автореферат и диссертация по педагогике 13.00.02 для написания научной статьи или работы на тему: Формирование первоначальных исследовательских умений студентов индустриально-педагогических факультетов в процессе изучения сопротивления материалов с использованием ЭВМ

Автореферат диссертации по теме "Формирование первоначальных исследовательских умений студентов индустриально-педагогических факультетов в процессе изучения сопротивления материалов с использованием ЭВМ"

;с

6 лпр и

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕШШЛ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени В. И. ЛЕНИНА

Специализированный совет К 053.01.12

Ба правах рукописи

РАХИМОВ Илхоижен Абдуляаевпч

ФОРМИРОВАНИЕ ПЕРВОНАЧАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ УМЕНИЙ СТУДЕНТОВ ИНДУСТРИАЛЬНО-ПЕДАГОГИЧЕСКИХ ФАКУЛЬТЕТОВ В ПРОЦЕССЕ ИЗУЧЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭВМ

13.00.02 — Методика преподавания общетехтчеених дисциплин

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на солск^нпб ученей степени кандидата педагогических наук

Москва 1993

Работа выполнена в Наманганском Государственном университете.

Научный руководитель:

доктор педагогических наук, профессор А. М. ДОРОШКЕВИЧ

Официальные оппоненты: доктор педагогических наук,

профессор Л. С. ХИЖНЯКОВА, кандидат педагогических наук В. А. КАЛЬНЕЙ

Ведущее учреждение — Московский государственный открытый педагогический институт.

Защита диссертации состоится «./.£1.» ..... 1993 г.

в часов на заседании специализированного совета

К 053.01.12 по присуждению учеЕой степени кандидата педагогических наук при Московском ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени педагогическом государственном университете имени В. И. Ленина по адресу: 119435, Москва, ул. М. Пироговская, 29, ауд. 30.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета (119882, Москва, ул. Малая Пироговская, 1).

Автореферат разослан «.. ..» 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета

Т. И. НОСОВА

ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Претворение и жизнь научно-тохии-ческого прогресса зависит от качества подготовки специалистов есох отраслей народного хозяйства, в том число - инжжерно-квда-гогяческих кадров.

Требования к таким кадрш/ обусловили необходимость совершенствования <}орм и методов обучения, организации всего учебно-воспитательного процесса в педвузах.

Важное место занимает поиск резервов высшего образования, особенно пияшшкив возможностей экономии времени.студентов и преподавателей за счет использования различных технических средств, в частности, широкого внедрения компьютеров во все сферы деятельности студентов и преподавателей. В связи с этим возникла необходимость обучения студентов навыкам использования ЭВМ, которая способствует компьютеризации обучения, - широкому внедрению в учебный процесс новях методов, основанных на использовании ЭВМ. Компьютеры становятся мопщнм средством интенсивного изучения учебных дисциплин, неотъемлемой состазной частью лабораторной и исследовательской работы. Позто 1.ту следует ускорить создание методик преподавания предметов с применением персональных ЭВМ.

Компьютеры позволяют моделировать и исследовать изучаемые процессы, тиражировать в иироких масштабах опыт высококвалифицированных педагогических и научных кадров, приспосабливаться в ходе обучения к индивидуальйым способностям каждого обучаемого, способствуют развитии творческих способностей будащих специалистов в процессе самостоятельной работы на основе активных форм и методов обучения.

Роль преподавателя при компьютерном обучения существенно возрастает и усложняется. Преподаватель должен разрабатывать дидактический материал для программного обеспечения ЭВМ, оказывать помощь обучаемым в случае необходимости/,- оценивать и анализировать результаты обучения» Все это требует совершенствования подготовки педагогических кадров по следующий основным направлениям; средства вычислительной техники, как объект изучения; вычислительная техника, как средство обучения, воспитания и развития; применение вычислительной техники а сфзре педагогического управления и научно-ио-следовательской деятельности.

Для успешной реализации.поставленной задачи следует совершенствовать организацию самостоятельной работы обучаемых, обеспечив ■ . контроль, методическую и техническую помощь со стороны преподавателей.

Вопросам использования ЭВМ для управления учебным процессом вуза посвящены многие исследован®! психологов, педагогов, методистов. Результаты этих исследований связаны, в основном, с решением управленческих задач в педагогической деятельности вуза в /Б.С.ГершунскиЙ, Г-Н. Александров, Б.И.Павлов, Н Л ¡.Нечаев и др./. Психолого-педагоглческие аспекты примёнэния компьютеров при организация учебного процесса-рассматривались Е.И.Машонцем, Н.Н.Нечаевым, А.В.Петровским, Н,0.Талызиной. Вопросы организации группового обучения й учебных классах с использованием компьютеров изучались В.В.Рубцовым, В.В.Одеговой. В последнее время усиленно разрабатываются основы технологии обучения /В.П.Беспалько, А.М.Дороикммч, Н.Ф.Талызина/, в частности, технологии компьютеризированного обучения/А.М.Довгялло,. Н.П.Брусенцоэ, НЛ.Еавдак, А.Г.Михнуиев, В.Я.Ляудис/.

Эти направления развития технологии обучения исследовались зарубежники учеными /Д.Брунер, В.В.Скнннар, Г.Пасх/. В ряде работ . рассматриваются вопросы составления мала занятля к прогнозврэза-ния его результатов /И.П.Пкдласий/, подготовки учебного материала для автоматизированных. учебных курсов /ЛУК/ /¿.Я.Савальеэ,- А.М.Дов-гллло/. "

Все упомянутые исследования в области кошамераой гехшкв обучения проводились, б основном, пркыэнктодьно к'подготовке кнхеш-ров-чсонструкторов. Однако такие вахныз ддя подготавж нжнароа-педагогов вопроси, как: разработка штодок эффективного использования ЭВМ при различных формах оргшогзецип сашстсягашшй работы студентов, для развития их творческих способностей и других специальностей к других специальных качеств исследовали недостаточно. Н-э разработана методика использования авгоматнааровалишс слстсм обучения в качестве интеллектуальных треншвров, предаазначзшыХ для формирования и развития у студентов педвузов Есслодоват&яъоккх ушякй, творческих способностей я умояяя ускоренно шзкавлпвать' про-фессионаяышй опыт.

Вопросы формирования в развитая исследовательских ушкай о туда кто е получили освеценио в ионографта и статьях В.И.Аядраова, И.Я.Лернера, П.И.Пвдкасистого, М.Г.Гарунова и Др. Осковнке подходи

к выявлению структуры формирований исследовательских умений получили обоснованна в трудах Ю.К.Бабанского, Р.А.Низамова, Л.Ф.Спирина, Н.МЛкоалевой. Исследовательские уме!шя в психолого-педагоги-чэской литература рассматриваются как результат правильной организации самостоятельной работы студентов.

Вопрос об использовании современных вычислительных средств в , 1 целях совершенствования преподавания отдельных -дисциплин и организации самостоятельной работы студентов педвуза по существу ранее • не. ставился.

Сказанное определяет актуальность данной диссертации:" Формирование первоначальных исследовательских умений студентов индустри- , ально-педагогических факультетов в процессе„изучения курса сопротивления материалов с использованием ЗИЛ". Эта тема имеет непосредственное отношение к проблеме эффективного использования современной вычислительной техники в учебном процессе педвузов.

Объектом диссертационного исследования является процесс изучения сопротивления материалов студентами педвуза. Мы исходили из того,.что сопротивление материалов является одной из основных дисциплин общеинженерного цикла-, предоставляющей хорошие возможности для формирования у студентов первоначальных исследовательских уме- ' ний. Курс сопротивления, материалов рассчитан на ознакомление студентов с практически применяемыми методами расчета типичных, наиболее часто встречающихся элементов сооружений и машин.

йлеста о курсом теории механизмов и машин, важнейшая роль которого - развитиесуществующих и разработка новых инженерных методов анализа X синтеза шпин и механизмов, сопротивление материалов служит, продолжением теоретической механики и базой для курса дета-, лей машин. В курсе деталей машин изучаются основы расчета и конструирования машин и механизмов. Продай том нашего исследования является использованием ЭВМ при обучении сопротивлению материалов для формирования у студентов ИПФ исследовательских умений.

Поскольку сопротивление материалов органически связано с другими общеинжанерннмй дисциплинами, есть все основания полагать что рекомендации по- использовании ЭШ в указанных целях обучения дан-яоцу предмету могут быть распространены й на другие дисциплины общеинженерного цикла. .

Исследовании подвергнуты дидактические возможности ЭШ с запоминающим устройством емкостью 128 килобайт и быстродействием до

300000 операций в секунду.

Определяя продмог наш го исследования, мы сосредоточили .шима-нио на использовании ЭВГЛ. Такой выбор обоснован, во-первых, спецификой общеинженерных курсов. Изучаемые в них расчеты относятся R расчотам сродней сложности. .На выполнение их без ЭШ требуется много времени и сил. Во-вторых, том, что на общеишкпнпрные дисциплины в педвузе отводится гораздо меньше часов, чем в технических »узах. Поэтому необходимы средства, существенно ускоряющие процесс решения задач.

Цель данного исследования заключается в нахождении дидактических условий эффективного, использовал¡¡я ЭШ для формирования первоначальных исследовательских умений у студентов 1Ш.

Исходная гипотеза исследования: использование ЭВМ в процессе общоинкпнорной подготовки существенно способствует формированию у студентов исследовательских умений.

Для проверки принятой гипотезы били поставлены задачи:

1. Уточнить дидактические возможности использования ЭШ в учебном пропессо вуза.

2. Рассмотреть историю и состояние проблемы формирования исследовательских укопий студентов ИПф педвузов.

3. Разработать о балл в требов aiim к средствам, обеспечивающим использование ЭШ для Нормирования первоначальных исследовательских умений студентов в процессе изучения сопротивления материалов.

4. Экспериментально проверить эффективность предлагаемых методов и средств формирования исследовательских умений у студентов ИШ.

Методологическая основа исследования - труды по философии, психологии, педагогике, методике использования ЭВМ в учебном пропессо. Были изучены учебные планы и программы для специальностей Я- 0301 и -'! 0302, а также опыт работы педагогических и технических вузов в области применения ЭШ в учебном процессе.' В ходе педагогического эксперимента использовались: обобщение практического опыта преподавания п пузо, наблюдения, анализ и синтез , анкетирование и интервьюирование , математическая обработка результатов.

Исследование проводилось на базе Наманганского госпединститута и.мони и Памангалского ивдустриатьно-гехнологичйского институ-

та. Практически проверялись разработанные автором исследования сценарии программа для ЭШ, учитывающее специфику 'изучения курса сопротиатекия материалов в педвузе и частных учебных задач при

_ о -к «

формировании первоначальных исследовательских умений студентов.

Научная новизна исследования состоит 9 разработка организационно-методических основ формирования первоначальных исследовательских умений студентов в процессе изучения курса сопротивления материалов с применением ЭВМ, а именно:

- разработаны и экспериментальна > проверены модели обучения, а также формы и методы применения ЭВМ при формировании исследовательских умений студентов;

- разработаны классификация, структура, содержание программного обеспечения и методические рекомендации по применению ЭШ на занятиях по сопротивления материалов;

- разработана п экспоримэнтально проверена система обучения студентов инженерно-педагогических специальностей применению ЭШ • в учебно-исследовательской деятельности;

- определена особенности применения ЭВМ на практических занятиях при обучении студентов инженерно-педагогической специальности.

Теоретическое значение работы состоит в :

- разработке модели обучения по общетехническим дисциплинам, форм и методов применения ЭШ в процессе их изучения при формировании исследовательских умений" студентов;

- разработке классификации, структуры и содержания программного обеспечения ЭШ для применения на практических занятиях по сопротивлению материалов;

- определении системы обучения студентов'инженерно-педагогических специальностей применению ЭШ в учебно-исследовательской деятельности';

- выделении особенностей применения ЭШ на практических занятиях. при формировании исследовательских умений студентов инженерно-педагогических специальностей.

Практическое значение заключается:.

- повышении, качества обучения студентов инженерно-педагогических специальностей по общетехническим дисциплинам с применением ЭВМ;

- разработке программного обеспечения и методических рекомендаций" по применению ЭШ на практических занятиях по сопротивлению материалов; .

- разработке методического обеспечения практического обучения студентов инженерно-педагогической специальности, применению ЭШ

- 6 -

в учебно-исследовательской. деятельности.

Научные положения и выводы, сформулированные в результате исследования, теоретически обоснованы. Достоверность полученных результатов и сформулированных выводов обеспечивается проведением исследования с использованием взаимодополняющих методов, адекватных целям и гипотезе исследования, экспериментальным обучением с применением ЭВМ студентов ШШ им.Хамзы и НИТИ; итогами обучения студентов инженерно-педагогических специальностей и внедрением полученных результатов в учебный процесс педвузов и инженерно-педагогических факультетов вузов, корректной обработкой экспериментального материала.

На защиту выносятся

- класбификация, структура и содержание программного обеспечения ЭВМ для обучения курса сопротивления материалов при формировании первоначальных исследовательских умений студентов;

- система обучения студентов инженерно-педагогических специаль-. ноотей, применению ЭШ в исследовательской деятельности; '

- методические рекомендации по применению ЭВМ в учебном процессе:

Результаты, вшосимые на защиту,, получены автором самостоятельно. Работая преподавателем кафедры ТСН Наманганского индустриально-технологического института. Диссертант проведал практические занятия с применением ЭШ, используя ЭЕД как в качестве технического средства обучения, так и для формирования.исследовательских умений студентов. Эффективные методические разработки, программы, формы и методы внедрения в учебный процесс на инкенерно-педагогк-ческом факультете. Осуществлена компьютеризация учебных практичо- • ских, лабораторных и самостоятельных занятий по сопротивлению материалов, разработана система обучения студентов шшеперно-педаго-гического факультета использованию средств вычислительной техники в профессиональной деятельности. Диссертантом разработаны мзтода-ческие указания по выполнению курсовых, дипломных и лабораторно-практических работ с применением ЭШ.

Апробация основных идей и результатов ксслодовшяя '

проведена на научно-методической конференции $изико- технического факультета Наманганского Государственного университета /1992г./,' научно-методической конференции, посвященной дня науки в Узбекис-' таяв /1932г., г.Наманган/; декаде смотра качества учэбко-воспзта-

- Ц -

обучения сопротивлению материалов сопоставлены возможности и недостатки традиционного и предлагаемого метода, которые выражаются в следующем:

- при традиционном преподавании курса "Сопротивление материалов" чертежи и формулы курса изображаются на доске, либо для этой цели используются плакаты, слайды, кинофильмы или видеофильмы;

- градационная форма изложения' материал^ быстро утомляет студента. :

Использование ЭШ привлекает студентов своей новизной и способствует удержанию внимания.

'При индивидуальной форме обучения с помощью ЭВМ' студент самостоятельно изучает теоретический материал и контролирует выполнение своих действий. Работая с компьютером, студент самостоятельно'ищет пути ранения задач и получает наглядноэ представление о процессе' . их решения.

Недостатком данной формы о буче ¡си является то, что студент, совершая ошбки, может их анализировать самостоятельно, но не.об-суядает их с другими студентами. ,

Более приемлемой формы обучения, на наш взгляд, является такая,' при которой учебная группа делится на подгруппы по два-три человека, среда которых: имеется хотя бы один хорошо успевающий студент.

В этом случае студенты получают возможность сопоставлять, свои ■ самостоятельно найденные решения, коллективно .решать возникающие . проблемы, анализировать допущенные ошбки, контролировать друг друга и оказывать взаимопомощь. '

Установлено, что формирование первоначальных исследовательских умений у студентов ИПФ в процессе изучения курса "Сопротивление материалов" требует:

- наличия теоретических знаний по данному предмету;

■ :- применения ноша способов решения задач, втзчавдях элементы научного исследования применения ЭВМ в учебном процесса.,

фор!шрованлю первоначальных Исследовательских умений у студентов ИПФ способствует реаекпе усложняющихся задач. ЭВМ позволяет суще- . ственно.ускорить вычислительную часть решения и даэт возможность резать не только типовые, но а оригинальные задачи.

Формирования исследовательских умений способствует проблемное обучение и занятие в научных крукках.

-ш -

Схема 1.

Последовательность применения учебных программ

В троу^лА главе "Опыгно-зкспоримонгшгьная проверку вфректив-ности применения О'.И дли ^ормиропания первоначальных исследовательских умений студентов " даются рекомендации по применению ЭШ в учебном процесса. Занятия о использопанием ЭВМ должны строиться в зависимости от конкретных голой и задач, характера изучаемого материала и уропня подготовки студентов, с учетом технических возможностей 1)Н.!. Помимо этого, преподаватель самостоятельно разрабатывает, вносит (имрнпнио в программное обеспечение для ЭШ. учитывая конкретный ситуации и дополняет их.

П нашем игслилопаиии представлена схема решения задач с использованном ЭНЧ. Чаш рекомендован последовательности эффективного _ применения обучдоцих программ в процесса формирования первоначальных исследовательских умений у студентоп.

Предварительное экспериментальное обучение было проведено в ' . 1991-1^92 учебном году со студентами физико-технического факультета на отделении "Об;це технические дисциплины и труд" Номанганского государственного университета. 3 проведении эксперимента участвовать дм учрбнно группы, всого 40 студентов, одна из которых явг лялась экспериментальной, а другая контрольной.

Основное экспериментальное обучение было проведено а 1992-1993 учебном году со студентами Наманганекого Государственного университета и со отудочтам:: '¡пмалганского шщустриалыгс-технологического института, йсого ч.ч гропедянни эксперимента участвовало 153 студента. В Наланганокоч государственном университете были наделены две группы:. порвал группа отделения -"ОТД-физика" и одна группа'отделения "ОТД-труд", а в Наманганском ивдустриа.чъко-технологйческом институте три группы отделения "Эксплуатация и ремонт городского автомобильного транспорта". Б обоих случаях одна из групп явилась ■ экспериментально", остальные контрольные.

Цель эксперимента заключалась в том, чтобы выявить, насколько предлагаемая методика преподавания курса СМ на ШФ способствует формировании первоначальных исследовательских умений студентов ИП'5 развитие их технического мышления й йболодовательских способностей: в частности, проворить, обеспечивай! ли предлагаемая методика преподавания курса С!,! Армированию у'студентов 1ШФ следующих умений:

1. Осмыслить сущность и значение объектов По СМ;

Я. Нести расчета, наиболее часто встречающихся' элементов конст-. рукйий сооружений и макия; • •

3. Находить субъективно новые результаты при выполнении расчетных работ;

4. В процессе розеяия задач самостоятельно принимать решения, относящиеся к улучшению конструкций деталей и сборочных единиц;

5. Пользоваться программным обеспечением для ЭВМ;

6. Самостоятельно использовать ЭВМ при решении задач исследовательского характера;

7. Вести исследования, направленные на изучение и анализ изучаемых объектов;

8. Вносить предложения по проведению лабораторных исследований.

Особое значение при проведении эксперимента придавалось определению „критериев объективной оценки влияния предлагаемого метода, а также эффективности приемов, используемых при формировашш первоначальных исследовательских умений студентов ШФ в целях развития их технического мышления и других качеств творческой деятельности. В связи о этим были поставлены следующие задачи:

6/ уточнить критерии учета формирования первоначальных исследовательских умений у студентов ИПФ;

б/ определить критерии оценки эффективности предлагаемой. ые-,'тодики обучения по курсу "СМ. ' •

В процессе эксперимента как в экспериментальных, гак и в контрольных группах мы вели наблюдение за уровнем формирования перво-■ начальных исследовательских умений студентов прикладного характера, знания о правилах выполнения исследований, его этапах, развитием их технического мышления и исследовательских способностей.

В ходе эксперимента в экспериментальных группах наблюдалось возрастание уровня активности и инициативы студентов. Постепенно студенты стали проявлять осмысленную активность и инициативу, смекалку, умения применять знания и навыки, полученные на лабораторно-практических занятиях, а .такта в процессе слушания лекций по курсу СМ.

Эффективность предлагаемой методики преподавания куроа СМ определялась на основании ответов., характеризующих уровень развития основных компонентов исследовательской деятельности;

' - технического мышления и понимания, исследовательской смекалки, пространственного воображения, умения применять знания на практике.

Применение ЭВМ при изучении курса СМ позволило студентам более эффективно использовать учебное'время.

Экономия времени студентами экспериментальных гдупп составила: Тк-Тэ = 8,93 часа, или 44,6%. Среднее время студентов на выполнение расчетно-проектировочных заданий по сопротивлению материалов о использованием ЭВМ существенно уменьшается (на 40-60$), что позволяет увеличить количество задач для индивидуального решения или'планировать более сложные, которые бы в большей степени способствовали качественной общеинже'нерной подготовке специалистов. '

После окончания экспериментального обучения для определения эффективности предлагаемой нами методики преподавания курса СМ при «Хорпфовиюте гр;, юипчпльь-кх исследовательских ушяий. студентов контрольных и экспериментальных групп были использованы следующие способы контроля тост $ I, для определения общих теоретически.- ■ знаний студентов по курсу СМ, который применен для того, чтобы оценить способности по осмыслению сущности и значение изучаемых: ' объегаов по СМ.

Тест й 2 в вида графических изображений приведенный во второй глазе во втором параграфе был применен, чтобы сопостазить наличие исследовательских умений студентов и для определения степени фор-мировашостн их первоначальных исследовательских умений контроль-' енх и экспериментальных груш!.

, •' Чтобы проворить, обеспечивает ли студентов новый'метод изучения курса СМ необходимыми теоретическими сведениями, после" окончания лекций для проведения экзаменов были. применены одинаковые экзаменационные билеты для контрольных и экспериментальных групп.

Пос.те обучения в экспериментальных группах на 68,4$ улучшилась степень умений студентов, которая способствовала лучшему запоминанию учебного материала. Анализ результатов эксперимента свидетельствует о том, что ков'гь! метод стимулирует творческое (отношение) . осгл?слониэ учебного г/атериала по СМ и другим об'дэтехническпм дисциплинам. ■

Основные положения диссертации отражены в следующих публика-Щ1ях автора: : . . •> ■ ■

1. Подход к решении проблемы формирования исследовательских умений студентов шгаенерно-педагогйческих факультетов. Материалы научной сессии по итогам научно-исследовательской работы ШГУ "ям.В.И.Ленина за 1991 год, посвящений 120-летию основания .универ--ситега. 1992г-. С.117 (в соавторстве).

2,' Проведение технологических проб в лабораторном практикуме по сопротивлению материалов. Тезисы докладов научной сессии по

итогам научно-исследовательской работы. Наманган.- 19Э2 г. С.76. / в соавторстве/.

3. О некоторых вопросах улучшения конструкторски-технологической подготовки студентов индустриально-педагогических ¡¿шультотов. /Матодичаог-иа рекомендации по обще техническим дисциплинам/.- Наманган.- 1992 г. С.54. / а соавторстве/.

4. Выбор электродвигателий и источников электропитания для механических моделей / Методическое пособие для учащихся школ и участников технического кружка/. Наманган.- 19Э2 г. / в соавторстве/. _