Чумак В.В (Бердянськ)

 

РОЗВ’ЯЗУВАННЯ КРЕСЛЯРСЬКИХ ЗАДАЧ (ПО ТЕМІ
„ПЕРЕРІЗИ ТА РОЗРІЗИ”) ПІДЛІТКАМИ НА КОМП’ЮТЕРІ

 

В статье раскрывается влияние новых информационных технологий обучения на развитие технического мышления учеников подросткового возраста в процессе решения задач по черчению.

Ключевые слова: техническое мышление подростков, новые информационные технологии обучения, психологические основы проблемного обучения, поэтапное формирование умственных действий.

 

The article describes the influence that new information technologies of instruction have on the development of technical thinking of adolescent students in the process of drawing problems solving.

Keywords: technical thinking of adolescents, new information technologies of instruction, psychological basis of problem-based instruction, step-by-step formation of mental actions.

 

Сприятливі умови для розвитку технічного мислення створюються саме під час графічної підготовки учнів загальноосвітніх шкіл. Дослідження науковців (Т.В. Кудрявцев, Е.А. Мілерян, В.О. Моляко та інші) доводять, що уміння розв’язувати технічні, зокрема креслярські задачі, є одним із показників рівня розвитку технічного мислення. Технічні можливості комп’ютера відкривають принципово нові шляхи виконання конструкторської документації та навчання графічної грамотності. Комп’ютер надає можливість внести інновації у традиційні технології навчання та створити принципово нові умови для викладання графічних дисциплін.

Аналіз наукових робіт (Т.В. Андрюшина, Т.В. Кудрявцев, Г.О. Райковська, Е.Г. Серебряний та інші) доводить нам те, що в процесі графічної діяльності відбувається розвиток технічного мислення, просторової уяви [1; 4; 7; 8].

У багатьох загальноосвітніх школах креслення не вивчається, з елементами графічної грамоти учні знайомляться тільки на уроках трудового навчання, недооцінюється вплив нових інформаційних технологій навчання на психічний розвиток, зокрема на розвиток технічного мислення учнів у процесі графічної діяльності, перевага надається традиційному навчанню. Це дає підстави вважати, що учні загальноосвітньої школи мають низький рівень знань з креслення і недостатній розвиток технічного мислення.

За результатами констатувального дослідження (тест Беннета) було виявлено, що переважна більшість учнів (57,83%) 7 – 10 класів загальноосвітніх шкіл має дуже низький, низький та середній рівень розвитку технічного мислення (табл. 1, діаграма 1).

Наявність умінь розв’язувати креслярські задачі, зокрема на тему „Перерізи та розрізи при виконанні креслень предметів”, є показником рівня розвитку технічного мислення. Нами були визначені такі рівні розвитку технічного мислення:

Таблиця 1.

Результати тестування (тест Беннета)

 

Рівні розвитку технічного мислення

Розвиток технічного мислення учнів (%)

Дуже низький

24,70

Низький

10,24

Середній

22,89

Високий

33,13

Дуже високий

9,04

 

Рівні розвитку технічного мислення учнів 7 – 10 класів за результатами тесту Беннета (діаграма 1)

1.  Дуже високий рівень розвитку технічного мислення (9 – 10 балів) характеризується тим, що учні правильно, без жодної помилки розв’язують всі (майже всі) креслярські задачі на тему „Перерізи та розрізи при виконанні креслень предметів”. Учні легко оперують технічними поняттями і образами технічних об’єктів.

2.  Високий рівень розвитку технічного мислення (7 – 8 балів) характеризується тим, що учні правильно, але з несуттєвими помилками розв’язують креслярські задачі на тему „Перерізи та розрізи при виконанні креслень предметів”. Учні легко оперують технічними поняттями та образами технічних об’єктів.

3.  Середній рівень розвитку технічного мислення (5 – 6 балів) характеризується тим, що учні розв’язують креслярські задачі на тему „Перерізи та розрізи при виконанні креслень предметів”, але допускають суттєві помилки в процесі розв’язування. Учням важко оперувати технічними поняттями і образами технічних об’єктів.

4.  Низький рівень (3 – 4 балів) розвитку технічного мислення характеризується тим, що в учнів виникають труднощі в процесі розв’язування креслярських задач на тему „Перерізи та розрізи при виконанні креслень предметів”, вони припускаються суттєвих помилок. При розв’язуванні задач вони дуже часто застосовують метод спроб і помилок. Учні майже не можуть оперувати технічними поняттями і образами технічних об’єктів.

5.  Дуже низький рівень (0 – 2 балів) розвитку технічного мислення характеризується тим, що учні не можуть розв’язувати запропоновані креслярські задачі, а якщо і намагаються розв’язати, то майже завжди методом спроб і помилок. Учні не можуть оперувати технічними поняттями і образами технічних об’єктів.

У результаті проведення констатувального дослідження нами було виявлено, що переважна більшість учнів дев’ятих класів загальноосвітньої школи (59,02%) мають дуже низький та низький рівень розвитку технічного мислення (табл. 2, діаграма 2), вони не змогли правильно розв’язати креслярські задачі на тему „Перерізи та розрізи при виконанні креслень предметів”.

Таблиця 2.

Результати розв’язування підлітками креслярських задач

Рівні розвитку технічного мислення

Розвиток технічного мислення учнів (%)

Дуже низький, низький

59,02

Середній

27,87

Високий

11,47

Дуже високий

1,64

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Результати розв’язування креслярських задач (діаграма 2)

 

Результати констатувального дослідження нам доводять, що учням дуже складно оперувати динамічними просторовими образами, технічними поняттями. На нашу думку, це зумовлено недооцінюванням впливу нових інформаційних технологій навчання на розвиток технічного мислення учнів у процесі графічної діяльності.

Нами також було виявлено, що учні дев’ятих класів загальноосвітньої школи (21,21%) не змогли відрізнити на кресленні переріз від розрізу і знайти помилки на кресленні. Цей факт підтверджує низький рівень викладання креслення (або ігнорування креслення) у загальноосвітніх школах.

Нами були підготовлені завдання з метою виявлення наявного рівня знань з креслення. Отримали такі результати: правильно відповіли на контрольні питання – 48%; не змогли відповісти (або неточно відповіли) – 52% (діаграма 3).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Результати виконання завдань учнями 8 – 9 класів(діаграма 3)

 

Результати виконання контрольної роботи з креслення (діаграма 4)

 

Результати констатувальних досліджень доводять, що рівень розвитку технічного мислення підлітків (майбутніх фахівців) не відповідає сучасним вимогам (здатність людини до графічної діяльності є одним із показників рівня її технічного мислення). Зокрема, кафедрою („Нарисна геометрія і креслення” Запорізького національного технічного університету) була вперше проведена контрольна робота з креслення. У написанні цієї роботи брали участь студенти першого курсу. Метою роботи було виявлення рівня шкільних знань з цієї дисципліни. Серед студентів, хто написав роботу, десь 43% не вивчали креслення у загальноосвітніх школах. Серед тих, хто вивчав цей предмет, 30% мають незадовільні і задовільні оцінки (діаграма 4) [2].

При читанні креслення дуже важливо уміти складну за формою деталь уявно (образ деталі) розкласти на окремі складові її частини, які мають форму простих геометричних тіл. Уміння аналізувати геометричну форму дуже необхідне при розв’язуванні багатьох задач з креслення і є показником розвитку технічного мислення. Тому ми вважаємо за потрібне провести констатувальне дослідження і виявити наявність умінь оперувати образом технічної деталі (розкласти образ деталі на складові її частини). Перед учнями 8 – 9 класів ми поставили завдання проаналізувати наочне зображення деталі „Вилка” і виділити в цьому зображенні геометричні тіла, з яких воно складається. Були отримані такі результати: визначили всі геометричні тіла – 26%; не змогли визначити геометричні тіла (або не повністю виконали завдання) – 74% (діаграма 5).

Результати виявлення наявності умінь аналізувати геометричну форму наочного зображення деталі (діаграма 5)

 

Результати констатувального дослідження довели, що переважна більшість учнів не змогла із деталі виділити і назвати геометричні тіла, учні називали тільки проекції, які покладені в основу геометричних тіл, наприклад, круг, який покладений в основі циліндра і конуса; квадрат, який є проекціями куба. Учням важко оперувати образами технічних об’єктів.

Під час анкетування вчителів загальноосвітньої школи було виявлено, що приблизно 75% вчителів надають перевагу традиційним засобам навчання, в той же час приблизно 67% вчителів цієї ж школи вважають, що нові інформаційні технології навчання здатні підвищити мотивацію навчальної діяльності, активізувати увагу, мислення і сприймання учнів [9 – 11].

Результати констатувального дослідження неодноразово підтверджують думку про недосконалість традиційного навчання і про необхідність впровадження сучасних інформаційних технологій навчання на уроках креслення.

Наше експериментальне дослідження присвячене розвитку технічного мислення підлітків за допомогою нових інформаційних технологій навчання. При розробці методики експерименту ми виходили із психологічних концепцій проблемного навчання і теорії поетапного формування розумових дій.

Формувальний експеримент проводився за рахунок годин варіативної частини шкільної програми з трудового навчання. У даному експериментальному навчанні брало участь 64 учні 9-х класів загальноосвітньої школи. Були відібрані контрольна та експериментальна групи учнів. Кількість учнів у кожній із груп – 32. У контрольній групі вчителя надавали перевагу традиційним методам і формам навчання.

Формування умінь почали з етапу попереднього орієнтування в завданні. На цьому етапі, за допомогою комп’ютерної програми PowerPoint, учням експериментальної групи було надано необхідні базові предметні знання (теоретичний матеріал з теми; загальна методика роботи в AutoCAD), які будуть включені в їхню діяльність, зокрема вчитель демонструє процес побудови моделі (опора) із вирізом  у AutoCAD.

На етапі формування дії в матеріальному (матеріалізованому) вигляді учням експериментальної групи було запропоновано: за допомогою комп’ютерної програми AutoCAD побудувати тривимірні моделі (наприклад, опори і підшипника) шляхом видавлювання плоских фігур; зробити розріз цих моделей заданою площиною на дві частини; визначити форму цих частин, повертаючи їх у тривимірному просторі. Завдяки цій комп’ютерній програмі учні могли дуже легко проаналізувати форму предмета, а саме: могли повертати свою модель або частину моделі у тривимірному просторі, отримати зображення предмета в будь-якій проекції. Це надавало можливість учням правильно уявити форму предмета і побудувати його креслення.

Після того, як зміст дії засвоєно, його необхідно перевести на третій етап – етап формування дії як зовнішньомовної. На цьому етапі, де всі елементи дії подані у формі зовнішнього мовлення, дія усвідомлюється, але залишається при цьому повністю розгорнутою. На даному етапі учням експериментальної групи пропонується розв’язати креслярські задачі. Зміст дій учні промовляють вголос.

Зміст креслення відбитий за допомогою умовних позначень (ліній) і символів. Відповідно, при читанні креслення абстрактні символи необхідно співвіднести з елементами конкретних технічних об’єктів. Використовуючи цю особливість технічних зображень і процесу оперування цими зображеннями, можна створювати проблемні ситуації. Розв’язання цих ситуацій за допомогою комп’ютерної програми AutoCAD є ефективним засобом розвитку технічного мислення.

Результати контролю доводять, що учні експериментальної групи значно легше оперують образами технічних об’єктів, технічними поняттями, вони розв’язують креслярські задачі, завдяки комп’ютерній програмі AutoCAD учням нескладно правильно уявити форму предмета в будь-якій проекції, у розрізі, оперувати образами технічних об’єктів. Більшість учнів контрольної групи (81,25%) не змогли, або із труднощами розв’язували креслярські задачі (табл. 3, діаграма 6).

 

Таблиця 3.

Результати експериментального навчання

 

Загальна кількість учнів

Кількість учнів

Розв’язали задачі

Не повністю сформувався задум

Не змогли розв’язати задачі

Контрольна група

32

6

14

12

Результати у %

18,75

43,75

37,5

Експериментальна група

32

10

20

2

Результати у %

31,25

62,5

6,25

 

Можемо наочно побачити значні відмінності між контрольною і експериментальною групами (діаграма 6).

Результати розв’язування креслярських задач із використанням AutoCAD (діаграма 6)

 

Наявність умінь розв’язувати креслярські задачі є показником високого рівня розвитку технічного мислення. В експериментальній групі показник низького рівня розвитку технічного мислення (учні, які не змогли розв’язати задачі) значно менший у порівнянні із контрольною групою.

 

ЛІТЕРАТУРА

 

1.     Андрюшина Т.В. Психологические условия развития пространственного мышления личности в графической деятельности. – Новосибирск: Изд-во СГУПСа, 2000. – 148 с. – Библиогр.: с. 137 – 145.

2.     З думою про образ майбутнього інженера // Газета запорізького національного технічного університету. – 2004. – №1 (2069). – Режим доступу: http://zntu.edu.ua/base/gazeta/gazeta01-04/index.htm.

3.     Калошина И.П. Проблемы формирования технического мышления. – М.: Изд-во Московского университета, 1974. – 184 с. – Библиогр.: с. 177 – 183.

4.     Кудрявцев Т.В. Психология технического мышления (Процесс и способы решения технических задач). – М.: Педагогика, 1975. – 303 с. – Библиогр.: с.286 – 301.

5.     Машбиць Ю.І. Метод навчання як спосіб управління учбовою діяльністю // Актуальні проблеми психології: Психологічна теорія і технологія навчання / За ред. С.Д. Максименка, М.Л. Смульсон. – К.: Міленіум, 2007. – Т.8, вип. 3. – С. 62 – 78.

6.     Моляко В.О. Методологічні та теоретичні проблеми дослідження творчої діяльності // Стратегії творчої діяльності: школа В.О. Моляко / За загальною редакцією В.О. Моляко. – К.: Освіта України, 2008. – С. 7 – 53.

7.     Райковська Г.О. Розвиток технічного мислення студентів в процесі графічної діяльності // Сучасні інформаційні технології та інноваційні методики навчання в підготовці фахівців: методологія, теорія, досвід, проблеми. – Київ-Вінниця, 2002. – Вип. 2., Ч.2. – С. 138 – 144.

8.     Серебряный Э.Г. Психология оперирования техническими символами (эскизами и схемами). – Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та, 1988. – 172 с.: ил.

9.     Чумак В.В. Проблема розвитку технічного мислення учнів засобами нових інформаційних технологій навчання // Актуальні проблеми психології: Психологічна теорія і технологія навчання / За ред.  С.Д. Максименка, М.Л.Смульсон. – К.: Міленіум, 2006. – Т. 8. – Вип. 2. – С. 266 – 280.

10.  Чумак В.В. Розв’язування підлітками задач на проеціювання з використанням комп’ютера // Актуальні проблеми психології: Психологічна теорія і технологія навчання / За ред. С.Д. Максименка, М.Л. Смульсон. – К.: Міленіум, 2007. – Т.8, вип.3. – С. 116 – 125.

11.  Чумак В.В. Оперування просторовими образами в процесі розв’язування підлітками технічних задач // Збірник наукових праць (Психологічні науки). – №4. – Бердянськ: БДПУ, 2007. – С. 110 – 119.