельно-стный подход направлен на последовательное формирование фундаментальных знаний и профессионально-значимых умений и навыков, мотиваций, пространственного мышления у студентов втуза на основе многообразных форм деятельности будущего специалиста в области геометро-графического знания; 4) личностно-ориентированный подход способствует реализации творческого потенциала студентов в процессе обучения во втузе.

Такие подходы определили: 1) в содержательно-методической линии -ориентацию на установление интегративно-целостных связей между дисциплинами математического, общепрофессионального и специальных циклов в образовательном процессе втуза с опорой на фундаментальные разделы геометрии; использование средств компьютерных технологий для реализации этих связей и раннего приобщения обучаемого к профессиональной деятельности на основе деятельностного подхода; 2) в организационной линии -- организацию непрерывного, поступательного процесса геометро-графической подготовки во втузе с опорой на электронные курсовые работы разного уровня, обеспечивающие взаимосвязь и интеграцию математических, общепрофессиональных и специальных предметов.

Во второй главе «Компьютерные графические технологии как методология формирования геометро-графической профессиональной компетентности будущего инженера» проведен анализ педагогической и специальной литературы с целью разработки основ использования средств компьютерных графических технологий в геометро-графической подготовке; выделены направления совершенствования содержания по высшей математике, произведен отбор содержания; сформулирован конструктивно-аналитический подход и определены организационные ориентиры формирования геометро-графической компетентности студентов втуза.

Задача формирования геометро-графической компетентности предполагает установление соответствия между социальным заказом общества к геометро-графической подготовке будущего инженера и целями образовательного процесса с позиции результативности в данной сфере, определяющих его содержание, методы, средства и организацию процесса обучения во втузе. Для установления такого соответствия потребовалось разработать основы использования

обозначенных технических средств обучения в геометро-графической подготовке технического вуза.

Работа с компьютерными графическими технологиями является новой проблемой в разработке дидактических основ обучения. Большинством ученых (И.В. Роберт, Е.И. Машбиц, Т.В. Габай и др.) подчеркивается ориентация на цели обучения при использовании технических средств обучения. Субъект, овладевая десятками программных продуктов, усваивает культуру их создателей. Большинство авторов указывают на возможность компьютера для моделирования деятельности специалиста и модечирования различных видов деятельности в учебном процессе, отмечая, что компьютерные графические технологии, отличаются Осятелыюстиым, операциональным характером, изменяющим статус образного мышления.

Анализ применения компьютерных графических технологий на занятиях в цикле геометро-графических дисциплин выявил следующие недостатки в использовании компьютерных графических технологий в учебном процессе втуза: 1) использование данных средств происходит без должного учета педагогических целей обучения и психологических возможностей обучаемого; 2) применение выделенных средств обучения происходит с неполной реализацией их потенциальных возможностей, рассматривая их лишь как техническое средство учебной деятельности, интегрирующее различные виды наглядности, без учета их понятийной составляющей; 3) в ряде случаях, указанные технические средства обучения рассматриваются, как объект изучения, который повышает графическое качество и производительность труда. Такое изучение, как правило, строится не в соответствии с логикой прикладной геометрии, а с акцентом на изучение функционального наполнения соответствующих средств.

В настоящее время возникла необходимость более глубоко внедрения средств компьютерных графических технологий на занятиях по геометрии. Потенциал таких интеллектуальных средств обучения может быть реализован в полной мере, только следуя логике формирования геометро-графической компетентности, в соответствии с которой нами разработаны основы использования данных средств обучения в геометро-графической подготовке втуза: I) моделирование различных аспектов деятельности специалиста через расширение набора применяемых учебных прикладных задач, реализующих взаимосвязь и интеграцию математических, общепрофессиональных и специальных дисциплин; 2) значительное расширение предъявления учебной информации (применение цвета, графики, трехмерных моделей, мультипликации и звука), способствующего более интенсивной аналитико-синтетической работе мозга, через увеличение набора применяемых видов указанных компьютерных средств в процессе обучения; 3) усиление мотивации учения, через формирование у учащихся рефлексии своей деятельности на основе возможности наглядного представления результата своей деятельности и раскрытия практической значимости изучаемого материала посредством «погружения» учащегося в конкретную производственную задачу уже на младших курсах; 4) освоение средств коммуникативного общения, значимых в данной профессиональной области через реализацию совместных проектов.

Основой продуктивного использования возможностей компьютерных графических технологий в учебном процессе должна стать деятельность обучаемых по решению средствами данных технологий учебных прикладных задач, а не только конкретно-практических. Такая деятельность позволит сместить акцент со средства учебной деятельности на средства обучающей деятельности.

Исследование роли наглядных образов в процессе высшего профессионального образования показало, что наглядный образ не всегда выполняет положительную роль и обеспечивает осознанное и эффективное решение задач в разных по способностям в области геометрического знания группах студентов. Нами проведены два предваряющих эксперимента в экспериментальной (ЭГ) и контрольной группах (КГ): 1) по выявлению результатов обучения при первоначальной материализованной и первоначальной абстрактно-символьной форм действия при решении прикладных задач (Рис. I), показывающий, что начинать во втузе нужно с абстрактно-символьной формы; 2) установлению роли наглядности при введении новых понятий при изучении начертательной геометрии (Рис.2), подтверждающий, что наглядность в высшей школе не играет самостоятельной роли, и положительная динамика в обучении достигается только в среднеуспевающих группах студентов.

Рис.1. Динамика результатов обучения при первоначальной материализованной (контрольная группа) и первоначальной абстрактно-символьной форм действия при решении задач (экспериментальная группа)

студентов при первоначальном введении плоскости, а затем пространства, при введении новых понятий на занятиях по геометрии (контрольная группа) и при одновременном введении плоскости и пространства (экспериментальная группа)

Под действием компьютерных технологий математический аппарат претерпел значительные изменения, среди которых мы выделяем: 1) значительные изменения в области, как в фундаментальной, так и прикладной математике, которые произошли за последние годы в связи с развитием компьютерных технологий; 2) усиление внутринтегративных связей в области применения математического знания. В соответствии с принципами системности, целостности и связи теории с практикой был произведен анализ учебных программ и планов во втузе, который позволил выявить ряд недостатков, сложившихся в содержании математической подготовки будущих инженеров. В связи с этим, при отборе содержания нами были сформулированы, следующие критерии,

ориентированные на логику формирования геометро-графической компетентности: критерий полноты содержания, предполагающий установление соответствия фундаментальной составляющей математического обучения уровню современного развития науки; критерий формирования единого мировоззрения в области геометрического знания, ориентированный на целостное изучение геометрии; критерий профессиональной значимости, предполагающий ориентированность на разделы прикладной геометрии, знание которых необходимо для выполнения типовых прикладных задач в будущей профессиональной деятельности. В соответствии с выделенными критериями в содержании математической подготовки во втузе нами предлагается:

1) вести преподавание геометрии с точки зрения теории групп и их инвариантов, сформулированных Ф. Клейном и в соответствии с 5-ым (высшим) уровнем мышления в области высшей математики по иерархии, разработанной АА Столяром;

2) ввести разделы топологии и разделы проективной геометрии, как фундаментальные в области прикладной геометрии;

3) к традиционным методам аппроксимации и интерполяции должны быть подключены и методы, практически значимые для геометрического моделирования: Безье, Кунса, 5-сплайнов, неоднородных рациональных В-сплайнов -NURBS и пр., которые используются для поверхностного и гибридного моделирования.

Данные предложения в содержании математического образования технического вуза автором предлагается реализовать в рамках регионального курса «Вычислительная геометрия», куда вошли указанные разделы.

Основной практической составляющей геометро-графических курсов, как бы не менялось их содержание, является деятельность по решению задач. В нашем исследовании мы выделили конструктивно-технические задачи, как доминирующие в будущей профессиональной деятельности специалиста в среде компьютерных графических технологий, обозначили их особенности и приемы действий в современных условиях.

Учебные конструктивно-технические задачи в большинстве работ [Б.Ф. Ломов, Т.В. Кудрявцев и др.] определяются, как задачи на построение геометрических объектов, определяемыми граничными условиями, решение которых требует выпонения той или иной конструктивной деятельности, включающей поисково-аналитическую и комбинаторно-синтетическую деятельность. В процессе формирования геометро-графической профессиональной компетентности мы реализовали конструктивно-аналитический подход к решению учебных конструктивно-технических задач, который заключается в дополнении данных задач математическим моделированием с целью математической формализации элементов конструктивной деятельности. В традиционной учебной конструктивно-технической задаче отсутствует создание логико-математической модели. Действия по формированию геометрических объектов в среде выделенных средств в утвердившейся практике обучения заканчиваются этапом материализованной и символьно-абстрактной деятельности, при полном отсутствии формализованного языка геометрии. Решение же обозначенных нами типовых

учебных задач во втузе выделенными средствами обучения должно осуществляться обучаемыми, как методами экспериментального исследования, так и теоретического, основывающимися на методы фундаментальной и прикладной геометрии с применением широкого спектра компьютерных средств обучения, которые являются средствами регулирования деятельности в решении данных задач. Автор данного исследования считает, что изменение в содержании типовых прикладных учебных задач решаемых в среде компьютерных средств обучения объективно необходимо, т.к. соответствует «социальному заказу» в сфере -графической подготовки во втузе. Основываясь на трактовку Д.Б. Элькониным учебной задачи, формулирование Н.Ф. Талызиной, Л.М. Фридманом и др. сущностной характеристики процесса решения математических задач и разработанные основы использования выделенных средств обучения, нами определен конструктивно-аналитический подход решения выделенных типовых прикладных задач. Данный подход означает выполнение студентами поисково-аналитической и комбинаторно-синтетической деятельности в процессе решения задачи на основе единой структурно-функциональной модели и включает построение нескольких моделей. Содержание таких задач должно синтезировать построение четырех моделей, реализующих интеграционные связи в прикладной геометрии:

S математической модели - логико-математическая модель объекта или процесса, включающая: во-первых, совокупность геометрических условий, определяющих объекты выделенного класса и процесс их создания, формализованные в бинарном дереве, в котором ребра - операции, а вершины-объекты; во-вторых, математическое описание геометрических преобразований; в-третьих, аналитическое описание геометрического объекта или его частей в виде совокупности уравнений, неравенств и других ограничений. Формализованная модель объекта обеспечивает обучаемому формирование других моделей. После изучения специальных дисциплин математическая модель дополняется инженерным расчетом;

^ абстрактно-графической модели геометрического объекта - проекци-онно-обратимый чертеж, созданный компьютерными средствами обучения;

^ материализованной модели геометрического объекта - трехмерная статичная геометрическая модель, реализованная средствами САПР-технологий;

^ функциональной модели геометрического объекта - анимационная модель, отражающая структурные, логические и функциональные связи в динамике, реализованная средствами технологий виртуального моделирования и CALS- технологий.

Сложность решения обозначенных задач для субъекта заключается в том, что такие задачи не только востребуют межинтегративные знания, умения и навыки в области математических и общепрофессиональных геометрических дисциплин, но продуктивности понятийно-образно-практического мышления и высокого уровня в овладении компьютерными технологиями и стандартами в области геометро-графического знания. Поэтому при решении данных задач будет возникать наибольшее число уровневых и межуровневых связей между компонентами геометро-графической компетентности, и продуктом решения

таких задач станут изменения в субъекте, отражающихся в уровневых показателях компонентов геометро-графической профессиональной компетентности. Структура и интенсивность связей между данными компонентами будет определяться спецификой проблемных ситуаций в задачах.

В нашем исследовании рассмотрены типы проблемных ситуаций, которые могут быть, реализованы в конструктивно-аналитических задачах, а также мы выделяем следующую классификацию конструктивно-аналитических задач: задачи на изображение; задачи на построение; задачи конструктивно-моделирования. В исследовании раскрыты сущностные характеристики этих задач.

Анкетирование, опрос преподавателей общепрофессиональных и специальных дисциплин позволили сделать вывод: низкий уровень владения студентами определенных разделов прикладной геометрии в различных специальных дисциплинах частично обусловлен тем, что не существует интеграции математической составляющей в курсовом проектировании на разных ступенях обучения студентов во втузе. Данный анализ позволил сделать вывод о необходимости совершенствования обучения геометрии на уровне учебного плана, скорректированного по критерию реализации межпредметных связей на уровне процессов. В соответствии с выделенным критерием, учебный план должен быть составлен так, чтобы обучение прикладной геометрии сопровождалось непосредственным ее закреплением в других дисциплинах, то есть процесс геометро-графической подготовки должен быть непрерывным. Следовательно, организационные формы геометро-графической подготовки должны быть ориентированы на непрерывность такой подготовки студентов во втузе.

Под непрерывностью геометро-графической подготовки студентов во втузе автором понимается процесс непрерывного трехступенчатого изучения дисциплин геометро-графического цикла и одновременного их использования в процессе обучения другим дисциплинам на основе курсового проектирования.

Многоступенчатый непрерывный процесс формирования геометро-графической компетентности будущих специалистов, опирающийся на инте-гративные курсовые работы разных ступеней, приведен в табл. 1. Курсивом в таблице выделены позиции, где автором предлагается дополненное содержание и конструктивно - аналитический подход. Для обеспечения непрерывности и многоступенчатости геометро-графической подготовки построение сформулированной структурно-функциональной модели предлагается проводить поэтапно, начиная со 2 курса по 5 курс, где каждый следующий этап характеризуется углублением содержания математической модели.

В третьей главе «Исследование эффективности использования графических компьютерных технологий в становлении и развитии геометро-графической профессиональной компетентности будущего инженера» разработан критериально-диагностический аппарат для определения эффективности предлагаемой дидактической системы, произведены оценка и анализ результатов опытно-экспериментальной работы на основе применения методов статистической обработки в проведенном педагогическом исследовании.

Таблица 1

Организация многоступенчатой геометро-графической подготовки во втузе

Уч. ст. Дисциплины

1-2 курсы ЕН Ф. Высшая математика ОПДФ Начертательная геометрия, Компьютерная графика (Геометрическое модеящхта-нне)

ЕН.Р. Вычислительная геометрия

ОПДФ. Интегративная электронная курсовая работа но геометрическому моделированию (1-ая ступень), интегрирующая методы прикладной геометрии и CAD - технологий в решении учебных конструктивно-технических задач на основе конструктивно-аналитического подхода

3-4 курсы СП Ф, Детали машин , Теория механизмов и машин СП Ф. Автоматизация инженерного труда

СП Ф. Курсовая работа в специальных дисциплинах (2-ая ступень), интегрирующая методы прикладной геометрии и специальных дисциплин в решении учебных конструктивно-технических задач, выполненная с применением САО\САМ-,\УЕВ- и мультимедиа-технологий

5-6 курсы СПФ. Основы автоматизированного проектирования СПФ. Компьютерные технологии в проектировании

СП Ф. Курсовое проектирование в специальных дисциплинах (3-я ступень), интегрирующее методы прикладной геометрии, инженерного расчета, специальных дисциплин, выполненное с применением CAD\CAM\CAE -, ГИС - и CALS -технологий

Уровень сформированности геометро-графической компетентности студентов определялся результатами анкетирования, выполнения тестовых заданий и курсовых работ. Для проверки эффективности предлагаемых педагогических условий общий показатель уровня развитости субъекта в выделенной области знания нами был разбит на два комплекса:

1) процессуально-типологический комплекс, характеризующий уровень освоения предметного знания, владение умениями и навыками в решении прикладных задач, уровень развитости когнитивных способностей и владения коммуникативными средствами общения;

2) ценностно-ориентационный комплекс, который характеризует меру активности субъекта, направленную на реализацию своего образовательного потенциала и ориентированную на непрерывное самообразование и самосовершенствование.

Эффективность сформулированных педагогических условий формирования геометро-графической компетентности в сфере процессуально-типологического комплекса проверялась нами по нескольким направлениям: в среднестатистической и сильной группах студентов; на младших и старших курсах.

1. В целях выяснения педагогической эффективности предложенной дидактической системы по формированию обозначенного комплекса, был проведен эксперимент, в котором приняли участие студенты контрольных и экспериментальных групп факультета «Автоматизация и технология машинострое-

ния» и факультета «Информационные системы и технологии», обучающиеся по экспериментальной программе в течении 1999-2004 гг., начиная со 2 курса. Для соблюдения условий, обеспечивающих представительность результатов исследования, студенты этих групп имели приблизительно равные уровневые показатели в области геометро-графической подготовки, которые определялись нами по результатам вступительных экзаменов и школьным аттестационным оценкам по математике. Студентами экспериментальной группы был изучен курс ЕН.Р. «Вычислительная геометрия», в соответствии с разработанной нами программой. Занятия данного курса проводились в форме лекций и практических занятий, в том числе с использованием разработанного нами учебного пособия «Вычислительная геометрия. Сборник задач». По завершению курсов «Высшая математика», «Начертательная геометрия», «Компьютерная графика» и «Вычислительная геометрия» студентами выполнялась интегративная электронная курсовая работа по геометрическому моделированию средствами компьютерных графических технологий.

С позиции деятельностного подхода к обучению знание понимается как составная часть умения, поэтому задания в разработанных нами тестах для младших курсов на определение уровневых показателей геометро-графической образованности предполагали выполнение действий обучаемого репродуктивного, продуктивного и творческого характера по типологии разрешения проблемных ситуаций, понятийного и понятийно-образного характера по типологии мышления. Для распределения баллов между отдельными задачами задания в соответствии с их относительной трудностью мы использовали метод Ю.З. Гильбуха. Для этого перед проведением эксперимента после III семестра было проведено предварительное тестирование на определение уровня показателей геометро-графической образованности. После проведения эксперимента было проведено повторное тестирование после IV семестра студентов в контрольной и экспериментальной группах (Рис.3). Задания теста подразделялись на категории в соответствии с уровнями сформированности процессуально- типологического комплекса: Iуровень - (элементарная геометро-графическая грамотность) - понятийные задания, репродуктивные по характеру действия;

Рис. 3 Динамика формирования геометро-графической образованности субъекта в процессуально-типологическом комплексе на 2-3 курсах в контрольной и экспериментальной группах

Рис. 4. Динамика формирования геометро-графической компетентности на 5 курсе в контрольной и экспериментальной группах в процессуально-типологическом комплексе

II уровень (функциональная геометро-графическая грамотность) - понятийно-образные задания, продуктивные по характеру действия (алгоритмические действия); III -уровень (геометро-графическая образованность) - понятийно-образные задания, творческие по характеру действия (эвристические действия), IV-уровень - понятийно-образные задания, творческие по характеру действия ( исследовательские действия). При этом задания I, II -ого уровня имеют одно единственное решение, в то время как задания Ш-его и IV - ого уровней могут иметь несколько решений, удовлетворяющих заданным требованиям. Проверка решения задач, начиная со П-ого уровня, осуществляется обучаемым, как аналитическим, так и образным путем. Задания на Ш-ем и IV-ом уровнях предпо-лагли применение эвристических и исследовательских методов, реализацию межинтегративных связей и свободную ориентацию в среде компьютерных технологий. Вероятность того, что выборки принадлежат нормальному закону распределения составляет р= 0,7 {х'= 3,00; /"=5). Достоверность различий результатов в уровневых показателях сформированности процессуально-типологического комплекса, полученных в экспериментальной и контрольной группах, не ниже 0,95 (=106) по /-критерию Стьюдента >t,ru„ =1,98).

По окончании V курса в экспериментальной и контрольной группах произведено повторное сравнение среднеарифметических показателей уровня геометро-графических знаний и умений (Г) после выполнения курсовой работы III -ступени по заданию выпускающей кафедры (Рис.4). Выполнение курсовой работы требовало от студентов владение методами инженерного расчета, прикладной геометрии и компьютерной графики. Проверка статистической различимости средних показателей уровня усвоения также проводилась с помощью t-критерия Стьюдента.

2. Нами была сформирована экспериментальная группа из студентов, у которых первоначальные уровневые показатели геометро-графической подготовки были высокими (отличники). Данная группа занималась по экспериментальной программе, начиная с 2000 г. Студенты экспериментальной группы принимали участие в предметной олимпиаде. Конкурсы олимпиады разбиты по возрастным категориям, в которых могут принимать участие студенты 2-5 курсов соответственно. Число победителей от НГТУ в 1999-2001 гг. составляло в среднем 25,1 % от общего числа победителей, а в 2002-2004 гг. их уже было 48,9% Прирост, составляющий 23,8%, подтверждает результативность предложенных педагогических подходов и для высокоразвитых студентов (Рис.5).

Формирование ценностно-ориентационного комплекса субъекта является результатом большого числа факторов. В качестве ориентира в формировании данного комплекса субъекта нами были выбраны уровневые показатели комплекса мотивов студентов старших курсов, участвующих во Всероссийских студенческих олимпиадах данного профиля. У студентов-олимпиадников по результатам многолетнего опроса определяющими являются следующие группы социальных и учебно-познавательных мотивов, в соответствии с классификацией, предложенной Н. Л. Емельяновой: 1) профессионально-познавательные

Рис. 5. Динамика числа победителей сту-дентов-олимпиадников НГТУ по отношению к общему числу победителей

Рис. 6. Динамика показателя активности студентов экспериментальной группы.

мотивы, отражающие интерес к будущей профессии; 2) высказывания, характеризующие перспективность и социальную значимость профессии; 3) внутри-учебные мотивы; 4) мотивы, отражающие значимость изучения профилирующих дисциплин. Выявленные результаты показывают, что прагматические интересы не являются доминирующими в общей сфере интересов высоко - интеллектуальных студентов. Все опрошенные студенты - это представители ведущих промышленных регионов России: С.-Петербург, Новосибирск, Челябинск, Н.Новгород и др. Доминирование такой группы мотивов адекватно логике формирования геометро-графической компентности. Студенты-олимпиадники имеют высокую степень активности и четко выраженную мотивацию, ориентированную на непрерывное самосовершенствование и самообразование.

После проведения эксперимента нами анализировались динамика степени активности субъекта, направленная на творческую реализацию своего образовательного потенциала в учебном процессе втуза и ориентированная на самосовершенствование, в выделенной области знания. Для этого сравнивалась динамика показателей, отражающих интерес и степень участия в предметной Всероссийской олимпиаде (1-ая ступень) в течение 2001-2003гг. в экспериментальной среднестатистической группе и соответствующие общероссийские показатели. В экспериментальной группе на 24,5% в 2001 г., 36,7% в 2002г. , 45,5% в 2003 г. больше проявили интерес к участию в олимпиаде 1-ой ступени, по сравнению с 2000 г. Т.о., динамика интереса к предметным олимпиадам, составившая в ЭГ 35,6 % в среднем в год, превышает такую же динамику по России (20 % в год) на 15,6% (Рис.6).

Результаты эксперимента свидетельствуют о положительном влиянии предлагаемой дидактической системы на формирование геометро-графической компетентности субъекта во втузе.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Исследование позволило выявить ряд противоречий в геометро-графической подготовке будущих инженеров технического вуза. Создание це-

лостной непрерывной системы подготовки специалиста с позиции иерархии результативности, ориентированной на формирование геометро-графической компетентности, направлено на разрешение сформулированных противоречий;

2. Опираясь на философско-образовательный подход к определению понятия «профессиональная компетентность» и выделенную совокупность профессионально-значимых знаний, умений, навыков, мотиваций и форм мышления в математической области знания, было сформулировано понятие «геометро-графическая компетентность» студентов технических вузов. Под геометро-графической компетентностью понимается уровень знаний, умений и навыков студента втуза, которые опираются на развитое пространственное мышление и продуктивные межинтегративные связи в сфере математических, общепрофессиональных и специальных дисциплин, обеспечивающих обучаемому осознанное понимание математических, конструктивно-технических и функциональных характеристик технических объектов в решении прикладных задач; свободную ориентацию будущего инженера в среде компьютерных графических технологий; направленность студента на достижение конечного результата, получение которого сочетается со стремлением его к саморазвитию и овладению новыми приемами геометро-графической деятельности;

3. Определены теоретико-методологические подходы формирования геометро-графической компетентности будущих специалистов в техническом вузе, опирающиеся на фундаментальные психолого-педагогические подходы к инженерной подготовке - системный, интегративно-целостный, деятельност-ный и личностно-ориентированный.

4. Сформулирован конструктивно-аналитический подход к формированию геометро-графической компетентности, который означает выполнение студентами поисково-аналитической и комбинаторно-синтетической деятельности в процессе решения учебной конструктивно-технической задачи на основе единой структурно-функциональной модели, включающей построение нескольких моделей, начиная с математической. Такой подход реализует внутрипредметные связи между различными разделами прикладной геометрии: многомерная евклидова геометрия, аналитическая геометрии, проективная геометрия, теория множеств, начертательная геометрия, теория графов, что закрепляет понятийный аппарат и развивает пространственное мышление;

5. Дидактическая система включает: дополненное содержание по следующим разделам геометрии: теория групп, основы топологии, проективная геометрия, обеспечивающие целостность и фундаментальность в преподавании геометрии, методы аппроксимации и интерполяции, практически-значимые для геометрического моделирования; новый подход к решению учебных задач в выделенной области знания с опорой на математическую составляющую. Доказано, что увеличить результативность геометро-графической подготовки студентов во втузе позволяет реализация непрерывности такой подготовки, основанной на включении в учебный план регионального компонента «Вычислительная геометрия» и электронных курсовых работ разных ступеней, предполагающих углубление математического содержания.

6. Критериально-диагностический аппарат, характеризующий уровни гео-метра-графической подготовки студентов втузов на основе четырехуровневых тестовых заданий показал, что на первом уровне (элементарная грамотность), предусматривающим только полноту усвоения знаний и умений на уровне репродуктивного действия, остаются только 2,3% студентов экспериментальной группы (8,7% контрольной группы); второй уровень (функциональная грамотность), диагностирующий полноту усвоения знаний, умений и развитость пространственного мышления на уровне продуктивного действия преодолевают 97,7% студентов экспериментальной группы (91,3% контрольной группы); третий уровень (образованность), характеризующий полноту усвоения знаний, умений и развитость пространственного мышления на уровне творческого эвристического действия, преодолевают 75,5 % студентов экспериментальной группы (44,7 % контрольной группы). 25,4% студентов экспериментальной группы успешно справляются с четвертым уровнем тестовых заданий (геометро-графическая компетентность), которые характеризуют полноту усвоения знаний, умений и развитость пространственного мышления в ходе выполнения творческих заданий исследовательского характера в среде компьютерных технологий (8,2% контрольной группы).

7. Результаты педагогического эксперимента свидетельствуют о положительном влиянии предлагаемой дидактической системы на формирование геометро-графической компетентности субъекта во втузе.

Перспективы наших дальнейших исследований заключаются в уточнении целей и направлений их реализации при формировании геометро-графической культуры в послевузовской подготовке инженера.

Основное содержание диссертационного исследования отражено в следующих публикациях:

Учебные пособия

1. Юматова Э.Г. «Вычислительная геометрия». Сборник задач. Часть I // Учебное пособие.- Н.Новгород: НГТУ, УДК 519.116,1999. - 72 С, в соавторстве (89%)

Научные статьи

2. Юматоза Э.Г. Методика преподавания курса вычислительная геометрия в НГТУ // Материалы VII-Всероссийской конференции по компьютерной геометрии и графике КОГРАФ97.- Н.Новгород: НГТУ, 1997. - С. 52-53.

3. Юматова Э.Г., Соснина О.А. Электронная курсовая работа 2 курса как синтез 2D и 3D- технологий в компьютерной инженерной графике и геометрическом моделировании // Материалы Всероссийской научно-методической конференции информационные технологии в учебном процессе.- Н.Новгород: НГТУ, 2003. - С.232-233.

4. Юматова Э.Г. Всероссийская олимпиада по графическим информационным системам и технологиям и ее роль в создании единой образовательной среды технического университета // Материалы Всероссийской научно-методической конференции информационные технологии в учебном процессе.-Н.Новгород: НГТУ, 2003. - С.257-259.

5. Юматова Э.Г. Применение графических информационных технологий в учебном процессе как средства фундаментализации геометрической и графической подготовки в инженерном образовании // Материалы VII Всероссийской научно-методической конференции по проблемам науки и высшей школы «Проблемы подготовки специалистов в технических университетах»,-Н.Новгород: НГТУ, УДК378 ББК 74.58,2003. - С.87-89.

6. Юматова Э.Г. Анализ внутрипредметных связей в курсе высшей математики в техническом вузе // Высокие технологии в педагогическом процессе: труды докладов V Международной научно-методической конференции преподавателей вузов, ученых и специалистов,2004.- Н.Новгород: ВГИПА, 2004. -С.459-460.

7. Юматова Э.Г. Методические вопросы преподавания аналитической геометрии в техническом вузе // Высокие технологии в педагогическом процессе: труды докладов V Международной научно-методической конференции преподавателей вузов, ученых и специалистов,2004.- Н.Новгород: ВГИПА, 2004. -С.460-461.

8. Юматова Э.Г. Реализация внутрипредметных связей в курсе высшей математики в техническом вузе средствами графических информационных технологий // Высокие технологии в педагогическом процессе: труды докладов V Международной научно-методической конференции преподавателей вузов, ученых и специалистов,2004.- Н.Новгород: ВГИПА, 2004. - С.460-462.

9. Юматова Э.Г. Теоретико-методологические подходы к формированию геометро-графической профессиональной компетентности в среде компьютерных технологий в техническом вузе. // Актуальные вопросы развития образования и производства: Сб. трудов V Всероссийской научно-методической конференции студентов, соискателей, молодых ученых и специалистов, 2004.-Н.Новгород: ВГИПА, 2004. - С. 76-78

10. Юматова Э.Г. Конструктивно-аналитический подход к решению прикладных задач в контексте формирования геометро-графической профессиональной компетентности в техническом вузе // Актуальные вопросы развития образования и производства: Сб. трудов V Всероссийской научно-методической конференции студентов, соискателей, молодых ученых и специалистов, 2004.-Н.Новгород: ВГИПА, 2004. - С. 78-80

11. Юматова Э.Г. Организационные аспекты формирования геометро-графической профессиональной компетентности во втузе // Актуальные вопросы развития образования и производства: Сб. трудов V Всероссийской научно-методической конференции студентов, соискателей, молодых ученых и специалистов, 2004.-Н.Новгород: ВГИПА, 2004. - С.80-81

Тезисы докладов

12. Юматова Э.Г., Москаленко Л.Г., Иудина Т.М. Опыт проведения олимпиад по компьютерной геометрии и графике // Тезисы международной конференции по компьютерной геометрии и графике КОГРАФ95, 1995.- Н.Новгород: НГТУ, 1995.-, С.19-21

Подп. в печ. 14.10.04. Формат 60 х 84 '/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Зак. 625.

Нижегородский государственный технический университет. Типография НГТУ. 603600, Нижний Новгород, ул. Минина, 24.

1119 8 9 7

Содержание диссертации автор научной статьи: кандидата педагогических наук, Юматова, Эвелина Геннадьевна, 2004 год

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. Содержание и структура геометрографической профессиональной компетентности будущего инженера в современном информационном обществе

1.1. Образовательные ориентиры совершенствования математической подготовки будущих инженеров технического вуза.

1.2. Структура, сущностные характеристики и теоретико-методологические подходы формирования геометро-графической компетентности студентов технического вуза.

Выводы по первой главе.

ГЛАВА II. Компьютерные графические технологии как методология формирования профессиональной компетентности будущего инженера

2.1. Разработка основ использования компьютерных средств обучения в процессе формирования геометро-графической компетентности студентов во втузе.

2.2. Совершенствование содержания обучения математическим дисциплинам в техническом вузе.

2.3. Конструктивно-аналитический подход к решению конструктивно-технических задач в контексте формировании компонентов геометро-графической компетентности будущих специалистов. Ю

2.4. Организационные аспекты формирования геометро-графической компетентности с позиции иерархии результативности геометро-графической подготовки студентов во втузе.

Выводы по второй главе.

ГЛАВА III. Исследование эффективности использования компьютерных графических технологий в становлении и развитии геометро-графической профессиональной компетентности будущего инженера

3.1. Оценка и анализ результатов педагогического эксперимента по реализации дидактической системы, нацеленной на формирование геометро-графической компетентности будущих инженеров.

3.2. Применение методов статистической обработки в педагогическом исследовании для количественной оценки результатов педагогического эксперимента.

Выводы по третьей главе.

Введение диссертации по педагогике, на тему "Формирование геометро-графической компетентности студентов технического вуза средствами компьютерных технологий"

Наметившийся подъем промышленного производства в Российской Федерации требует подготовки большого количества высококвалифицированных инженеров. На сегодняшний день ас-симметричная структура экономики востребует только в основном следующую группу специалистов: экономисты, юристы и менеджеры. В ближайшее десятилетие по расчетам Института народнохозяйственного прогнозирования РАН престижными станет и вторая группа профессий: инженеры новых технологий, специалисты связанные с бизнес-информатикой и вычислительными технологиями. По отчетам комиссии по реформированию государственной службы при президенте РФ Россия в 2004 г. столкнулась с отсутствием квалифицированных инженеров - невиданная раньше проблема для России! Причин этому несколько: во-первых, проблема высшей школы в том, что в России массовое высшее образование перестало быть высшим, оно стало средним техническим, средним профессиональным; во-вторых, в технических вузах отсутствует серьезная материально-техническая база для подготовки инженеров; в-третьих, плоды последнего десятилетия экономического спада в России - это размытая профессиональная мотивация у молодежи. Многие поступающие в вузы думают о чем угодно - престиже, отсрочке от армии, приятном времяпровождении, но не о получаемой специальности, потому что знают - работу придется искать, и неизвестно, чем еще заниматься.

Геометро-графическая подготовка формирует теоретико-практическую основу у обучаемого для изучения и выполнения различных работ дисциплин циклов ОПД и СД, составляя фундамент общей инженерной подготовки. Как показывает анализ многочисленных публикаций и наше исследование, в настоящее время знания, умения и навыки будущего специалиста в геометро-графической сфере, ориентированные на использование средств вычислительной техники в решении прикладных задач сформированы не должном уровне. Как отмечают многие авторы (Б.В. Гнеденко, К.К. Гомоюнов и др.), в деле математической подготовки выпускников технических вузов имеются существенные проблемы. Наблюдаются серьезные пробелы в знании теоретического материала, формализм в знаниях, неумение применять теоретические знания на практике, оторванность геометро-графических знаний от их математического аппарата.

Проблемы математической подготовки, и в частности геометрической подготовки, будущих инженеров всегда интересовали математиков и деятелей в области математического образования. Этому уделяли внимание такие крупные зарубежные математики и педагоги, авторы многочисленных учебников и задачников по математике, как А. Пуанкаре, Ф. Клейн, Г. Вейль, Д. Пойа, М. Берже, и российские - М.В. Остроградский, Н.Я. Виленкин, Н.В. Ефимов, М.М. Понтрягин и др. В последние годы появился целый ряд трудов, посвященных разработке методических принципов преподавания математических дисциплин в высшей школе: Б.В. Гнеденко, М.В. Потоцкий, А.Г. Мордкович, Г.Л. Луканкин и др. Ряд авторов отмечают, что методика преподавания геометрии находится в определенном смысле на стыке философии, математики, логики, психологии, биологии, кибернетики и, кроме, того искусства. Фундаментальные работы в области теории и методики обучения геометрии, связанные с проблемой формирования и развития пространственного мышления учащихся и выработкой новых концептуальных подходов к изучению геометрии в школе и вузе проведены такими педагогами, как Г.Д. Глейзер, В.А. Гусев, А.А. Столяр, И.М. Яглом и др. При исследовании конструктивного подхода к обучению геометрии мы опирались на следующие учебники и задачники, ориентированные на развитие пространственного мышления и практической направленности обучения геометрии в вузе на основе ин-тегративно-целостного и проблемно-деятельностного подхода к обучению геометрии следующих авторов: М.Берже, И.М. Яглом, O.K. Житомирского, Н.В. Ефимова и др.

В области внедрения компьютерных технологий в образовательное пространство отметим работы педагогов: С. Пейперта, И.В. Роберт, М.А. Холодной, Е.И. Машбиц, Т.В. Габай, А.А. Червовой и др., а также диссертационные работы авторов, посвященные вопросам совершенствования содержания и методики преподавания высшей математики в вузах средствами компьютерных технологий: Ю.А. Первина, М.Н. Марюкова, В.Р. Май-ера и др.

Термин «геометро-графическая подготовка» частью педагогов воспринимается, как подготовка по дисциплине «Начертательная геометрия и Инженерная графика». В настоящем исследовании этот термин был расширен, что отражает мнения ведущих геометров и интеграционные тенденции сегодняшнего развития высшего профессионального образования, направленные на установление взаимосвязи, преемственности и интеграции учебных предметов: к геометро-графической подготовке были отнесены дисциплины «Высшая математика (разделы прикладной геометрии)», «Начертательная геометрия и Инженерная графика», «Компьютерная графика».

Анализ педагогической и специальной литературы позволил выделить пути интенсификации геометрической подготовки будущих инженеров технического вуза. Основные выявленные направления совершенствования математической подготовки решают, на наш взгляд, отдельные частные проблемы: реформирование содержания и внедрение продуктивных технологий в процесс обучения. Такие наметившиеся тенденции в области образования, как фундаментализация, междисциплинарная интеграция, внедрение активных методов обучения требуют целостного и непрерывного подхода с позиции результативности. Указанный подход к выявлению путей интенсификации геометро-графической подготовки может быть реализован только с позиций формирования «профессиональной компетентности», где результат геометро-графической подготовки закладывается уже на уровне подходов к формированию компонентов образовательной деятельности. Такое упорядочение образовательной деятельности позволит рассчитывать на достижение качественных преобразований в формировании и развитии субъекта. Совершенно обосновано в проекте государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования 2004 г. (в соответствии с квалификацией инженер-магистр) определены образовательные ориентиры компетентностного подхода к подготовке инженеров технических вузов. Отметим, что нами не обнаружено педагогических исследований, направленных на формирование профессиональной компетентности в сфере геометро-графического знания в условиях информатизации общества.

В последнее время в учебном процессе технических вузов, начиная с первого курса, интенсивно применяются компьютерные графические технологии, к которым обычно относят: САПР, мультимедиа геоинформационные растро-векторные, CALS - технологии и технологии иллюстративной графики. Объем, циркулируемой в этих технологиях графической информации, превышает 50%. Исследование вопроса дидактических основ эффективного применения указанных средств обучения в математической подготовке, и в частности геометрической, показало, что основная часть работ посвящена созданию обучающих программ. Нами не выявлены работы, исследующие пути эффективного применения данных средств в процессе обучения геометро-графическим дисциплинам студентов технических вузов, в контексте формирования профессиональной компетентности.

Недостаточная разработанность концептуальных подходов к формированию геометро-графической профессиональной компетентности в среде компьютерных средств обучения и необходимость такой разработки подтверждает актуальность нашего исследования. Обзор отечественных и зарубежных работ, посвященных исследованию теоретических и практических подходов обучения геометрии в высшей школе, анализ учебных планов позволил выявить противоречие между социальным заказом общества на специалистов инженерного профиля, обладающих профессиональной компетентностью, одной из компонентов которой является геометро-графическая профессиональная компетентность, и недостаточной разработанностью педагогической системы ее формирования во втузах. Данное противоречие определило проблему исследования', разрешение противоречия между потребностями общества в инженерах-профессионалах, обладающих геометро-графической компетентностью, и недостаточной разработанностью теоретико-методологических и практических подходов ее формирования выделенными техническими средствами обучения в технических вузах.

Цель исследования: научно-теоретическое обоснование и разработка теоретико-методологических и практических подходов к формированию геометро-графической профессиональной компетентности будущего инженера на основе применения компьютерных графических технологий.

Объект исследования: процесс обучения дисциплинам геометро-графического профиля будущего инженера.

Предмет исследования: геометро-графическая профессиональная компетентность студентов технического вуза.

Гипотеза исследования: процесс формирования геометро-графической компетентности во втузе будет более эффективным, если:

- концепция формирования геометро-графической компетентности в техническом вузе будет строиться в соответствии с иерархией результативности образовательной деятельности в сфере геометро-графического знания;

- сущностные характеристики понятия геометро-графической компетентности субъекта уточнены в соответствии с основными тенденциями в образовательной политике и отражают особенности современной системы профессиональной деятельности инженера в среде компьютерных технологий;

- основой для теоретико-методологических и практических подходов к формированию компонентов дидактической системы, реализующей образовательный процесс геометро-графической подготовки (к отбору содержания, выявлению методов и организационных форм), служат сформулированные сущностные характеристики геометро-графической компетентности субъекта.

Для достижения поставленной цели и проверки гипотезы необходимо решить следующие задачи:

1. Сформулировать понятие «геометро-графическая компетентность» студентов втузов в условиях информатизации общества с позиции иерархии результативности образовательной деятельности в области геометро-графического знания;

2. Сформулировать и обосновать теоретико-методологические и практические подходы формирования содержания, методов и организационных форм обучения, направленных на формирование геометро-графической компетентности студентов во втузе средствами компьютерных графических технологий;

3.Экспериментально проверить эффективность разработанной дидактической системы формирования геометро-графической компетентности будущего инженера.

Методологическую и теоретическую основу исследования составили: деятельностный подхода к обучению (JI.C. Выготский, П.Я. Гальперин, Н.Ф.Талызина и др.); проблемы формирования компетентности специалиста (Б.С. Гершунский, Э.Ф. Зеер и др.); проблемы формирования графической культуры специалиста (М.В. Лагунова), особенности математического мышления (Г.Вейль, А. Пуанкаре и др.); развитие пространственного мышления в процессе обучения геометрии (Г.Д. Глейзер, И.С.Якиманская и др.); теория и методика обучения математике в вузе (Ф.Клейн, Г.Д.Глейзер, В.А. Гусев, А.Г. Мордкович, Ю.М. Колягин, Л.Д. Кудрявцев, Д. Пойа, Л.С. Понтрягин, В.Г. Болтянский, Н.Я. Виленкин и др.); конструктивный подход к изучению геометрии (А.Д.Александров, А.А. Столяр, Л.М.Фридман и др.).

Методы исследования. Для решения задач исследования в диссертации применены следующие методы педагогического исследования: анализ психолого-педагогической, методической, специальной литературы по проблеме диссертации; изучение и анализ педагогического опыта; педагогические наблюдения, анкетирование, индивидуальные и групповые беседы с преподавателями, инженерно-техническими работниками, студентами; проведение педагогического эксперимента; статистическая обработка и интерпретация экспериментальных данных.

Экспериментальная база исследования: Нижегородский государственный технический университет; областная олимпиада школьников по компьютерной геометрии и графике, проводимая НГТУ совместно с Министерством образования и науки Администрации Нижегородской области, Всероссийская студенческая олимпиада по графическим информационным технологиям и системам, проводимая НГТУ по приказу Министерства образования РФ в течении последних15 лет, где автор настоящего исследования входил в состав методической группы.

Этапы исследования: исследование проводилось на базе Нижегородского государственного технического университета и включало несколько этапов.

1 этап (1997-1999 гг.) - анализ философской и педагогической литературы по проблеме исследования, анализ недостатков в геометро-графической подготовке будущих специалистов-выпускников технических вузов, изучение особенностей обучения дисциплинам геометро-графического цикла в технических вузах и возможных направлений совершенствования содержания, методики и организации математической подготовки во втузах.

2 этап (1999-2003 гг.) - разработка дидактической системы, нацеленной на формирование геометро-графической компетентности будущего специалиста, разработка критериально-диагностического аппарата, проведение педагогического эксперимента с целью выявления эффективности предложенной дидактической системы, ориентированной на формирование геометро-графической компетентности студента во втузе.

3 этап (2003-2004 гг.) - подведение итогов и обобщение результатов педагогического эксперимента.

Научная новизна проведенного исследования заключается в следующем:

1.Дано авторское определение геометро-графической компетентности, как компонента профессиональной компетентности, определена ее структура и иерархия формирования у студентов втузов;

2.Разработаны теоретико-методологические подходы формирования геометро-графической компетентности студентов средствами компьютерных графических технологий; дидактическая система целенаправленного формирования фундаментальных и профессионально-значимых умений, навыков и мотиваций в области геометро-графического знания, пространственного мышления будущих специалистов в связи с развитием компьютерных технологий;

3.Предложены обновленное содержание, реализующее системный, целостностный и практико-ориентированный подходы к обучению геометрии во втузе, новый подход к установлению связей между дисциплинами геометро-графического цикла на основе математического моделирования элементов конструктивной деятельности в процессе решения учебных конструктивно-технических задач.

4.Показано, что в геометро-графической подготовке студентов технического вуза конструктивно-аналитический подход позволяет сместить акцент со средств учебной деятельности на средства обучающей деятельности в использовании компьютерных графических средств обучения; исследована роль и место наглядности этих средств в процессе обучения студентов геометро-графическим дисциплинам;

5. Разработан критериально-диагностический аппарат для количественного анализа эффективности предлагаемых образовательных подходов к разным группам студентов.

Теоретическая значимость исследования определяется:

• разработкой теоретико-методологических подходов формирования геометро-графической компетентности студентов на основе анализа развития образовательной науки и особенностей современной системы профессиональной деятельности инженера в области математического знания в условиях информатизации общества;

• определением характеристик конструктивно-технических задач в современных условиях, предложено обновленное содержание и подход к решению этих задач, предполагающее построение нескольких моделей, с акцентом на математическое моделирование;

• разработкой основ использования компьютерных средств обучения, ориентированных на формирование компонентов геометро-графической компетентности студентов технического вуза.

Практическая значимость исследования:

• рекомендации по усовершенствованию содержания, методики и организации процесса обучения дисциплинам геометро-графического цикла используются при разработке рабочих программ курсов «Высшая математика», для проектирования содержания регионального курса «Вычислительная геометрия», интегративных электронных курсовых работ по геометрическому моделированию технических вузов;

• разработан и апробирован учебно-методический комплекс, включающий рабочие программы дисциплин геометро-графического цикла, банк электронных заданий, учебное пособие, диагностические материалы, направленных на формирование геометро-графической компетентности студентов во втузе;

• экспериментальные результаты внедрения дидактической системы позволяют делать выводы об эффективности формирования геометро-графической компетентности студентов компьютерными средствами обучения во втузе.

Обоснованность и достоверность научных положений диссертационной работы подтверждаются их согласованностью с научными достижениями и практикой российских и зарубежных ученых и педагогов в области теории и методики преподавания геометро-графических дисциплин естественнонаучного, общего и профессионального уровня, обеспечены теоретическим и экспериментальным доказательством выдвинутых утверждений, применением комплекса методов исследования.

Положения, выносимые на защиту.

На защиту выносятся:

1. Авторское определение геометро-графической компетентности, которая является одной из составляющей профессиональной компетентности студентов технического вуза, рассматриваемой нами в контексте иерархической лестницы результативности образовательного процесса геометро-графической подготовки инженера во втузе;

2. Теоретико-методологические подходы формирования геометро-графической компетентности студентов втуза средствами компьютерных графических технологий;

3. Конструктивно-аналитический подход к решению учебных конструктивно-технических задач, реализующий взаимосвязь и интеграцию математической и общепрофессиональной геометрической подготовки во втузе;

4. Дидактическая система поэтапного формирования геометро-графической компетентности будущих инженеров, включающая дополненное содержание дисциплин геометро-графического цикла, новый подход к решению учебных конструктивно-технических задач компьютерными средствами обучения, разработанные основы применения выделенных средств обучения и организационные формы непрерывной геометро-графической подготовки студентов втуза;

5. Критериально-диагностический аппарат, позволяющий количественно оценить уровневые показатели геометро-графической компетентности студентов, ориентированный на определение: уровня усвоения предметного знания, уровня умений и навыков в выделенной области знания, уровня развитости пространственного мышления; степени владения средствами компьютерных технологий; уровня активностй в многообразной учебной деятельности.

Апробация результатов исследования.

Основные результаты диссертационных исследований были доложены и обсуждены: на аспирантских семинарах кафедры "Графические информационные системы", НГТУ, 1990-2004 гг.; на IX, X, XI Всероссийской конференции по компьютерной геометрии и графике "Кограф", г. Н. Новгород, 1999 -2004 гг.; на II Межрегиональной конференции "Новейшие технологии - инструмент повышения эффективности управления", г. Н. Новгород, 2002 г.; на II Всероссийской научно-методической конференции "Информационные технологии в учебном процессе", г. Н. Новгород, 2003г.; на 5-ой Юбилейной выставке «Современная образовательная среда», проводимой в рамках Всероссийского форума «Образовательная среда 2003» (29 октября-1 ноября 2003 г. Москва, ВВЦ); на V Международной научно-методической конференции преподавателей вузов, ученых и специалистов «Высокие технологии в педагогическом процессе» г. Н. Новгород, 2004 г.; в рамках разработки пилотного проекта «Создание в НГТУ единой образовательной информационной среды 1-ой ступени геометрической и графической подготовки открытого инженерного образования» (приказ № 27 от 27.02.03); в рамках совместного проекта НГТУ и МГТУ им. Баумана, направленного на разработку образовательного портала по геометрической и графической подготовке (приказ № 114 от 10.11.03).

Тема исследования является составной частью работы по гранту МО РФ «Инновационные технологии при обучении естественнонаучным и математическим дисциплинам» (шифр ГО-2.1-84).

Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, бибилиографического списка литературы (151 наименования), а также содержит 5 таблиц, 16 рисунков и 5 приложений.

Заключение диссертации научная статья по теме "Теория и методика обучения и воспитания (по областям и уровням образования)"

Выводы по третьей главе

Результаты опытно-экспериментальной работы свидетельствуют, что у студентов экспериментальной группы возросли уровневые показатели сформиро ванн ости процессуально-типологического и ценностно-ориентационного комплексов геометро-граф и ческой компетентности.

В начале эксперимента нами было обнаружено, что уровневые показатели геометро-графической образованности у участвующих в эксперименте группах приблизительно одинаковы Уровень элементарной геометро-графической грамотности достигли 22,3% в контрольной группе студентов и 20,1% студентов в экспериментальной группе; 67,4% в контрольной и 70,5% в экспериментальной группах находились на уровне функциональной грамотности; 10,3% в контрольной и 9,4% в экспериментальной группах находились на уровне геометро-графической образованности. После проведения эксперимента в экспериментальной группе произошел переход обучаемых на 4-ый уровень (25,4%) и на 3-й уровень (50,1%), в то время как в контрольной группе этот переход был меньше 8,2 % обучаемых на 4-ый уровень и 36,5% соответствовало 3-ему - уровню, при чем в контрольной группе 46,6% студентов так и остались на втором уровне функциональной грамотности, против 22,2% в экспериментальной группе. Вероятность того, что выборки принадлежат j нормальному закону распределения составляет р= 0,7 (х 3,00; г=5). Достоверность различий результатов в уровневых показателях сформированности процессуально-типологического комплекса, полученных в экспериментальной и контрольной группах, не ниже 0,95 (/=106) по ^-критерию Стьюдента эксп. > *крит = )■

Число победителей от НГТУ в 1999-2001 гг. составляло в среднем 25,1 % от общего числа победителей, а в 2002-2004 гг. их уже было 48,9%. Эффективность предложенных педагогических условий в формировании ценностно-ориентационного комплекса способных студентов составляет 15,6%.

168

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Исследование позволило выявить ряд противоречий в геометро-графической подготовке будущих инженеров технического вуза. Создание целостной непрерывной системы подготовки специалиста с позиции иерархии результативности, ориентированной на формирование геометро-графической компетентности, направлено на разрешение сформулированных противоречий;

2. Опираясь на философско-образовательный подход к определению понятия «профессиональная компетентность» и выделенную совокупность профессионально-значимых знаний, умений, навыков, мотиваций и форм мышления в математической области знания, было сформулировано понятие «геометро-графическая компетентность» студентов технических вузов. Под геометро-графической компетентностью понимается уровень знаний, умений и навыков студента втуза, которые опираются на развитое пространственное мышление и продуктивные межин-тегративные связи в сфере математических, общепрофессиональных и специальных дисциплин, обеспечивающих обучаемому осознанное понимание математических, конструктивно-технических и функциональных характеристик технических объектов в решении прикладных задач; свободную ориентацию будущего инженера в среде компьютерных графических технологий; направленность студента на достижение конечного результата, получение которого сочетается со стремлением его к саморазвитию и овладению новыми приемами геометро-графической деятельности;

3. Определены теоретико-методологические подходы формирования геометро-графической компетентности будущих специалистов в техническом вузе, опирающиеся на фундаментальные психолого-педагогические подходы к инженерной подготовке - системный, интегративно-целостный, деятельностный и личностно-ориентированный.

4. Сформулирован конструктивно-аналитический подход к формированию геометро-графической компетентности, который означает выполнение студентами поисково-аналитической и комбинаторно-синтетической деятельности в процессе решения учебной конструктивно-технической задачи на основе единой структурно-функциональной модели, включающей построение нескольких моделей, начиная с математической. Такой подход реализует внутрипредметные связи между различными разделами прикладной геометрии: многомерная евклидова геометрия, аналитическая геометрия, проективная геометрия, теория множеств, начертательная геометрия, теория графов, что закрепляет понятийный аппарат и развивает пространственное мышление; I

5. Дидактическая система включает: дополненное содержание по следующим разделам геометрии: теория групп, основы топологии, проективная геометрия, обеспечивающие целостность и фундаментальность в преподавании геометрии, методы аппроксимации и интерполяции, практически-значимые для геометрического моделирования; новый подход к решению учебных задач в выделенной области знания с опорой на математическую составляющую. Доказано, что увеличить результативность геометро-графической подготовки студентов во втузе позволяет реализация непрерывности такой подготовки, основанной на включении в учебный план регионального компонента «Вычислительная геометрия» и электронных курсовых работ разных ступеней, предполагающих углубление математического содержания.

6. Критериально-диагностический аппарат, характеризующий уровни геометра-графической подготовки студентов втузов на основе четырехуровневых тестовых заданий показал, что на первом уровне (элементарная грамотность), предусматривающим только полноту усвоения знаний и умений на уровне репродуктивного действия, остаются только 2,3% студентов экспериментальной группы (8,7% контрольной группы); второй уровень (функциональная грамотность), диагностирующий полноту усвоения знаний, умений и развитость пространственного мышления на уровне продуктивного действия преодолевают 97,7% студентов экспериментальной группы (91,3% контрольной группы); третий уровень (образованность), характеризующий полноту усвоения знаний, умений и развитость пространственного мышления на уровне творческого эвристического действия, преодолевают 75,5 % студентов экспериментальной группы (44,7 % контрольной группы); 25,4% студентов экспериментальной группы успешно справляются с четвертым уровнем тестовых заданий (геометро-графическая компетентность), которые характеризуют полноту усвоения знаний, умений и развитость пространственного мышления в ходе выполнения творческих заданий исследовательского характера в среде компьютерных технологий (8,2% контрольной группы).

7. Результаты педагогического эксперимента свидетельствуют об эффективности разработанной дидактической системы, нацеленной на формирование геометро-графической компетентности студентов во втузе.

Перспективы наших дальнейших исследований заключаются в уточнении целей и направлений их реализации при формировании геометро-графической культуры в послевузовской подготовке инженера.

Список литературы диссертации автор научной работы: кандидата педагогических наук, Юматова, Эвелина Геннадьевна, Нижний Новгород

1. Архангельский С.И. Лекции по теории обучения в высшей школе. М.: Высшая школа, 1974.-384 с.

2. Архангельский С.И. Учебный процесс в высшей школе, его закономерные основы и методы в высшей школе. М.: Высшая школа, 1980.-368 с.

3. Батурина Г.И. Показатели качества знаний и умений учащихся .-В сб.:Объективные характеристики, критерии, оценки и измерения педагогических явлений и процессов,- М.: 1973.

4. Берже М. Геометрия Т.1.- М.: Мир,1984.-560с.

5. Берже М., Берри Ж.-П. Задачи по геометрии с комментариями и решениями,- М.: Мир,1989.-304с

6. Ботвинников А.Д. Организация и методика педагогических исследований.- М.: НИИ содержания и методов обучения, 1981. -43 с.

7. Быков В.П. Методическое обеспечение САПР в машиностроении.-Л.: Машиностроение., 1989,- 255с.

8. Вейль Г. Математическое мышление. М: Наука, 1989.-400с.

9. Вентцель Е.С. Теория вероятностей:Учеб. для вузов.-М.: Высш. шк, 1999.-576с.

10. Вольхин К.А. Индивидуализация обучения начертательной геометрии студентов технических вузов. Автореферат дисс. на соиск. к.п.н. Новосибирск: НГТУ, 2002. -22 с.

11. Габай Т.В. Учебная деятельность и ее средства. Монография. М.: МГУ.-1985, 256с.

12. Гаврилова Т.А., Хорошевский В.Ф. Базы знаний интеллектуальных систем СПб: Питер, 2000.-384с.

13. Гальперин Г.А., Толпыго А.К. Московские математические олимпиады: Кн. для учащихся/ Под. ред А.Н. Колгмогорова. -М.: Просвещение, 1986.-303 с.

14. Гершунский Б.С. Философия образования для 21 века. -М.: Изд.-во Совершенство, 1998.-608 с.

15. Гилой В. Интерактивная машинная графика. -М.: Мир, 1981.-382с.

16. Гильбух Ю.З. Методологические проблемы тестирования интеллектуальных способностей. -В. Сб. Объективные характеристики, критерии, оценки и измерения педагогических явлений и процессов.-М.: 1973.

17. Груздева M.JL, Червова А.А. Межпредметные связи математики и физики: Монография,- Н.Новгород: ВГИПА, 2004.

18. Глейзер Г.Д. Психолого-математические основы развития пространственных представлений при обучении геометрии. -Преподавание геометрии в 9-10 классах :Сб.статей.- М.: Просвещение, 1980,с. 253-269.

19. Глейзер Г.Д. Развитие пространственных представлений при обучении геометрии. М.: Педагогика,1978.-104 с.

20. Гнеденко Б.В. Математическое образование в вузах . М.: Высшая школа, 1981г. -174 с.

21. Гомоюнов К.К. и др. Методика и практика преподавания в техническом вузе. -Л.:ЛПИ, 1985.-171с.

22. Горбачев В.И. Технология развивающего обучения в курсе алгебры средней школы. Автореферат дисс. на соиск. д.п.н. М.: МГПУ, 2000.-37 с.

23. Гуревич С.В. Методика построения чертежа к геометрической задаче при изучении геометрии, основанном на идеях фу-зионизма. Автореферат дисс. на соиск. к.п.н. М.: МГПУ, 1997.-16 с.

24. Данко П.Е. , Попов А.Г., Кожевникова Т.Я. Высшая математика в упражнениях и задачах: Учебное пособие для студентов втузов. В 2-х ч,- М.: Высш. шк., 1986.

25. Джонс Дж. К. Инженерное и художественное проектирование. Современные методы проектного анализа. М.: Мир, 1976 -420с.

26. Долженко О.В., Шатуновский B.JI. Современные методы и технология обучения в техническом вузе. М.: Высшая школа, 1990 г. 192 с.

27. Емельянова В.А Диагностика профессиональной мотивации студентов \\ Научно-методический сборник.-М.: Воениз-дат, 1889.-№38,- с.166-169

28. Есмуханова Ж.Ж. Дидактические основы оптимизации обучения начертательной геометрии Автореферат дисс. на соиск. д.п.н. М.: МГПУ, 1999.-39 с.

29. Ершов Г. Pro/Engineer в вопросах и ответах \\ Открытые системы. М.: №4/97 стр.65-68

30. Ефимов Н.В. Высшая геометрия,- М.:Изд.-во физ.-мат. лит., 1961-580с.

31. Ефимов Н.В., Розендорн Э.Г. Линейная алгебра и многомерная геометрия. -М.: Наука, 1970г.-528 с.

32. Жарова Н.Р. Совершенствование обучения математики студентов инженерно-строительных вузов в условиях информатизации образования. Автореферат дисс. на соиск. к.п.н,-Омск: ОмГУ, 2002. -18 с.

33. Житомирский O.K. Проективная геометрия в задачах. -М.:Гос. изд.-во технико-теорет. Лит., 1954г.

34. Житомирский O.K., Львовский В.Д. и др. Задачи по высшей геометрии,- Ленинград.ОНТИ, 193 5г.

35. Зеер Э.Р. Становление личностно-ориентированного образования \\ Образование и наука.-1999.-№1.-с.112-122

36. Ильина Т.А. и др. Новое в теории и практике обучения. -М.: Знание, 1979г. 98 с.

37. Клейн Ф. Элементарная математика с точки зрения высшей. Т.2 Геометрия.-М.: Наука, 1987.-416с.

38. Коваленко В. Системы проектирования вчера, сегодня, завтра. \\ Открытые системы. М.: №2/97 стр.25-31

39. Комацу М. Многообразие геометрии М.: Знание,1981 .-208с.

40. Кордонская И.Б. Анализ концепций по структуре и содержанию обучения графическим дисциплинам// Материалы 8-ой Всероссийской научно-практической конференции по графическим информационным технологиям. -Н.Новгород: НГТУ, 1998,- 270с.

41. Костицин В.Н. Вернуть в педвузы курс начертательной геометрии. Математика в школе, 1997,№5,- с.83-85.

42. Костицын В.Н. Моделирование на уроках геометрии: Теория и метод, рекомендации. М.: Гуманит. изд. центр ВЛА-ДОС, 2000.-160с

43. Коршунов С.В. Создание системы открытого образования. \\ Материалы научно-методических семинаров МГТУ им. Баумана 200о-2001 гг. М.: МГТУ, 2003,- с.14-24.

44. Котов И.И. Прикладная геометрия и автоматическое воспроизведение поверхностей. В сб.: Кибернетика графики и прикладная геометрия поверхностей. М.: Труды МАИ, 1971.

45. Кручинина Г.А. Готовность будущего учителя к использованию новых информационных технологий обучения. Монография:^.: МПГУ им. В.И. Ленина, 1996.-176с.

46. Крылова С.А. Личностно-ориентированная технология математической подготовки учащихся профессионального колледжа. Автореферат дисс. на соиск. к.п.н -Тольяти: ВГИ-ПА,2000.-21с.

47. Крылов Н.Н. Начертательная геометрия: Учеб. для вузов. -М.: Высшая школа, 1990.-240с.

48. Кудрявцев Т.В. Психология технического мышления. (Процесс и способы решения технических задач). -М.: Педагогика,1975.-304с.

49. Кудрявцев Л.Д. Мысли о современной математики и ее изучении.- М.: Наука, 1977- 170с.

50. Климов В.Е. Графические системы САПР,- М.: Высш. школа, 1990,- 142с.

51. Кудрявцев Jl.Д. Современная математика и ее преподавание. М.: Наука, 1985.

52. Лагунова М.В. Теория и практика формирования графической культуры студентов высших технических заведений. Автореферат дисс. на соиск. д.п.н -Н.Новгород: ВГИПА,2002.-40с.

53. Лисимова О.А. Система конструктивных задач как метод изучения планиметрии в школе. Автореферат дисс. на соиск. к.п.н. санкт-петербург: РГПУ, 1997.-17 с.

54. Ломов Б.Ф. Методологические и теоретические проблемы психологии,- М.: 1984.

55. Ломов Б.Ф. Формирование графических знаний и навыков у учащихся. -М.: АПН, 1959.

56. Лурье И.А. Об упражнениях для формирования пространственных представлений. -Математика в школе, 1981, №6,с.25-27.

57. Мамыкина Л.А. Содержание и методические особенности обучения математике в классах технического профиля. Автореферат дисс. на соиск. д.п.н,- Омск: ОмГПУ, 2002. -18 с.

58. Марюков М.Н. Научно-методические основы использования компьютерных технологий при изучении геометрии в школе. Автореферат дисс. на соиск. д.п.н. М.: МГПУ, 1998. -30 с.

59. Матюшкин A.M. Проблемные ситуации в мышлении и обучении. М.1972

60. Машбиц Е.И. Психолого-педагогические проблемы компьютеризации обучения. М.: Педагогика, 1988. -192 с.

61. Махринова М.В. Информационные технологии как средство совершенствования геометрической подготовки студентовматематических специальностей в университете. Автореферат дисс. на соиск. к.п.н./ РГПУ. -Ростов-на-Дону, 2003. -21 с.

62. Меерович М.И., Шрагина Л.И. Технология творческого мышления: Практическое пособие,- Мн.: Харвест, 2003.-432 с.

63. Методика преподавания математики. Общая методика/ Сост. Р.С. Черкесов, А.А. Столяр,- М.: Просвещение, 1985,336 с.

64. Методика педагогического исследования и некоторые показатели эффективности используемых средств обучения. Методические указания./ Сост. Гресс Н.П., Вайзер Г.А. и др. -Челябинск:ЧПИ, -1982.

65. Минасян Л.А. О формировании некоторых пространственных представлений учащихся при изучении стереометрии.-Преподавание алгебры и геометрии в школе: Пособие для учителей. -М.: Просвещение, 1982, с.95-99.

66. Минасян Л.А. Роль пространственного воображения в познавательной и практической деятельности. Роль и место задач в обучении математики: Сб. науч. трудов под ред Ю.М. Колягина. Вып. 6,- М., НИИ школ, 1979, с.62-69.

67. Митчел У. Брат мой -враг мой. Киев, 1958.

68. Михеев В.И. Моделирование и методы теории измерений в педагогике. Науч. -метод, пособие.-М.: Высш. шк.,1987-200с.

69. Моляко В.А. Психологическое изучение проектирования технических систем // Вопросы психологии,1976. №1, С. 46-54

70. Неверовский К.А. Развитие пространственных представлений у учащихся при решении стереометрических задач. Ученые записки Свердловского ГПИ и Н. -Тагильского ГПИ. Сб.

71. Никулин Е.А. Компьютерная геометрия и алгоритмы компьютерной графики.-Спб.: Бхв.-Петербург,2003-560с.

72. Нилова В.И. Научно-методические основы формирования научно-конструкторских умений студентов технических вузов средствами инженерной графики. Автореферат дисс. на соиск. д.п.н,- М.: МГПУ, 2001. -40 с.

73. Огнев И.В., Борисов В.В. Ассоциативные среды. -М.: Радио и связь, 2000.-321 с.

74. Оконь В. Введение в общую дидактику. М: Высшая школа, 1990.-395с.

75. Пейперт С. Переворот в сознании: дети, компьютеры и могущественные идеи. М.: Мир, 1989.

76. Павлова JI.B. Психолого-педагогические аспекты применения компьютерных технологий в процессе обучения инженерной и компьютерной графики\\ Материалы Всероссийской научно-методической конференции,- Н.Новгород: НГТУ, 2003,-С.123-127

77. Петров. А.В., Черненький В.М. Проблемы и принципы создания САПР,- М.: Высш. школа, 1990,- 143с.

78. Плющ Н.Г. Содержание и дидактические принципы преподавания начертательной геометрии в современных условиях. Автореферат дисс. на соиск. к.п.н.- М.: МГТУ, 1998. -20 с.

79. Поляков А.А., Цветков В.Я. Прикладная информатика.-М.: «Янус-К», 2002,- 392 с.

80. Поздняков С.Н. Моделирование информационной среды как технологическая основа обучения математике. Автореферат дисс. на соиск. д.п.н.- М.: МГПУ, 1998. -34 с.

81. Полат Е.С., Бухаркина М.Ю., М.В. Моисеева, А.Е. Петров Новые педагогические и информационные технологии в системе образования: Учеб. пособие для студ. пед. вузов и системы повыш. квалиф. пед. кадров /; Под ред. Е.С. Полат. М.:1. Академия, 2001. -272с.

82. Польской А.Е. Как улучшить свою память. М.: ООО «Издательство ACT», 2003. - 3 34 с.

83. Понтрягин М.М. Лекции по геометрии. Т. 1-3; Учебное пособие для вузов.-М.: Наука. Гл.ред физ.мат лит., 1987. 480с.

84. Потоцкий М.В. Преподавание высшей математики в педагогическом институте. -М.: Просвещение, 1975.

85. Пойа Д. Математическое открытие. -М.: 1976.-448с.

86. Пуанкаре А. О науке,- М.: Наука, 1990. 736с.

87. Радугин А.А. Психология и педагогика. -М.: 2002.- 350с.

88. Роджерс Д., Адаме Дж. Математические основы машинной графики,- М.: Машиностроение,1980.-285с.

89. Рыжов В.П. Наука и искусство в инженерном деле.- Таганрог: ТРТУ, 1995-119с.

90. Сафуанов И.С. Генетический подход к обучению математическим дисциплинам в высшей педагогической школе. Автореферат дисс. на соиск. д.п.н.- М.: МГПУ, 2000. -39 с.

91. Сидорук P.M. Графические информационные технологии и системы фундамент единой образовательной информационной среды открытого технического образования.\\ Материалы Всероссийской научно-методической конференции.-Н.Новгород: НГТУ, 2003.-372с.

92. Соловьева Е.Г. Модификация математической подготовки будущих учителей математики, ориентированной на изучении и использование информатики. Автореферат дисс. на соиск. к.п.н,- М.: МОГПУ, 1998. -15 с.

93. Соломенцев Ю.М., Митрофанов В.Г. Автоматизированное проектирование и производство в машиностроении. -М: Машиностроение, 986,- 256 с.

94. Спиркин А.Г. Философия.-М.: Гардарики , 2000-816с.

95. Стародетко Е.А. Элементы вычислительной геометрии. -Мн.: Наука и техника, 1986.-240с.

96. Столяр А.А. Педагогика математики. Минск: Вышэйша школа, 1986.

97. Сурина М.О., Сурин А.А. История образования и цветоди-дактики. -М.: Март, 2003. -352с

98. Тадеев В.А. От живописи к проективной геометрии. Киев: Выща школа, 1987.-232с.

99. Талызина Н.Ф. Теория и практика программированного обучения. -М.: 1970.

100. Талызина Н.Ф. Педагогическая психология. -М.: Академия, 2003.-288с.

101. Трофимов Ю.П. Техническое творчество в САПР (психологические аспекты).- К.: Выща школа, 1989.-184с.

102. Федоров И.Б. Инженерное образование и внедрение новых информационных технологий. Доклад ректора МГТУ им. Баумана.\\ Материалы научно-методических семинаров .20012002гг. М: МГТУ им. Баумана, 2003.-200с.

103. Франк M.JI. Геометрический чертеж в курсе стереометрии. Л.:, 1941

104. Фридман Л.М. О механизмах решения арифметических задач. М.1967

105. Фролова Н.Х. Педагогические условия обучения студентов инженерно-педагогического вуза с применением мультимедийных технологий. Автореферат дисс. на соиск. к.п.н.-М.: МПГУ, 21с.

106. Фокс А., Пратт М. Вычислительная геометрия. Применение в проектировании и в производстве.-М.: МирД982.-392с.

107. Хартли Д. К вопросу об оценке обучающих программ. В кн.: Кибернетика и проблемы обучения. -М: 1970, с.120-135

108. Хейфец А.Л., Логиновский А.Н. и др. ЗБ-технология построения чертежа. Учебное пособие. Челябинск: ЮурГУ, 2002.-80 с.

109. Хокс Б. Автоматизированное проектирование и производство.-Мир,1991. 296с.

110. Холодная М.А. Психология интеллекта: парадоксы исследования. М.: Барс, 1996. -332 с.

111. Червова А.А., Толстенева А.А. Проектирование содержания спецкурса при подготовке педагога профессионального обучения (на примере дисциплины "Физика"): Монография.-Н.Новгород:ВГИПА, 2002.-180с.

112. Чернилевский Д.В., Филатов O.K. Технологии обучения в высшей школе- М.:Экспедитор, 1996.-228с.

113. Четверухин Н.Ф. Изображения фигур в курсе геометрии.-М.: Учпедгиз, 1958, , 216 с.

114. Четверухин Н.Ф. Стереометрические задачи на проекционном чертеже. -М.: Учпедгиз, 1951

115. Четверухин Н.Ф. Проективная геометрия. Учебник для пед. ин.-тов ,-М.:Просвещение, 1969.-368с.

116. Чошанов М.А. Гибкая технология проблемно-модульного обучения.-М.,1996

117. Четверухин Н.Ф. Теоретические основания начертательной геометрии. 4.1 Мировоззренческие вопросы в преподавании геометрии. М.: МАИ, 1971.

118. Шарыгин И.Ф. Наглядно-эмпирическая концепция построения школьного курса геометрии,- К концепции построения школьного курса геометрии:Сб. науч. тр.- М.,1991,с.24-42

119. Шарыгин И.Ф.,. Ергажиева J1.H. Наглядная геометрия 5-6 кл.: Пособие для общеообразовательных учебных заведений.-М.: Дрофа, 2002.-192 с.

120. Шеварев П.А. О роли ассоциаций в процессе мышления М.: 1966

121. Шенен П., Коснар М. Математика и САПР,- М.:Мир, 1988.Т.1,2.

122. Шевелева С.С. Открытая модель образования (синергети-ческий подход).- М.: Магистр.-1997.-48с.

123. Шапошникова Т. Л. Научно-методические основы проектирования и использования информационных и компьютерных технологий в обучении студентов вуза. Автореферат дисс. на соиск. д.п.н.-13.00.08. -Ставрополь:СГУ, 2002, 39 с.

124. Шкерина Л,В. Профессионально-ориентированная учебно-познавательная деятельность студентов в процессе математической подготовки в педвузе. Автореферат дисс. на соиск. д.п.н.,13.0002. (математика). М: МПГУ,2000, 38с.

125. Юдина О.Н. Диагностика психологических причин ошибок учащихся средствами программированного обучения. Автореферат дисс. на соиск. к.п.н.- М.МПГУ, 1973, 21 с.

126. Юматова Э.Г. «Вычислительная геометрия». Сборник задач. Часть I // Учебное пособие.- Н.Новгород: НГТУ, УДК 519.116,1999. 72 е., в соавторстве (89%)

127. Юматова Э.Г. Методика преподавания курса вычислительная геометрия в НГТУ // Материалы VII-Всероссийской конференции по компьютерной геометрии и графике КО-ГРАФ97.- Н.Новгород: НГТУ, 1997. с. 52-53.

128. Яглом И.М. Идеи и методы аффинной и проективной геометрии. М.'.Учпедгиз,- 1947г.

129. Яглом И.М. Математические структуры и математическое моделирование. М.: Советское радио, 1980,- 145с.

130. Якиманская И.С. Восприятие и понимание учащимися чертежа и условия задачи в процессе ее решения . -Применение знаний в учебной практике школьников. Под. ред. Н.А. Менчинской.-М.: Изд.-во АПН РСФСР, 1961, с. 54-137

131. Якиманская И.С. Знание и мышление школьника,- М.: Знание, 1985,80с.

132. Якиманская И.С. Индивидуально-психологические различия в оперировании пространственными отношениями у школьников,- Вопросы психологии, 1976, №3, с. 69-82

133. Якиманская И.С. О разработке метода диагностики развития пространственного мышления.-Проблемы диагностики умственного развития учащихся . Под. ред. З.И. Калмыковой.-М.: педагогика, 1975, с.156-206

134. Якиманская И.С. Развитие образного мышления в процессе обучения.- Возрастные и индивидуальные особенности образного мышления учащихся. Под. ред. И.С. Якиманской.-М.: Педагогика, 1989, с.5-42

135. Якиманская И.С. Развитие пространственного мышления школьников.-М.: Педагогика, 1980, 240с.

136. Якиманская И.С., Зархин В.Г. Кадаяс Х.-М.Х. Тест пространственного мышления: опыт разработки и применения .Вопросы психологии, 1991, №1, с.128-134

137. Якиманская И.С. О некоторых особенностях мыслительной деятельности, проявляющихся при чтении чертежа. Доклады АПН РСФСР, №3.-М., Изд.-во АПН РСФСР.1958, с.49-54

138. Sierpinska A. Some reflections on the phenomenon of French didacticque // Journal fuer Mathematik-Didacktik, B.16, Heft3/4, 1995,- pp.163-192

139. Glaserfeld E., Constructivism in Education// Husen T. & Poslethwait (Eds.) International Encyclopaedia of Education, Supplementary Volume. Oxford: Pergamon Press,1989,pp.162-163

140. Нижегородский государственный технический университет

141. Факультет Информационных систем и технологий (наименование факультета)

142. УТВЕРЖДАЮ: вый проректор НГТУ ел ев О. С. о г? 2004 г.1. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

143. ЕН.Р.01 Вычислительная геометрия1. По дисциплиненаименование дисциплины по учебному плану) Направление подготовки554400 Информационные системышифр и наименование)

144. Общая трудоемкость дисциплины1. Аудиторные занятия1. Лекции 18 (час.)

145. Лабораторные занятия нет(час).

146. Практические занятия18 (час).68

147. Курсовой проект (работа)нет (час).1. Расчетно графическиеработынет (час).час.) (час.)1. Самостоятельная работа 321. Экзамен Зачетнетчас.)семестр) (семестр )2004 г.

148. Рабочая программа утверждена на заседании кафедрыU200 г.

149. J Завкафедрой с Сидорук P.M.подпись) ' (Ф.И.О.)1. СОГЛАСОВАНО:

150. Зав.кафедрой (при необходимости согласования) Взаимосвязанной дисциплинынаименование кафедры)с яподпись) (Ф.И.О.)200 г.

151. Председатель координационного научно-методического совета

152. По направлению подготовки554400, 654700шифр, наименование)(^д Сидорук P.M.1 ~ (подпись) / (Ф.И.О.)С200 г.1. Председатель МКСЕН