автореферат и диссертация по педагогике 13.00.02 для написания научной статьи или работы на тему: Интегративные принципы построения системы преподавания геометрических дисциплин во ВТУЗе

Содержание диссертации автор научной статьи: доктора педагогических наук, Нартова, Лидия Григорьевна, 2001 год

Актуальность исследования. Перед техническими вузами России поставлены важные задачи по созданию новой концепции высшего образования, осуществляемой в едином образовательном пространстве и связанной с поиском оптимальных направлений в обучении и воспитании.

Качество обучения в ВУЗе обеспечивается не только степенью профессионализма профессорско-преподавательского состава, уровнем элементарного образования, полученного абитуриентами в школе, но и созданием оптимальной многофакторной системы преподавания, включающей в себя, в частности, современные учебники и учебные пособия, написанные научным, стилистически точным и понятным языком и обладающим, высокой степенью воздействия на учащихся. В последнее время при изучении фундаментальных графо-геометрических дисциплин преподаватели сталкиваются с большими трудностями овладения геометрическим знанием, следствием которых является плохая успеваемость.

Не вызывает сомнений тот факт, что высшая геометрия является мощным средством интеллектуального развития студентов во ВТУЗе. Геометрическая интерпретация явлений в любых формах пронизывает практически всю систему учебных дисциплин как общеинженерного цикла, так и специальных циклов технического образования.

Недостаточная геометрическая подготовка в школе, плохо развитое пространственное воображение, полное отсутствие системного подхода к уровню получения знаний, и недостаток хотя бы начального логического ——бального мышления - все это требует создания новой концепции гео-х ческого образования во ВТУЗе. & йнтегративные сферы исследования,' составляющие содержание с мосвязанных учебных дисциплин, целесообразно рассматривать как "Составные части более широкой области знания, называемой наукой о системах.

Если эту науку понимать в обычном смысле слова, то в ней должны быть представлены три основных компоненты:

Область исследования.

Корпус (содержание) знаний, относящегося к этой области.

Методология (метод и система, на которых базируются знания).

Наука о системах занимает особое место по сравнению с другими науками и ее уместно рассматривать как новое измерение науки.

Если проанализировать три представленные компоненты науки о системах, то легко заметить, что в целом они полностью соответствуют геометрическому знанию в широком смысле этого слова. Следовательно, все вопросы, касающиеся науки о системах, автоматически могут быть перенесены на геометрическое знание, особенно, если учесть то обстоятельство, что в эпоху Античности и Возрождения изучение геометрии теснейшим образом было связано с философией, и все великие геометры того времени были выдающимися философами и педагогами.

Как уже отмечалось, современное геометрическое знание является одним из важнейших элементов фундаментальной общеинженерной подготовки во ВТУЗе. Среди них немаловажную роль играет начертательная (прикладная) геометрия, привносящая богатое творческое развитие в интеллектуальный мир будущего инженера. Отсюда следует основное положение о значимости исследования научно-методических, и педагогических основ преподавания 1рафо-геомегрических дисциплин.

В свое время методическим обеспечением курсов начертательной геометрии с большим успехом занимался Н.Ф. Четверухин, значительная часть работ которого была посвящена и школьному геометрическому образованию. Им также были разработаны программы для педвузов и ВТУЗов. Большой вклад в обеспечение учебного процесса по черчению сделал B.C. Левицкий. Учебники и учебные пособия по начертательной геометрии были написаны А.В. Бубенниковым, В.О. Гордоном, М.Я. Громовым, Г.С. Ивановым, И.И. Котовым, Н.Н. Рыжовым, А.А. Чекмаревым, С.А. Фроловым, В.И. Якуниным и др. Комплекс учебников и учебных пособий создан коллрктивом кафедры прикладной геометрии МАИ под редакцией В.И. Якунина. Анализ психолого-педагогической литературы и соответствующих диссертационных работ, посвященных преподаванию графических дисциплин во ВУЗах, состоянию обучаемости графо-геометрическим дисциплинам показал, что отсутствуют исследования, в которых была бы полностью раскрыта проблема создания и эффективного использования методических принципов обучения графо-геометрическим дисциплинам. Отсутствие высокоэффективных структурированных основ обучения, обоснованных рекомендаций по их применению, не только сокращают возможности интеллектуального развития студентов и развития их творческих способностей, но и существенно снижают уровень осознанности усвоения теоретического материала и, к сожалению, способствуют потере интереса к изучаемой дисциплине. Следовательно, проблема состоит в создании такой системы обучения графо-геометрическим дисциплинам в ВУЗах, которая позволила бы, отвечая современным требованиям графо-геометрического знания, методики преподавания, педагогики и психологии поднять обучение на качественно более высокий уровень.

Введение диссертации по педагогике, на тему "Интегративные принципы построения системы преподавания геометрических дисциплин во ВТУЗе"

Эффективность графо-геометрической подготовки студентов, формирование творческой личности будущего инженера обеспечивается созданием и использованием новых технологий обучения, представляющих собой открытые, гибко развивающиеся системы, применяемые в учебно-педагогическом процессе.

Актуальность и недостаточная разработанность поставленной проблемы обусловили выбор темы исследования: Интегративные принципы построения системы преподавания геометрических дисциплин во ВТУЗе.

Цель исследования - разработать систему интегративных принципов обучения графо-геометрическим дисциплинам с учетом оптимальных возможностей их использования в процессе обучения в технических ВУЗах, университетах и на факультете повышения квалификации преподавателей (ФПКП).

Объект исследования - процесс обучения студентов технических университетов и контингента слушателей ФПКП графо-геометрическим дисциплинам.

Предмет исследования - теоретические, психолого-педагогические и научно-методические основы обучения студентов и слушателей ФПКП графо-геометрическим дисциплинам в технических университетах.

Гипотеза исследования: системный подход к процессу обучения и разработка интегративных принципов построения системы преподавания графо-геометрических дисциплин во ВТУЗах значительно повысит качество обучения, если: их структура и содержание имеют мотивированное назначение, обусловленное развитием современного производства и уровнем требований к профессиональной подготовке будущего инженера; все виды учебной работы в процессе обучения будут иметь поисковую направленность; неукоснительно выдерживается проблемно-ориентированная направленность и логическая общность графо-геометрических дисциплин в их связи с предметными дисциплинами общеинженерной направленности; следование предложенным и методологически обоснованным средствам и методам обучения графо-геометрическим дисциплинам повышает уровень интеллектуального развития, студентов и слушателей ФПКП и способствует улучшению качества обучения в целом; использование предложенного учебного комплекса средств обучения, представляющего собой систему, состоящую из дискретных блоков теоретических, научно-методических компонентов преподавания, (учебники, учебные пособия, программы, рабочие тетради) создаст оптимальные возможности дйя улучшения процесса обучения. .

В соответствии с проблемой, целью, объектом, предметом и гипотезой исследования были определены основные задачи исследования:

• На основе интегративных принципов разработать научно обоснованную и практически значимую систему эффективных методик обучения гра-фо-геометрическим дисциплинам в учебных заведениях России и СНГ.

• Создать комплекс учебников, монографий, учебно-методических пособий, учебных программ по прикладной геометрии с заданной мотивацией.

• Реализовать возможности, заложенные в новой концепции преподавания графо-геометрических дисциплин.

• Разработать методические рекомендации, направленные на повышение уровня профессиональной подготовки преподавателей графо-геометрических дисциплин через систему ФПКП.

• Определить методические возможности использования системы в технических университетах и на ФПКП.

• Осуществить научное обобщение компонентов исследования, приводящее к креативному воплощению его результатов в учебном процессе.

• Проделать экспериментальную проверку эффективности предложенного комплекса и дать рекомендации по его использованию.

Теория и методология исследования базируются на специальном геометрическом знании с учетом возможного применения структурированных методических основ педагогики и психологии, представленных в трудах: Б.Г. Ананьева, Л.И. Анциферовой, Ю.К. Бабанского, П.П. Блонско-го, А.А. Бодалева, С.К. Бондыревой, В.М. Величковского, Л.С. Выготского, МЛ. Выгодского, П.Я. Гальперина, Ю.Б. Гипенрейтер, М. Гулицка, В.В. Давыдова, В.П. Зинченко, В.В. Краевского, А.Н. Крылова, Я.А. Коменского, Н.Н. Ланге, Д. Локка, Б.Ф. Ломова, И.Я. Лернера, А. Пуанкаре, И.Г. Песталлоцци, М.Н. Скаткина, Н.Ф. Талызиной, Ж.Ж. Руссо и др.

Для решения поставленных задач в генезисе и было проделано следующее:

Теоретический анализ трудов по общей философии, философии техники, когнитивной психологии, теории познания, специальной литературы по различным разделам математики с применением сравнительного анализа;

Изучение и анализ новых направлений в области методики преподавания, педагогической психологии, наблюдения, беседы, анализ расчетно-графических работ и номограмм, результаты экзаменов, педагогический эксперимент, чтение лекций.

Опытно-экспериментальной базой исследования являлась кафедра прикладной геометрии (№ 905) и факультет повышения квалификации преподавателей Московского государственного авиационного института (технического университета). В общей сложности экспериментом было охвачено более 30000 студентов МАИ (на 10 факультетах) и более 800 преподавателей кафедр начертательной геометрии и инженерной графики различных ВУЗов России и стран СНГ.

Предлагаемые периоды работы над исследованием можно условно разделить на несколько этапов:

1. Изучение специальной литературы по различным разделам графо-геометрических и математических дисциплин, активная многосторонняя педагогическая деятельность, позволяющие впоследствии придти к новым методическим основам преподавания (1959-1970).

2. Создание серии учебников, монографий и учебных пособий, в том числе с программированным и программно-алгоритмическим содержанием ( 1971-1980).

3. Разработка интегративных принципов сопоставительного анализа различных тем в учебных дисциплинах и публикация учебников, на основе новых методологических подходов к содержанию и изложению курсов (1980-1990).

4. Создание концепции геометрического образования в технических университетах и определение путей и возможностей улучшения качества обучения графо-геометрическим дисциплинам (1990-1998).

5. Обобщение полученных результатов в форме научного доклада по указанной теме (1998 - 2001)

На защиту выносятся следующие основные положения:

• теоретическое обоснование системы интегративных принципов преподавания графо-геометрических дисциплин;

• разработка методологического обоснования системы дидактических основ и принципов обучения графо-геометрическим дисциплинам, обеспечивающей процесс обучения графической деятельности студентов и слушателей ФПКП и включающей в себя аспекты структурирования методики преподавания;

• создание новой концепции геометрического образования; выявление требований к обеспечению оптимального учебно-воспитательного процесса по параметрам: о научность изложения и доступность обучения. • о развитие интеллектуальных возможностей обучаемыхугворче-ского воображения, интереса к предмету, мотивированного возможностями технических приложений. о получение положительных результатов при рейтинговой оценке качества знаний на экзаменах.

• введение креативных гипотетических возможностей структурирования основ методики преподавания графо-геометрических дисциплин СОГД (Система обучения графо-геометрическим дисциплинам) и установление корреляции методики преподавания и предметных дисциплин.

Научная новизна исследования заключается:

1. В теоретическом обосновании интегративных принципов построения системы преподавания геометрических дисциплин в ВУЗе и включающей в себя: принцип обобщения и унификации формы графического представления информации; принцип акцента на основных смысловых образах; принцип сопоставительного анализа геометрических образов; принцип дифференциации и интеграции описания геометрических объектов; принцип формализации инциденций геометрических фигур.

2. В создании концепции геометрического образования, в соответствии с которой: дано обоснование содержания графо-геометрической подготовки студентов технических университетов и слушателей ФПКП технических университетов в избранном направлении; предложены и осуществлены пути преодоления имеющихся противоречий при обучении фундаментальным дисциплинам путем сопоставительного анализа основ элементарного (школьного) и высшего образования; в учебном процессе учтены особенности методики обучения 1рафо-геометрическим дисциплинам с оценкой влияния специализации преподавания на различных факультетах и различным континген-там слушателей ФПКП; созданы организационные формы СОГД, учитывающие связи в сочетании с фронтальной и индивидуальной деятельностью студентов и слушателей ФПКП; разработаны требования по формированию содержания программ; предложены основы метаметодики, соответствующей метагеомет-рическому знанию; ю

• обоснована и эмпирически проверена эффективность предложенных средств обучения в технических университетах и ФПКП.

Теоретическая значимость исследования состоит

• в создании интегративных принципов системы преподавания графо-геометрических дисциплин во ВУЗах;

• в методологическом обосновании концепции геометрического образования, направленной на совершенствование фундаментального образования студентов и слушателей ФПКП.

Практическая значимость исследования состоит в:

- создании ряда учебников, учебных пособий, монографий для студентов технических университетов и слушателей ФПКП и их использовании в учебном процессе на десяти факультетах МАИ и других ВУЗах России в течение более сорока лет.

- создании системы геометрических работ, направленных на развитие пространственных представлений в трехмерном евклидовом пространстве, развитии творческих способностей студентов и слушателей ФПКП.

Результаты исследований нашли свое отражение в работах: «Критерии оценки знаний слушателей ФПКП» (1976); в программах «Начертательная геометрия и инженерная графика» (1995); «Инженерная графика и автоматизация проектирования» (1988); в работах «Методические особенности учебника»: «Курс начертательной геометрии на базе ЭВМ» (1986) (в соавт. В.И. Якуниным), в «Пособии по выполнению РГР с элементами конструкций ЛА» (1986) и др., а также в совокупности учебников по начертательной геометрии и номографии, изданных в 1980-2000г.

Внедрение результатов исследования.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

Курс начертательной геометрии. Учебник, М. Высшая школа 1968, I

22 пл.), (в соавт. с Н.Ф. Четверухиным).

Разработка новых методов преподавания начертательной геометрии. М., МАИ, 1967, (10п.л).

Конспект лекций по номографии. Учебное пособие. М., МАИ, 1973, (10 пл.).

Обобщенные проекционные методы. Монография. М., МАИ, 1977, (5п.л.), (в соавт. с Г.С. Ивановым).

Курс начертательной геометрии на базе ЭВМ. Учебник. М., Высшая школа, 1983, (16 пл.), (в соавт. с В.И. Якуниным).

Методы изображений, поверхности, номография (конспект лекций). М., МАИ, 1984, (6 пл.).

Основы проективной геометрии (монографии). МАИ, 1980, (5 пл.).

Курс начертательной геометрии с алгоритмами для ЭВМ. Учебник. М., МАИ, 1994, (16 пл.), (в соавт. с В.И. Якуниным).

Современный курс начертательной геометрии. Учебник. М., МАИ, 1996, (16 пл.), (в соавт. с В.И. Якуниным).

Современный курс начертательной геометрии. М., МАИ, 2001, (17 пл.); а также в методических пособиях для студентов МАИ и слушателей ФПКП.

Общее число работ превышает 210, из них около . 35 составляют учебники, учебно-методические пособия, монографии для студентов, аспирантов и слушателей ФПКП.

Основные положения диссертации обсуждались на многочисленных конференциях, проводимых в России и СНГ, заседаниях ученого совета МАИ по новым технологиям обучения при ректорате МАЙ, на пленарных заседаниях отделения Академии педагогических и социальных наук, в работе со слушателями ФПКП.

Обсуждение работы и ее компонентов позволило вносить коррективы на различных этапах выполнения работы и улучшать ее р целом.

И. Теоретические и практические основы структурированной методики обучения графо-геометрическим дисциплинам в технических университетах.

Работая над темой "Интегративные принципы построения системы преподавания геометрических дисциплин в технических университетах", мы подразумевали установление тесных связей теоретических основ фундаментальной науки, которая преподается, с ее методологическими воплощениями в самых разнообразных проявлениях и формах.

И здесь уместно сослаться на два высказывания, принадлежащих великим представителям науки XX века. "Интеллектуальная сила науки заключается в особенном способе обобщения, позволяющем охватить единым теоретическим взором разнородные явления и давать этим явлениям единое объяснение". Вернер Гейзенберг (1987). «Существует профессиональная психология для всякого ремесла, чувства рабочего не являются чувствами финансиста, ученый, конечно, также имеет свою особую психологию, и он кое-что из нее рассеивает на тех, которые касаются науки лишь случайно. А. Пуанкаре (1990).

В этой связи мы считаем необходимым остановиться на роли геометрии как эффективного средства интеллектуального развития студентов. Заметим, что одной из основных особенностей науки второй половины XX века является возникновение совокупности связанных между собой интеллектуальных сфер, таких как кибернетика, теория систем, теория информации, различные виды геометрий (метагеометрия) и их взаимосвязи. Все они характеризуются одной общей чертой, все они имеют дело с такими системными проблемами, в которых преобладают информационные или структурные аспекты, тогда как сущности, формирующие эти системы, являются для них гораздо менее важными. Названные взаимосвязанные интеллектуальные сферы исследования целесообразно рассматривать как составные части науки о системах. Ее компоненты коррелируют с геометрическим знанием и третья компонента в точности включает в себя методику обучения (см. стр. 3). При этом современное геометрическое знание является одним из важных элементов общеинженерной фундаментальной подготовки в техническом университете. Среди них немаловажную роль играет прикладная геометрия (начертательная геометрия + номография), привносящая богатое «геометрическое развитие» в интеллектуальный мир студента, и развивающая графическое информационное поле будущего инженера, которое в ходе дальнейшего обучения используется как в освоении фундаментальных, так и специальных технических учебных дисциплинах.

Высокая эффективность графического представления информации подтверждается многими психологическими исследованиями наглядно-образного и визуального мышления В.П. Зинченко, Е.К. Ретанова (1969). Овладение техникой визуализации научно-технической информации, умение представить ее в виде ясного и простого рисунка имеет значение как для ученого, пишущего книгу или диссертацию, так и для инженера, воплощающего в жизнь свои оригинальные идеи. Значимость визуальных, в том числе и графических образов особенно велика для людей с преобладающим наглядно-образным типом мышления.

А. Эйнштейн в письме к Ж. Адамару говорил о себе, что слова в их письменной или устной форме не играют значительной роли в его механизме мышления, основные элементы мысли для него - это определенные знаки и образы. Мы считаем, что в процессе переработки графической информации, сообщаемой на лекциях и семинарах, должны строго выполняться основные интегративные принципы:

Принцип обобщения и унификации означает, что форма графического средства представления информации, символы, означающие одни и те же образы и явления, должны быть унифицированы.

Принцип акцента на основных смысловых образах. Это означает, что на графических средствах отображения информации следует выделять размерами, формой, цветом те элементы, которые наиболее существенны с точки зрения восприятия учащимися передаваемой научной и обучающей информации.

Принцип автономности состоит в том, что элементы графического средства представления информации, соответствующие автономным самостоятельным) сообщениям, следует четко ограничить от других частей. Это приводит к разбиению графической информации на отдельные элементарные фрагменты изображений, что значительно облегчает восприятие, понимание информации и способствует более эффективному усвоению такой сложной учебной дисциплины, как начертательная геометрия или номография.

Принципы структурирования. Каждая самостоятельная часть комплекса графических средств отображения информации, занимающая в общем контексте центральное положение, должна иметь четкую, легко запоминающуюся и дифференцированную от других структур структуру, отражающую характер текущего сообщения информации.

Принцип использования привычных ассоциаций и стереотипов.

При создании графических средств представления научно-технической информации целесообразно учитывать устойчивые, привычные ассоциации между символами и обозначаемыми ими объектами исследования и явлениями, а также сложившиеся стереотипные реакции на определенные символы и их взаимодействия. Из этого утверждения следует, что вообще, где это возможно, желательно применять не просто абстрактные условные знаки, а символы, привычно ассоциирующиеся с соответствующими образами, явлениями и их отношениями между собой.

В процессе переработки графической информации особая роль принадлежит визуализации. Как и устная фраза, визуальная форма представления информации функционально хорошо воспринимается. Ее функциональность зависит от выбора ее элементов, их организации и назначения. Так, сходство в характере и расположении геометрических форм может создавать между элементами определенную визуальную связь и передавать идею родственности их значений. Наоборот, различия и разобщенность форм могут порождать визуальную дифференциацию элементов по их значению. В то же время при употреблении особо выразительного элемента формы (образа) в сочетании с другими, более слабыми элементами наблюдается эффект визуального ударения, т.е. повышения смыслового значения выделенного элемента образа.

На основании связи (родства) элементов образа в графических средствах информации образы визуально ассоциируются друг с другом, поэтому так важно отыскать именно ту структуру, которая соединила бы воедино их отдельные элементы по степени иерархии важности. Дифференциация, наоборот, касается способов графического разъединения элементов образов, пли самих образов по сущностным или функциональным признакам.

Для структурирования формы необходима определенная дифференциация. Однако отдельные элементы образа могут разделяться по одному признаку и соединяются по другому.

Ударение относится к графическим средствам, с помощью которых элементам образов придается доминирующая или подчиненная роль и, следовательно, отражается их относительное сходство, а не только различие. Ударение помогает сфокусировать содержание чертежа и придать ему большую значимость. Содержание графического образа относится к конкретной I визуальной форме и придает ей дополнительный смысл.

Структурная организация характеризует особенности соединения элементов геометрического образа воедино. Здесь главная коммуникативная цель состоит в раскрытии логики их организации. Пространственная организация характеризует размещение элементов объекта в трехмерном пространстве, что позволяет ввести третье измерение.

Такая организация в начертательной геометрии достигается логическим соединением чертежа Монжа и аксонометрического чертежа. При этом обязательно подчеркивается сходство и различие этих наиболее применяемых способов построения обратимых изображений фигур.

Все выше перечисленные интегративные принципы отображения графической информации нашли свое практическое применение и дальнейшее креативное развитие в учебно-воспитательном процессе и преподавательской деятельности автора в течение 43 лет на десяти ведущих факультетах Московского Государственного авиационного института (технического университета). Экстраполяция принципов позволила структурировать методику преподавания графо-геометричексих дисциплин. Так, принцип обобщения и унификации нашел свою практическую реализацию в учебниках, учебных пособиях по курсу начертательная геометрия и номография.

В этих учебниках было дано обобщение основных условных обозначений, применяемых в курсах, и это требование неукоснительно соблюдалось в учебном процессе при выполнении всех видов графической деятельности, в том числе РГР и курсовых работ.

В целом имеющиеся учебники по курсу начертательной геометрии основаны на сходных принципах их построения, но вместе с тем имеются и в ряде случаев существенные различия. Например, в книге «Курс начертательной геометрии» (с учетом принципов программированного обучения) под ред. акад. Четверухина Н.Ф.) сделана попытка учесть такие современные требования к учебному процессу, которые выражены в дидактическом направлении, известном под названием «программированное обучение». С развитием ЭВМ это направление стало более востребованным, что показала практика тестирования на вступительных экзаменах. Следующим этапом является разработка программ для автоматизированных обучающих систем (АОС) на базе ЭВМ.

Предложенная структура создания учебника обусловлена тем обстоятельством, что при современном развитии науки и все возрастающем потоке информации, которой необходимо овладеть, чтобы стать специалистом в избранной области знаний, нельзя делать основой обучения запоминание фактов.

Гораздо полезнее добиваться такого развития интеллекта студентов, их творческих способностей, которые позволяют ему хорошо понимать учебный материал, уметь применять теоретические положения к конкретным задачам, самостоятельно ставить задачи, искать пути их решения, размышлять над I доказательствами и вытекающими из них следствиями, логически мыслить и критически оценивать получаемые результаты инженера, обладающего необходимыми знаниями для активной творческой работы.

При написании материала учебного курса следует помочь студентам, изучающим начертательную геометрию, понять и усвоить этот предмет, овладеть его методом, развить пространственное воображение и научить решать пространственные задачи с помощью проекционных чертежей на плоскости.

С этой целью содержание курса было разбито на три части. В первой части изложен учебный материал, состоящий из глав, параграфов и пунктов. Пункты расположены в логической последовательности, так, чтобы все необходимые понятия и определения давались своевременно, а содержание и вывод каждого пункта были обеспечены предшествующим материалом. При изучении содержания каждого пункта студент должен внимательно вдумываться в его содержание и проявлять активность. Для этого в правой колонке (второй части) учебника, носящей название «подумайте, решите, проверьте себя» помещены вопросы, примеры и задачи для самопроверки по каждому пункту первой части. Только после того как студент убедился, что вполне усвоил содержание данного пункта и может ответить на вопросы или решить задачи, относящиеся к этому материалу и помещенные во второй части, он может переходить к изучению следующего пункта.

В третьей части учебника мы поместили материал под рубрикой «ответы, подкрепления и решения». На простые вопросы и примеры даны лишь ответы или ссылки на соответствующие пункты учебного материала; на более сложные - подкрепления (указания), помогающие студенту найти правильный путь рассуждения; на трудные вопросы и задания дается подробный ответ или решение.

Студент должен обращаться к третьей части учебника лишь после того, как он самостоятельно поработает над предложенным примером или задачей второй части самостоятельно и почувствует необходимость проверить себя или получить помощь. Материал учебника изложен, следуя его развитию, а не классификации. Гак, например, геометрические преобразования не собраны в одной главе, а входят в разные главы по мере развития и усложнения геометрических образов, что важно для организации самостоятельной работы студентов во второй части книги. Аналогичным образом излагается материал, относящийся к кривым линиям и поверхностям.

С целью повышения интереса студентов к изучаемому курсу полезны практические приложения начертательной геометрии, показанные на ряде технических примеров. В начале книги приводятся указания для студентов, содержащие правила пользования этим учебником. Для подкрепления материала, изложенного в учебнике и изученного студентами, нами был разработан раздаточный материал, соответствующий основным темам курса. Раздаточный материал состоял из совокупности листов с нанесенными на них условиями задач или чертежами, одновременно выполняемыми лектором на доске. Таким образом, к концу семестра у студентов оказывается целый комплект раздаточного материала, который служит дополнительным учебным пособием для подготовки к экзамену. Это один из полезных и совершенно необходимых в учебно-методическом комплексе дидактических материалов. Для ознакомления приведем изложение одной из тем курса.

7. ВЗАИМНОЕ ПЕРЕСЕЧЕНИЕ ПОВЕРХНОСТЕЙ ВТОРОГО ПОРЯДКА. ОСОБЫЕ СЛУЧАИ ПЕРЕСЕЧЕНИЯ

УЧЕБНЫЙ МАТЕРИАЛ п. 171. Вопрос о пересечении поверхностей второго порядка представляет не только чисто теоретический интерес, но и широко применяется при решении многих технических задач. Линия пересечения поверхностей второго порядка представляет алгебраическую кривую четвертого порядка, что легко доказывается.

В самом деле, пересекая две поверхности второго порядка плоскостью, в сечении получим две кривые второго порядка, которые пересекаются в четырех точках А, В, С, D — общих для кривых pviq, и, следовательно, принадлежащих линии пересечения поверхностей.

Таким образом, линия пересечения двух рассматриваемых поверхностей имеет с каждой секущей плоскостью четыре общих точки, поэтому она является кривой четвертого порядка.

В учебной литературе эта кривая часто называется биквадратной кривой. Практически наиболее важны случаи распадения кривой четвертого порядка на более проподумайте, решите, проверьте себя п. 171 а) Перечислите известные вам поверхности второго порядка. б) Как доказать, что линия пересечения поверхностей второго порядка будет биквадратной кривой? в) Приведите примеры пересекающихся поверхностей второго порядка, у которых линия пересечения распадается на четыре прямые.

Точка, в которой две поверхности имеют общую касательную плоскость, называется точкой прикосновения или точкой касания данных поверхностей.

Приведем формулировку* теоремы о двойном прикосновении поверхностей второго порядка, которая имеет большое значение для построения линии пересечения поверхностей второго порядка.

Теорема о двойном прикосновении. Если две поверхности второго порядка имеют две точки прикосновения, то линия их пересечения распадается на пару кривых второго порядка, плоскости которых проходят через прямую, соединяющую точки прикосновения.

Пример. Построить линию пересечения кругового и эллиптического цилиндров со взаимно перпендикулярными осями (рис. 195).

Обе поверхности имеют двойное прикосновение в точках EaF, т.к. в этих точках у них общие касательные плоскости. Поэтому линия их пересечения распадается на пару плоских кривых второго порядка, которые проходят через точки прикосновения Е, F и через точки пересечения очерковых образующих поверхностей.

В этом случае линия пересечения распадается на два эллипса, большие оси которых соответственно АС и BD, а малая ось EF. См. доказательство в учебнике «Начертательная геометрия». Под ред. Н.Ф.Четверухина. «Высшая школа» 1963. п. 174. Теорема о двойном прикосновении, помимо самостоятельного значения, применяется для построения круговых сечений тех поверхностей второго порядка, которые их имеют. Для этого следует воспользоваться сферой, имеющей двойное прикосновение с данной поверхностью.

Тогда вследствие указанной теоремы о двойном прикосновении линия пересечения данной поверхности со сферой распадается на две плоские кривые, проходящие через хорду касания.

Но на сфере такими плоскими кривыми могут быть только окружности, которые и будут представлять искомые круговые сечения данной поверхности, п. 175. Пример. Построить круговые сечения эллиптического цилиндра (рис. 196). Выберем сферу с центром на оси цилиндра и ^/ггметром, равным отрезку MN - большой оси эллипса; тогда эта сфера будет касаться двух образующих цилиндров. Точки касания М и N будут точками прикосновения поверхности. По теореме о двойном прикосновении линия пересечения цилиндра со сферой распадается на пару плоских кривых, расположенных во фронтально проецирующих плоскостях и являющихся окружностями. Полученные окружности определяют две серии круговых сечений цилиндра, п. 174. а) Почему для построения круговых сечений поверхностей применяются сферы? п. 175. а) Постройте круговые сечения трехосного эллипсоида. б) Определите направление плоскостей, рассекающих данный цилиндр по круговым сечениям второго семейства. с/ъу в) Конус, второго порядка задан вершиной S (Si, S2, S3) и сечением, перпендикулярным к оси, представляющим собой эллипс. Найти круговые сечения конуса//#^ г) Какую кривую представляет собой линия пересечения поверхностей второго порядка, изображенных на рис. п. 175, г. соответственно параллельных между собой. Приведем без доказательства (оно содержится в книге Н.Ф. Четверухина и др.) некоторые предложения, касающиеся поверхностей второго порядка.

Теорема. Если две пересекающиеся поверхности второго порядка имеют касание в трех точках, то они касаются вдоль плоской кривой второго порядка, плоскость которой проходит через точки касания.

На практике особенно важно её следствие: если две поверхности второго порядка касаются между собой по линии, то линия касания их есть плоская кривая второго порядка.

Для практического построения линии пересечения двух поверхностей второго порядка не меньшее значение имеет следующая теорема.

Если две поверхности второго порядка имеют общую плоскость симметрии, то линия их пересечения проецируется на эту плоскость в виде кривой второго порядка.

В процессе переработки указанного учебника можно использовать обычные и формализованные ответы, это зависит от уровня технического совершенствования ЭВМ.

Проблемы изучения курса, поставленные в книге «Курс начертательной геометрии на базе ЭВМ», естественно, имеют сходный характер с проблемами, решаемыми в предыдущем учебнике. Вместе с тем имеются и некоторые, на наш взгляд, довольно существенные отличия. В предисловии к книге говорится о возможности истолковать начертательную геометрию как раздел математики, изучающий теорию методов графического моделирования многообразий различного числа измерений и различной структуры, а сам комплексный чертеж рассматривать как графическую модель образов пространства. В этом учебнике использованы отечественные достижения в области начертательной геометрии (параметризация по Н.Ф. Чет-верухину). Тема «Кривые линии и поверхности», имеющая столь большое значение для инженеров, усилена за счет рассмотрения более сложных технических поверхностей и соответствующих примеров. Основные отличия от других учебников состоят в большей формализации содержания, а так же во введении в текст необходимого минимума материала, связанного с использованием ЭВМ в начертательной геометрии. Приведены сведения по универсальным проблемно-ориентированным алгоритмическим языкам, блок-схемы и программы, составленные для решения конкретных геометрических задач.

Позиционные задачи, рассмотренные в учебнике, решены с максимальным использованием логических алгоритмов. Там же дано применение теоретико-множественного и алгоритмических способов описания для анализа не только полученных результатов, но и самих процессов решения геометрических задач, что позволяет нам оценить эту особенность в положительном смысле. Наряду с этими жесткими условиями проведения учебного процесса, была проделана унификация в обозначениях геометрических фигур, в изложении основных тем курса, в решении основных задач. Эта унификация нами тесно связана с общей алгоритмизацией и формализацией курса, отраженных наиболее полно в учебнике'«Курс начертательной геометрии с алгоритмами для ЭВМ» (1994), (15 п.л.).

Особое внимание уделено введению общей алгоритмизации и формализации курса. Объясняется это тем, что современные наука и техника требуют от студентов владения эффективными регулярными приемами рассуждений и действий, применение которых позволяет в любой ситуации достичь определенной, априори поставленной цели. При этом существенно, чтобы студент умел находить оптимальные пути и средства решения поставленной задачи. Таким образом, мы пришли к понятию алгоритмизации процесса обучения. Разработка вопросов алгоритмизации обучения предполагает привлечение понятий и использование элементарного аппарата математической логики, так как эффективные регулярные приемы в обучении - алгоритмы обучения, как правило, применения логических операций, выражаемых естественным образом такими словами как "и", "или", "если.то", "не", "неверно, что", "каждый", "только", "некоторые", "существуют такие, что". Поэтому алгоритмизация является необходимым условием программно-управляемого обучения. Алгоритм это точное общепонятное предписание о выполнении определенной (в каждом конкретном случае) последовательности элементарных операций для решения любой из задач, принадлежащих к определенному классу, в том числе задач педагогики и психологии. Следует отметить существенные черты алгоритма: детерминированность; массовость; результативность.

Детерминированность алгоритма выражается в том, что решение задач по алгоритму - жестко направленный процесс, полностью управляемый и не допускающий произвола. Он может быть повторен любым лицом (или машиной, если алгоритм "заложен" в нее) и ведет при одинаковых исходных данных к одинаковым результатам.

Массовость. Это свойство состоит в том, что в качестве начальных данных задачи, решаемой посредством алгоритма, может выступать любой абстрагированный объект, принадлежащий к определенному классу. В этой связи алгоритмы можно рассматривать в качестве общих методов деятельности, позволяющих решать задачи из некоторого класса, причем этот класс в дедуктивных науках может содержать бесконечное число конкретных задач, различающихся начальными условиями.

Результативность. Это свойство состоит в том, что применение алгоритма всегда направлено на получение искомого результата, определенного заданными начальными условиями. Таким образом, понятие алгоритма очень важно для педагогики и психологии, ибо алгоритмы могут служить одним из средств эффективного управления процессами обучения. Однако понятие математического алгоритма, связанное с преобразованием объектов некоторых стандартных видов, например, знаков некоторого алфавита, и полной формализации этого преобразования на данный момент в педагогике и психологии мало применимо. Во многих случаях нам не известно строение алгоритма в точном математическом понимании этого слова, но мы умеем строить предписания, обладающие существенными чертами алгоритмов (детерминированностью действий, массовостью, результативностью). Эти предписания назовем предписаниями алгоритмического типа или алгоритмическими предписаниями. Такого-рода предписания мы широко использовали в практике преподавания геометрических дисциплин во втузах и в соответствующей учебной литературе. Формальный и информационно-алгоритмический анализ процесса решения графических задач способствует большей эффективности хода учебного процесса и развивает творческие возможности студентов, повышает уровень заинтересованности в изучении данной дисциплины, усиливает уровень мотивации обучения вообще.

Решение поставленных задач было развито и пролонгировано нами в учебнике «Курс начертательной геометрии с алгоритмами для ЭВМ» 1994, (16 п.л.).

Принцип акцента на основные смысловые образы применяются в наших учебниках и учебно-методических пособиях по начертательной геометрии и номографии. Реализация этого принципа проводилась и проводится на лекциях и семинарах, где давались способы задания и построения наиболее сложных геометрических фигур и их плоских отображений на эпюре Монжа и в аксонометрии. Основное внимание уделялось изучению сложнейших линейчатых и винтовых поверхностей, их практическому применению в самолето- и вертолетоетроении, их строгой'классификации по жестким геометрическим и параметрическим признакам. Указанный принцип чрезвычайно полезен а при решении обобщенных позиционных задач на построение линий пересечения поверхностей. В качестве следствия из перечисленных методов вытекали особые случаи пересечения поверхностей второго порядка, нашедшие свое широкое применение при решении многих технических задач и реализуемые в докладах студентов по НИРС.

Принцип акцента использовался нами в процессе графической деятельности студентов, при решении домашних учебных заданий и при построении рабочих номограмм по специальностям факультета "Экономика и организация производства летательных аппаратов". Принцип автономности графической информации находит широкое применение в учебно-воспитательном комплексе (УВК). Он позволяет разбивать геометрическую информацию на блоки, четко различаемые между собой. В МАИ он применяется постоянно, например, в лекциях об очертаниях поверхностей вращения, в характеристике основных позиционных задач типа: построить точку на поверхности, построить линию на ней, построить очертание (главный меридиан) поверхности (если ее ось - проецирующая прямая, если - ее ось линия уровня и т.д.). По существу этот принцип можно рассматривать как способ повышения эффективности запоминания, когда используется поэтапный контроль за усвоением каждого из фрагментов, входящих в рассматриваемую тему. При этом, чем больше объем информации, которую нужно запомнить, тем эффективнее использование предложенного принципа.

Принцип структурирования.

Это по существу выделение главной самостоятельной части комплекса графической информации. Так, в курсе начертательной геометрии -это очень пристальное изучение проекционного метода построения изображений линейных геометрических образов, которое потом можно экстраполировать естественным образом на более сложные геометрические фигуры, такие, как криволинейные поверхности общего вида, их инци-денции и т.д. В номографии - это интерпретация переменных, входящих в различные функциональные зависимости как пометок точек шкал, являющихся элементами более сложных образов - номограмм, это применение алгебраического аппарата аналитической геометрии для получения канонических форм уравнений различных номографических порядков и т.д.

Принцип использования привычных ассоциаций и стереотипов.

Этот принцип дает возможность установить тесную живую связь элементарного (школьного) геометрического образования с. высшим, стоит только почаще обращаться в учебном процессе на младших курсах к тем основам знаний, которые они получили в школе.

Так, все стереотипы, касающиеся элементарных "тел", изучаемые школьниками в 9,10,11 классах, легко вписываются в изучение различных классов поверхностей, рассматриваемых как определенные пленки, в одних случаях без деформации, совмещаемые с плоскостью и называемые развертывающимися, в других - не обладающие этим свойством - не развертывающиеся поверхности. Роль ассоциаций и стереотипов здесь трудно переоценить, так как, абитуриенты обычно не успевают их приобрести за время обучения в средней школе.

Предложенная часть исследования уже приводит к повышению качества учебного процесса. Однако, в решении этой проблемы большое значение имеет обоснование процесса построения системы средств обучения с точки зрения дидактики. Это обоснование в свое время было предложено академиком С.Г. Шаповаленко в его дидактической системе. Определяется эта система как искусственная открытая динамическая система, обладающая следующими компонентами программы и учебники для студентов; о книги для преподавателей; учебно-методические пособия, раздаточные материалы, рабочие тетради для студентов; а все возможные технические средства обучения и массовые средства получения информации.

Ведущую роль в системе средств обучения играет учебник. Однако мировой и отечественный педагогический опыт свидетельствует о том, что даже самый хороший учебник не может полностью учесть индивидуальных особенностей личности учащегося. Это объясняется тем обстоятельством, что личностные способности обучаемых различны, что способ восприятия нового материала это личностная мыслительная интерпретация интеллекта индивидуума. Степени интерпретации знания у преподавателя и студента находятся на разных ступенях развития. Поэтому задача преподавателя - поднять студента до возможной высшей степени восприятия, но при этом самим остаться способными воспринимать их недоумение, их ошибки, их невозможность овладеть в должной степени преподносимыми знаниями. Одна из важнейших задач в обучении геометрии - развитие творческого воображения.

Поэтому поводу известный футуролог Роберт Юнгк писал: «Я отдам пальму первенства не разрешению прогнозов по логическому мышлению и даже не критическому исследованию имеющихся данных, а творческому воображению, ибо оно характеризует нашу эпоху и очень часто выводит ум за пределы противоречий, которые характеризовали прошлое и представлялись неразрешимыми» (1968).

В развитии графо-геометрической подготовки студентов технических университетов основное внимание должно быть обращено на :

• развитие творческого пространственного воображения как одного их важнейших компонентов образования будущего инженера;

• изучение способов отображения пространственных фигур на плоскость, включая и номографические способы отображения, позволяющие максимально развить интеллектуальные способности студента;

• развитие практических навыков и умений воспроизводить проецируемые фигуры на комплексном чертеже Монжа, в аксонометрической проекции, перспективе, проекциях с числовыми отметками и реконструировать их;

• обеспечение непрерывного геометрического образования путем сопоставительного анализа геометрических фигур, изучаемых в курсах аналитической и начертательной геометрии;

• возможность применения полученных геометрических знаний в последующем конструировании технических форм специальных типов, имеющих непосредственное отношение к самолето- и вертолетострое-нию и другим областям машиностроения.

Решение поставленных задач дает возможность получать наибольший когнитивный эффект. Продолжением этих учебных дисциплин в части геометрического образования должен стать курс компьютерной графики. Алгоритмическая база для этого курса основывается на аналитической геометрии, а интерфейс, в основном, базируется на начертательной геометрии. Вышеизложенное позволяет четко определить место, занимаемое курсом начертательной геометрии в структуре общего технического образования в условиях интеграции и дифференциации обучения.

Основой учебно-методического комплекса являются учебники, учебно-методические пособия, рабочие тетради, ну и, естественно, учебные программы. Вместе с тем учебно-методический комплекс, во многом зависит как от личности преподавателя, от контингента слушателей, так и от организации интеллектуальной деятельности в особенности студентов младших курсов. В условиях быстрого развития науки, кардинальных диналичных изменений во всех сферах общества ни одно высшее учебное заведение не может дать такого запаса знаний, которого хватило бы им на весь период профессиональной деятельности, поэтому каждый специалист, выпускник вуза, чтобы не отстать от жизни, просто обязан своевременно пополнять свои знания и заниматься самообразованием.

Отсюда вытекает и» основная задача профессорско-преподавательского состава вуза - формировать потребность в самообразовании, навыков повышения своей профессиональной компетенции. Поэтому перед первокурсниками стоит задача не просто изучить все учебные предметы, а научиться эффективно получать знания с последующим их пополнением. Нами выработаны некоторые методические рекомендации по самоорганизации, планированию самостоятельной работы, технике конспектирования, методике подготовки к лекциям и семинарским занятиям.

Мы считаем что, в педагогическом плане CP представляет собой упорядоченную динамическую систему слушания, чтения, осмысления, обобщения, систематизации, конспектирования, запоминания и воспроизведения учебного материала.

Содержание CP носит двойственный характер: - с одной стороны это способ деятельности студентов во всех формах учебных занятий и во внеаудиторное время;

- с другой стороны - это вся совокупность учебных заданий, которые должен выполнить студент.

Нами обращается особое внимание на пропедевтическое обучение студентов младших курсов в первые месяцы первого семестра. Уделяется внимание технике конспектирования. Студент должен помнить, что в основе формирования техники быстрого конспектирования лежат пожелания: конспект - запись смысла, существа учебной информации; это записки самому себе; конспект пишется для последующего чтения;

Конспект должен облегчать понимание и запоминание учебной информации. Должны быть определены техника записи слов из словосочетаний: пропуск букв, написание основной части слова, использование аббревиатуры; должны быть выработаны навыки: Конспектирования фраз; Пространственной записи текста: выделения абзацев; написания формул, формулировок в отдельной строке; отступления от начала строки.

При этом рекомендуется: писать в контексте только те слова, которые несут основную смысловую нагрузку; использовать цветные ручки, карандаши, фломастеры, маркеры.

Применять: 1) рубрикацию - выделение различным цветом начала заголовков, формул, цитат; 2) концентрировать внимание на наиболее важные элементы содержания, расположения и размеры чертежей; выделять на них основные элементы, написание буквенных обозначений и т.д.

Психологи утверждают, что 70% услышанной информации забывается в первые 10 часов. Поэтому конспект должен быть доработан в тот день, когда прочитана лекция. Нам представляется целесообразным обратить внимание первокурсников на методику работы с книгой в следующем направлении: до чтения учебника начинать работу с осмысливания заголовка, необходимо проанализировать: оглавление, эпиграфы, аннотации к книге, настроиться для дальнейшей работы с текстом, провести первое чтение без записей; по ходу чтения понять основные определения, выделить ключевые слова. Делать записи основных формул и чертежей. Задавать самому себе вопросы по содержанию прочитанного; после прочтения текста учебного материала сформулировать главную мысль прочитанного; прочитать повторно наиболее сложные части текста; проверить себя.

Самостоятельная работа при подготовке к семинарским занятиям:

1. закрепить знания, повторить учебный материал, полученный на лекциях и в процессе работы с учебной литературой;

2. сформулировать и развивать практические навыки и умения, необходимые для будущей профессиональной деятельности;

3. осуществлять самоконтроль за качеством усвоения учебной дисциплины;

Преподаватель обязан проводить постоянный текущий контроль CP студентов. В ходе анализа учебного процесса нами установлено, что выполнение даже не в полной мере указанных приемов в учебной деятельности позволяет достичь значительных успехов в обучении.

С точки зрения теории познавательной деятельности снижение меры трудности задач оптимизирует процесс ее решения, однакр, известно, что продуктивность памяти максимальна лишь при определенном уровне трудности, заданий^ниже которого происходит ухудшение мыслительной функции.

С этой целью автор в изданных учебниках и учебных пособиях следовал трем уровням переработки и хранения графической информации:

- теоретико-модульному (выразившемуся в оптимизации и алгоритмизации условий задания сложных геометрических образов, что обусловило соответствующие способы решения задач; этот уровень коррелирует также с математическим описанием сложных поверхностей);

- традиционному описательному уровню, эффективному при изложении начала курса: например, об основах проекционного метода; при описании задания линейных образов пространства и т.д.;

- практически-прикладному, направленному на решение узких задач специального вида, связанных со спецификой излагаемого материала (в самолето- и вертолетостроении это конструирование объектов летательных аппаратов, в номографии - построение специализированных номограмм для функциональных зависимостей степенного вида с большим диапазоном изменения параметров и переменных).

Практика преподавания показала, что запоминание (усвоение) зависит от характера операций, осуществляемых начальными условиями задачи: чем более «глобальный» характер они носят, тем продуктивнее запоминание. Установлена зависимость усвоения знаний от двух видов воспроизведения графической информации (реконструктивного и репродуктивного), а также от характера преобразования информации в процессе запоминания.

Первый вид воспроизведения (избирательная актуализация) связан с созданием устойчивой интеллектуальной модели объекта. Второй - детерминируется его перцептивной моделью: т.е. требованием воспроизведения, привязанного к наглядным характеристикам объекта.

В процессе разработки дидактических материалов применительно к проблемам современной прикладной геометрии был написан учебник «Курс современной начертательной геометрии» (М., МАИ, 2001г.). В нем впервые была поставлена проблема использования теоретических предпосылок курса начертательной геометрии в технике, техническом творчестве. В этой связи такие фундаментальные вопросы начертательной геометрии, как теория кривых, теория кривизны поверхностей были изложены в применении к решению вполне определенных технических задач. Например, тема «Кривые линии» изложена в тесной связи с их использованием в качестве диафетных сечений агрегатов поверхностей летательных аппаратов. Далее кривые линии взяты за основу для формирования намоток поверхностей вращения из композиционных и других материалов. Задачи, решенные в соответствующих главах, указывают на тесную связь теоретических вопросов прикладной геометрии с практикой геометрического конструирования. Они могут быть использованы не только для расширения общего кругозора студентов, но и для дальнейшего применения в научной работе и в инженерной практике.

Впервые в дидактической практике в учебном курсе дана расширенная интерпретация геометрического моделирования, позволяющая моделировать различные объекты пространства и строить их перцептивные модели. Темы: «Обоснование проекционной модели декартовой системы координат в пространстве» и «Метод Монжа» рассматриваются с единой точки зрения, что приводит к большей общности восприятия.

В книге расширены понятия об ортогональной аксонометрии, приведены новые интересные теоремы, позволяющие изменить общепринятые суждения по этой теме. Подробно изложен метод винтового проецирования и его использование при решении технических задач с участием различных видов резьбовых соединений.

Сопоставительный анализ номографических методов и методов начертательной геометрии дает возможность более глубоко проникнуть в теоретические основания этих дисциплин, получить интересные результаты в области номографии путем использования метода Монжа. На основе такого изложения студент учится обобщать способы построения, присущие различным геометрическим дисциплинам и подходить к ним с различных точек зрения, устанавливая сходства и различия геометрических многообразий и их технических эквивалентов. Такой новый подход к изложению некоторых глав курса начертательной геометрии позволяет значительно расширить пространственное воображение студентов и по-новому оценить теоретические возможности, заложенные в этих учебных дисциплинах.

В опубликованных нами работах мы сочли также необходимым обсудить психолого-педагогические проблемы взаимодействия преподавателя и студента на экзамене. Авторитет любого вуза основан на качестве и эффективности обеспечиваемого им образования, которое обычно оценивается ретроспективно - сохранение знаний («выживаемость знаний») спустя некоторое время после окончания вуза, способность к их самостоятельному приобретению и возможность их применения являют собой основную цель создания и существования высшего учебного заведения. Именно так оценивается репутация вуза в том случае, когда продолжительность его существования приобрела исторический масштаб и оказала влияние на жизненный путь хотя бы одного поколения своих выпускников. Но если ретроспективный взгляд требует длительного времени наблюдения за развитием вуза, то экспресс-оценкой его продуктивности, отражающей лицо учебного заведения "здесь и сейчас" является обычный экзамен, один из многих, сдаваемых каждым студентом во время учебной сессии.

Экзамен можно рассматривать как единицу педагогического воздействия, отражающую личностные особенности его субъектов, мотивацию учебной и преподавательской деятельности и содержания изучаемого предмета. Поскольку все эти переменные неслучайны, то можно говорить о том, что экзамен - это не только форма текущего контроля знаний студента, но еще и тест на жизнестойкость вуза. Подобно каждому тесту экзамен должен отвечать требованиям валидности, надежности и репрезентативности. Последнее требование соблюдать легче всего. Поскольку экзамен проводится на всех потоках, то он не может быть ни чрезмерно легким, ни чрезмерно сложным. После нескольких прогонов обычно вносятся изменения в содержание курса и тем самым исключаются вопросы, на которые прежде не отвечал никто из студентов, убираются и те вопросы, которые доступны каждому. Таким образом содержание экзаменационных билетов приобретает дискриминативную (различительную) силу и рано или поздно устанавливается определенный уровень трудности.

Надежность экзамена как средства контроля обеспечивается многократностью его проведения. Говоря о валидности экзамена следует отметить, что существует несколько не решенных пока проблем. Заметим, что понятие "валидность" означает пригодность, соответствие средств и результатов целям обследования, способность теста измерять то, что он должен измерить. В достаточной ли мере экзамен отвечает требованиям валидности? Всегда ли отметка, полученная на экзамене, адекватна качеству знаний студентов? Валидный экзамен мы определяем следующим образом: он должен сочетать в себе адекватный изученному курсу проверочный материал и адекватные задачам экзамена установки субъектов образовательного процесса:

- способность и готовность студента продемонстрировать свои знания.

- способность и готовность преподавателя эти знания анализировать и оценить.

Нельзя не сказать и о том, что в технических вузах встречаются трудности, вызванные недостаточной психолого-педагогической компетентностью преподавателей, имеющих, как правило, не педагогическое, а техническое базовое образование. Успех сдачи экзамена очень часто коррелирует с вербальной одаренностью учащегося, что в технических вузах встречается реже, чем в высших школах гуманитарного и естественного профиля.

С точки зрения социальной психологии и педагогики ситуация экзамена может быть отнесена к сфере информационно-делового общения. Преподаватель и студент общаются по поводу совместной деятельности, учения. Цель их взаимодействия - обмен информацией, фактическими сведениями по одному из учебных предметов. Чтобы этот процесс проходил успешно, участники общения должны находиться на определенном уровне социальной компетентности, иными словами уметь вступать в контакт, поддерживать его и прерывать, отдавая себе отчет в том, .что переживает партнер, в чем он видит цель общения и какие социальные роли он может принимать.

На экзамене партнеры неравноправны - лидером в силу своего социального статуса является преподаватель, а студент - лицо не только ведомое, но и зависимое, так как экзамен является для него мощным стрессом. Поскольку для экзаменатора беседа со студентом не является стрессоген-ной, ответственность за успешность взаимодействия на экзамене целиком ложится на него. Экзамен в вузе - это необходимый элемент обучения и, нередко, последняя возможность научить студента или, по крайней мере, поддержать его интерес к предмету для возможности дальнейшего самообразования. Во время экзамена преподаватель получает в результате обратной связи оценку качества собственной работы в течение семестра, оценку своего умения передавать знания, а также информацию о том, какие разделы программы курса наиболее сложны для студента или несовершенны. Несомненно, экзамен - одно из главных средств стимулирования подготовительной работы студента.

Объективным критерием успешного взаимодействия преподавателя и студента является выполнение этих задач, объективность оценки и отсутствие конфликтов. Что касается студентов, то их стремление выдержать экзамен обусловлено несколькими мотивами. На основании проведенного опроса студентов Московского авиационного института (психологическая служба) нами были выделены следующие мотивы (по степени значимости):

1) соображения учебной карьеры ("чтобы не отчислили");

2) материальные причины ("чтобы не лишили стипендии");

3) стремление поддержать высокую самооценку ("быть не хуже других");

4) интерес к предмету («мне всегда нравилась геометрия, готовиться было интересно»).

Как правило, эти мотивы действуют одновременно.

Хотелось бы подчеркнуть, что невысокий результат на экзамене не всегда свидетельствует о том, что данный студент неперспективен как будущий профессионал. Это может означать лишь то, что он еще не научился сдавать экзамены. Справедливо и обратное: нередко основным результатом обучения в вузе бывает не профессиональное становление, а накопление исключительно коммуникативного опыта. Известно, что адаптация студентов к своему новому статусу и отличным от школьным формам обучения в вузе продолжается примерно три года. На факультете психологии Московского Государственного Университета имени М.В. Ломоносова обучение первокурсников в течение многих лет начиналось курсом специалиста по педагогической психологии И.И. Ильясова под названием «Учитесь учиться».

Выдающийся советский специалист по педагогической психологии П.Я. Гальперин1 предложил рассматривать интеллектуальные операции как свернутые, сокращенные действия, которые сначала возникают во внешней предметной форме, а затем, проходя ряд этапов, становятся умственным действием. Качество этого действия зависит от того, насколько хорошо человек ориентируется в предмете, умеет выделять значимые и несущественные признаки, иначе говоря, зависит от ориентировочной основы действия. Ориентировочные основы действия различаются между собой по трем параметрам: обобщенности, полноте и способу получения информации. В учебном процессе по нашим дисциплинам это означает, что самым надежным способом контроля является проверка способа обращения с информацией, алгоритма действия, то есть понимания предмета, а не просто владение объемом информации (что определяется параметрами систем памяти). С этой точки зрения студент, способный решить на экзамене впервые увиденную задачу более перспективен в научном и профессиональном плане, чем умеющий воспроизвести чужие рассуждения, ибо продуктивное мышление встречается реже и ценится выше репродуктивного.

Представление об объеме знаний определятся тактикой постановки вопросов. Одни преподаватели стремятся выяснить, что студент знает, другие - чего он не знает. В зависимости от этого меняется- форма и содержание вопросов. По нашему мнению, вопрос на экзамене должен быть конструктивным и развивающим, то есть должен представлять такую информацию, чтобы экзаменуемый получил возможность начать рассуждения и тем самым обнаружить как свои знания, так и пробелы в них. Конечно, у каждого студента свой стиль учения, у каждого педагога свои критерии оценивания знаний. В качестве примера приведем шкалу оценок, которой пользовались в конце XIX века в Академии Генерального Штаба России. Опытные преподаватели пользуется ею и в наше время.

1 степень: успехи слабые.

Ученик едва прикоснулся к науке по действительному ли недостат- ') ку природных способностей, требуемых в нем, или потому, что совершенно не радел при наклонностях к чему-либо иному».

2 степень: успехи посредственные.

Ученик знает некоторые отрывки из преподанной науки, но и те присвоил себе одной памятью. Он не проник в ее основание. Посредственность сия быть может происходит от некоторой слабости природных способностей, особенно от слабости того самомышления, которого он не мог заменить трудом или постоянным упражнением. Отличные дарования при легкомыслии и празднолюбии влекут за собой те же последствия».

3 степень: успехи удовлетворительные.

Ученик знает науку в том виде, как она была ему преподана, но ограничивается книгой или словами учителя, даже выученное он применяет не иначе, как с трудом и напряжением.

На сей степени учения останавливаются одаренные гораздо более памятью, нежели самомышлением. Эту степень можно назвать степенью удовлетворительных успехов потому, что ученик, достигнув оной, в состоянии следовать за дальнейшим развитием науки и применять ее в случае надобности».

4 степень: успехи хорошие.

Ученик отчетливо знает преподанное ему умение: он умеет изъяснить все части из начал, постигает взаимосвязь их, легко применяет усвоенные истины. Один недостаток прилежания и упражнений мешает такому ученику подняться выше».

1 Гальперин П.Я. О методе поэтапного формирования умственного действия //Вопросы психологии// MJUjfi

5 степень: успехи отличные.

Ученик владеет наукой, весьма легко и определенно отвечает на вопросы, с проницательностью, довольно изощренной упражнениями, разбирает новые и сложные задачи ». А. А. Игнатьев (1989).

Только необыкновенный ум, при помощи хорошей памяти, в соединении с пламенной любовью к наукам, а, следовательно, с неутомимым прилежанием, может подняться на такую высоту в области знания.»

Еще одно замечание о тактике беседы. Так, многие преподаватели задаются вопросом, стоит ли подсказывать отвечающему и как в таком случае оценивать знания. Выдающийся русский психолог Л.С. Выготский выделял два уровня знания: 1) актуальное знание (что учащийся сможет сделать сам) и 2) так называемую «зону ближнего развития», т.е. (те наборы заданий, которые ученик может сделать при помощи учителя). По мнению Выготского, определение зоны ближнего развития важнее, так как позволяет судить о том, какими знаниями он овладеет завтра. Подсказка, наводящий вопрос, является также важнейшим принципом программированного обучения, о котором мы говорили ранее. Поэтому не следует избегать подсказок и наводящих вопросов.

Кроме того, для реализации предназначения учебного экзамена необходимо соблюдение социально-психологических условий во взаимодействии преподавателя и студента, обеспечивающих последнему возможность подготовиться, вспомнить и воспроизвести усвоенный материал.

Как отмечалось, степень взволнованности экзаменуемого (вплоть до потери контроля над действием) ни в коем случае не может быть индикатором подготовленности — неподготовленности студента. Она отражает выраженность тревожности как черты личности, значимость ситуации и др. Так, отличник может очень волноваться, а отстающий студент — быть вполне хладнокровным.

Исход экзамена зависит также от уровня притязаний отвечающего и обусловленной этим уровнем тактики поведения: стремлением избежать неудачи, либо стремлением добиться успеха. Эти характеристики связаны с тревожностью и поэтому мало отражают реальную подготовленность студента. Не всегда низкие притязания говорят о слабой подготовленности, это может быть связано с глубинными структурами личности студента, его предшествующим опытом и содержанием образа «Я». Опытный педагог-психолог в диагностике этих проявлений может доверять собственной интуиции.

Для успешного общения на экзамене очень важен момент начала контакта. За экзаменационным столом преподаватель и студент нередко впервые встречаются лицом к лицу, и желательно, чтобы между ними сразу возникло взаимное доверие.

Мы должны отметить и социально-психологическую обстановку на экзамене. Наш опыт преподавания позволяет утверждать, что она имеет большое значение для результатов экзамена. Студенты нередко списывают и многие преподаватели относятся к этому лояльно. Если это несовместимо с вашими педагогическими принципами, сделайте замечание сразу или как только обнаружите списывание. Если отвечающий сумеет "перенести" только что прочитанный (и возможно, прочитанный впервые) материал и применить его к другим задачам, он заслуживает положительную оценку. Как правило, каждый преподаватель имеет индивидуальную манеру разрешения профессиональных ситуаций, очень редко человек может менять стратегию поведения в заданных обстоятельствах, которая в общем зависит от типологии личности преподавателя.

III. Структурированная методика преподавания графо-геометрических дисциплин на факультете повышения квалификации преподавателей технических университетов.

Характерной приметой нашего времени стали постоянно возрастающие требования к выпускникам технических вузов. В этой связи соответственно увеличивается психоэмоциональная, интеллектуальная и информационная нагрузка на студентов этих учебных заведений. Проблема осложняется, когда учебный предмет, предложенный вчерашним школьникам (в нашем случае, это начертательная геометрия и инженерная графика) является для них принципиально новым и поэтому особенно сложным для восприятия. Анализ ситуации показывает, что и знания, полученные в школьных курсах черчения и геометрии, часто оказываются неустойчивыми и случайными. С другой стороны, традиционное базовое образование профессорско-преподавательского состава вузов основывается на овладении ими теоретическим материалом и ориентацией в специальных технических дисциплинах. Таким образом, возникает парадоксальная ситуация: студент не может в полной мере воспринять новый для него материал начертательной геометрии и инженерной графики, а преподаватель не в состоянии достаточно квалифицированно, с точки зрения организации учебного процесса, помочь ему, поскольку не владеет в полной-мере научными основами методики преподавания и не ориентируется в психофизических проблемах процесса обучения. Последнее совершенно недопустимо, ибо деятельность профессорско-преподавательского коллектива является, если не прежде всего, то в значительной мере педагогической.

В Московском авиационном институте восполнение методических основ преподавания начертательной геометрии проводится в течение 30 лет на факультете повышения квалификации преподавателей. Реализация предложенных нами интегративных принципов происходит в процессе изучения следующих читаемых нами дисциплин:

- основы аналитической, проективной и дифференциальной геометрий;

- номография;

- методика преподавания начертательной геометрии (лекции и семинары);

- теоретические основы начертательной и проективной геометрии. Концепция преподавания названных дисциплин на факультете повышения квалификации преподавателей включает в себя две основные, многоплановые проблемы:

1) проблема расширения и углубления специальных знаний слушателей факультета повышения квалификации преподавателей, что осуществляется при изучении указанных выше дисциплин;

2) психолого-педагогическая (методическая) проблема, дающая возможность слушателям факультета повышения квалификации преподавателей подойти к учебно-воспитательному процессу во втузе с новой точки зрения.

Для расширения специального образования была написана монография «Обобщенные проекционные методы» ( в соавторстве с Г.С. Ивановым). Она состоит из трех глав.