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

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

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

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

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

Таким чином, проведений аналіз різних типів ПЗ засвідчує, що нині в Україні ще не створено якісних програмних продуктів для комп’ютерної підтримки вивчення графічних дисциплін (зокрема, креслення), особливо таких, що забезпечують належний розвиток технічного мислення суб’єктів навчання.

3. Ефективність застосування інформаційних технологій для розвитку технічного мислення.

Ефективність застосування інформаційних технологій для розвитку технічного мислення полягає у: теоретичному обґрунтуванні педагогічних умов розвитку технічного мислення студентів на заняттях із креслення засобами ІТ, відповідно до яких можуть бути організований й проведений педагогічний експеримент; опрацюванню результатів експериментального дослідження, виявлення та підтвердження переваг запропонованих педагогічних умов.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Користуючись результатами дослідження Нищака І.Д., можна показати динаміку розвитку технічного мислення студентів контрольних та експериментальних груп протягом науково-педагогічного експерименту, графічно представлену на рис. 1.

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

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

Таблиця 1

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

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