CC BY
6Э.Г. Юматова
ИНФОРМАЦИОННАЯ СРЕДА ОБУЧЕНИЯ ГЕОМЕТРО-ГРАФИЧЕСКИМ ДИСЦИПЛИНАМ СТУДЕНТОВ СТРОИТЕЛЬНЫХ ВУЗОВ
Ключевые слова: информационная среда обучения, информационное моделирование в строительстве, геометро-графические профессиональные компетенции.
Аннотация: В статье рассматриваются педагогические условия формирования профессиональной информационной среды обучения геометро-графическим дисциплинам; приводится содержание учебно-методического комплекса.
В условиях информатизации современного общества перед системой образования встает проблема подготовки специалистов, профессиональная деятельность которых должна осуществляться в высокоразвитой информационной среде. В частности, современное строительство невозможно представить без использования информационных технологий на всех его стадиях: происходит интенсивное изменение носителей информации о наукоемких объектах проектирования, строительства и эксплуатации - от бумажного чертежа к электронной виртуальной геометрической модели строительного объекта и далее - к информационной модели, представляемой при документообороте в электронном (цифровом) виде и используемой на всех стадиях жизненного цикла зданий и сооружений. Поэтому подготовка инженерных кадров должна направляться не только на прочное усвоение знаний, умений и навыков по профильным учебным предметам, предусмотренными учебными планами, но и на формирование творчески активной личности с развитым пространственным мышлением, способной ориентироваться в информационном потоке, где геометро-графическим дисциплинам отводится важная роль
Совершенствованию геометро-графической подготовки студентов технических вузов посвящены работы ряда педагогов - Ю.Н. Петрова [8], Н.Р. Жаровой [4], К.А. Вольхина [3], Л.В. Павловой [7], Т.Ф. Чемодановой [14], К.Л. Черноталовой [15] и других; повышению эффективности использования информационных технологий в процессе обучения уделяли внимание Е.С. Полат [10], И.В. Роберт [11], Н.А. Теплая [13] и другие ученые; развитию пространственных способностей учащихся посвящены исследования, например, И.С. Якиманской [16] и Х.-М. Кадаяса [5]. Геометро-графическая подготовка инженеров формирует теоретико-практическую основу изучения и выполнения различных работ по общепрофессиональным и специальным дисциплинам, образуя фундамент общей инженерной подготовки. К геометро-графическим дисциплинам относятся Математика (раздел «Геометрия»), Технический рисунок, Начертательная геометрия, Инженерная графика, Компьютерная графика и Стандартизация (раздел «Взаимозаменяемость»).
Объектом исследования является процесс обучения геометро-графическим дисциплинам студентов строительных вузов. Предмет исследования - дидактические принципы формирования образовательной среды геометро-графической подготовки в вузе в контексте компетентностного подхода. Проблема исследования - недостаточная разработанность дидактических принципов формирования информационной среды и методики их реализации. Для решения задач исследования были изучены: образовательный стандарт по направлению подготовки «Строительство» (специальность 271101.65 «Строительство уникальных зданий и сооружений»); современные требования к подготовке специалистов на основании приказов Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства РФ [6] и Градостроительного кодекса РФ [12].
Были использованы следующие методы педагогического исследования: анализ психолого-педагогической, методической, специальной литературы по проблеме; проведение педагогического эксперимента; статистическая обработка экспериментальных данных.
Цели и содержание обучения геометро-графическим дисциплинам для указанной специальности определяются ФГОС и социальными потребностями к квалификации инже-
asSaaaв ПРО<Р€ССИОНПЛЬНОС ОБРПЗОППНИ€: ПРОБЛЕМЫ, НПУНП, ПРПНТИКП
неров-строителей; отметим, что специалисты относят строительство уникальных зданий к области строительного искусства, а не к типовому производству.
Говоря о потребностях рынка труда, отметим, что в области информатизации строительной индустрии происходят серьезные изменения. Министерство строительства и жилищно-коммунального хозяйства РФ приступило к реализации программы внедрения технологий информационного моделирования (BIM - Building Information Modeling) в промышленном и гражданском строительстве. Центральная роль в технологиях BIM отводится трехмерному моделированию: при информационном подходе к моделированию 30-модель становится не только объектом визуализации для проверки оптимальности объемно-планировочных решений на этапе архитектурно-строительного проектирования, но и носителем всей графической и текстовой информации о здании или сооружении на всех его стадиях жизненного цикла. Содержание ФГОС для студентов специальности «Строительство уникальных зданий и сооружений» и внедрение технологии BlM предъявляют особые требования к квалификации специалиста: будущие специалисты, на наш взгляд, должны обладать не только глубокими современными знаниями в области геометро-графических дисциплин, но и развитым образно-действенным мышлением, стремлением к непрерывному самосовершенствованию, что позволит им успешно создавать уникальные объекты с помощью непрерывно усложняющихся средств информационного моделирования.
Анализ педагогической и специальной литературы позволил определить пути интенсификации геометрической и графической подготовки будущих инженеров строительного вуза. Традиционные направления совершенствования обучения решают, на наш взгляд, отдельные частные проблемы; такие же тенденции, как фундаментализация, междисциплинарная интеграция, внедрение активных методов обучения требуют системного подхода по критериям эффективности. Реализация изложенных принципов возможна в интегратив-ной образовательной прикладной среде обучения, которая позволит оптимально использовать информационные технологии в учебном процессе на основе активных личностно ориентированных методов для формирования геометро-графической кромпетентности.
Моделированием сред обучения занимались А.А. Андреев [1], С.Н. Поздняков [9], Н.С. Анисимова [2] и другие ученые. Исследователи в области информатизации образования справедливо отмечают, что основной особенностью процесса обучения в информационной среде является ее деятельностный характер, причем понятие «деятельность» подразумевает процесс взаимодействия учащегося и информационной среды, учащихся и преподавателей с ориентацией на получение нового продукта в идеальной или материальной форме, в виде знаний и / или умений. Траектория такой деятельности определяется дидактической моделью среды, хотя, в отличие от традиционной системы обучения, учащийся располагает относительной свободой при взаимодействии с этой средой. Под информационной средой обучения геометро-графическим дисциплинам понимаеется многоуровневая открытая педагогическая система целенаправленного формирования геометро-графической компетентности. Процесс конструирования среды предполагает комплекс задач на трех уровнях: решение методологических задач; решение дидактических проблем; практическая реализация. Дидактический компонент определяет стратегию преподавателя - цели, методы, средства и организацию обучения. Практическая реализация направлена на создание информационно-методического модуля, интерфейса среды и блока управления модулями.
Технические средства конструирования содержательной части среды разнообразны, но центральная роль принадлежит графическим информационным технологиям, которые позволяют объединить все виды наглядности и актуализировать межпредметные связи между модулями среды. Положительный педагогический результат в использовании графических технологий в учебном процессе - это интенсивное развитие пространственного мышления. Работы ученых в данной области свидетельствуют, что успехов можно достичь
педагогический журнпл спшкортостпнп м 1 (6И), В016 ааааааё
лишь в процессе одновременного или последовательного изучения трех дисциплин - геометрии, инженерной графики и изобразительного искусства.
Опираясь на исследования педагогов и цели геометро-графической подготовки студентов данной специальности с позиции результативности, выделим наиболее значимые дидактические принципы конструирования предметной информационной среды обучения инженеров: 1) фундаментальность; 2) модульность; 3) междисциплинарная интегратив-ность; 4) открытость; 5) профессиональная значимость; 6) многоуровневость; 7) педагогическая целесообразность; 8) идентификация.
Подчеркнем важность выполнения принципа «фундаментальность», поскольку строительство уникальных зданий и сооружений связано с рисками для жизни людей, и уточним содержание остальных принципов.
Содержание информационного ресурса также должно опираться на модульно-предметный подход, предполагающий взаимосвязанные информационные предметные модули. Каждый из них должен содержать различные формы задач - вербальную, графическую, многоуровневую. Интеграция модулей осуществляется с помощью межинтегратив-ных связей, например, в межпредметных проектах. Принцип многоуровневости ориентирован на поэтапное формирование геометро-графической компетентности; условие педагогической целесообразности предполагает оптимальное сочетание аудиторной и самостоятельной работы студента.
Многие ученые справедливо полагают, что формирование инженерных сред обучения - сложный и трудоемкий процесс, поскольку требует от преподавателя: 1) одновременного владения инженерными и специальными знаниями в области информационных технологий; 2) постоянной корректировки всех составляющих учебно-методической системы подготовки студентов (информационные технологии непрерывно изменяются и усложняются каждые 2-3 года); 3) наполнения информационного ресурса в виде графических трехмерных статических и динамических моделей, схем и чертежей, что представляет собой объемный и сложный процесс (не случайно, формирование прикладных информационных сред подготовки инженеров оказалось столь затянувшимся процессом).
Анализ педагогической и специальной литературы позволил определить единую структуру самоподобных модулей из следующих элементов: дидактические принципы предметного модуля; информационно-методический ресурс; контрольно-корректировочный блок; блок управления предметным содержанием.
С целью апробации учебных задач по данной специальности внедрен модуль поэтапного формирования геометро-графической компетентности средствами компьютерных технологий в рамках дисциплины «Компьютерная графика». Учебно-методический материал включает подсистему конструктивно-аналитических задач (табл. 1); аналитико-синтетические алгоритмы построения чертежей и моделей типовых деталей и архитектурных форм; курс лекций.
Информационно-справочный ресурс содержит: справочные материалы (необходимые стандарты); примеры выполненных учебных информационных моделей зданий; иллюстративный материал. Контрольно-корректировочный блок включает набор тестовых вербальных и графических заданий разного уровня сложности для промежуточного и текущего контроля успеваемости. Творческая межинтегративная графическая работа «Информационная модель жилого дома», которую студенты выполняют на конечном этапе прохождения курса, объединяет несколько дисциплин, а также традиционную «ручную» графическую технологию с компьютерной, вплоть до получения опытного образца на 30-принтере.
aаэааав ПРО<Р€ССИОНПЛЬНОС ОБРПЗОППНИ€: ПРОБЛЕМЫ, НПУНП, ПРПНТИКП
Таблица 1
Структура подсистемы задач модуля «Компьютерная графика»_
Цели обучения Содержание учебных задач
I. Формирование минимального набора знаний, алгоритмических способов деятельности и пространственного мышления на уровне процесса создания образа (изучение 2D- и 3D-технологий построения рабочих чертежей типовых деталей, сборочных чертежей и их моделей в соответствии с ЕСКД и СПДС). 1.1. Выполнение рабочих чертежей типовых деталей и их моделей: токарная группа, литье, штамповка. 1.2. Построение сборочных чертежей и моделей сборок: фитинговые соединений, железобетонный сборный фундамент.
II. Формирование расширенного набора знаний, умений частично-поисковой деятельности и пространственного мышления на уровне оперирования образом (освоение технологий: трехмерного моделирования линейных и нелинейных геометрических форм зданий и сооружений, их взаимных пересечений; построения параметрических библиотек). 2.1. Формирование 3й-моделей малых архитектурных форм зданий, входной зоны здания, цокольной и междуэтажной лестниц. 2.2. Конструирование 3О-модели здания методом преобразования планов этажей.
III. Формирование обобщенного набора знаний и умений исследовательской деятельности; пространственного мышления на уровне процесса создания, изменения структуры и оперирования образом (изучение основных правил: архитектурно-строительного проектирования; выполнения рабочей документации и моделей зданий по стандартам ЕСКД и СПДС в соответствии с техническим заданием). 3.1. Выполнение межпредметной графической работы «Информационная модель дома». 3.2. Разработка разбивочного плана расположения здания на основе оптимальной организации среды. 3.3. Решение тестовых заданий (марки АР и ГП).
В заключение отметим, что анализ социальных потребностей общества к квалификации специалиста в сфере строительства уникальных зданий и сооружений, требования ФГОС позволили уточнить дидактические принципы формирования среды обучения в контексте компетентностого подхода. На основании данных принципов сформулированы основные направления конструирования предметных модулей среды, объединенных межин-тегративными связями средствами межпредметных проектов. Практическая значимость исследования подтверждена благодаря разработанному и апробированному информационному модулю - «Компьютерная графика» - поэтапного формирования геометро-графической компетентности средствами компьютерных технологий; педагогический эксперимент показал, что обучение будущих инженеров в рамках данного модуля повышает качество геометро-графической подготовки и интенсифицировать учебный процесс.
1. Андреев, В.И. Педагогика Высшей школы [Текст] : учеб. для вузов. - М. : ММИЭИФП, 2002. - 264 с.
2. Анисимова, Н.С. Теоретические основы и методология использования мультимедийных технологий в обучении : автореф. дис. ... д-ра. пед. наук : 13.00.02. - Санкт-Петербург, 2002. - 32 с.
3. Вольхин, К.А. Индивидуализация обучения начертательной геометрии студентов технических вузов : автореф. дис. ... канд. пед. наук : 13.00.02. - Новосибирск, 2002. - 21 с.
4. Жарова, Н.Р. Совершенствование обучения математике студентов инженерно-строительных вузов в условии информатизации образования : автореф. дис. ... канд. пед. наук : 13.00.02. - Новосибирск, 2002. - 18 с.
5. Кадаяс, Х.-М. Х. Особенности пространственного мышления учащихся с художественными и математическими склонностями : автореф. дис. ... канд. пед. наук : 19.00.07. - Москва, 1985. - 27 с.
6. Минстрой России. Приказ от 29.12.2014 № 926/пр. План поэтапного внедрения технологий информационного моделирования в области промышленного и гражданского строительства [Электронный ресурс]. - Режим доступа : http://bstpress.ru.
7. Павлова, Л.В. Особенности формирования геометро-графических способностей в информационно-интегративной образовательной среде / Л. В. Павлова, Э. Г. Юматова // Приволжский научный журнал. - Нижний Новгород, 2014. - № 3 (31) - С. 244-249.
8. Петров, Ю.Н. Теоретические основы формирования графической культуры инженера-педагога [Текст] : монография / Ю.Н. Петров, А.А. Червова, М.В. Лагунова ; Волжск. гос. инженер.-пед. университет. - Нижний Новгород : ВГИПУ, 2001. - 185 с.
9. Поздняков, С.Н. Моделирование информационной среды как технологическая основа обучения математике : автореф. дис. ... д-ра. пед. наук : 13.00.02. - Москва, 1998. - 34 с.
педагогический журнпл спшкортостпнп м 1 (6И), В016 ааааааё
10. Полат, Е.С. Новые педагогические и информационные технологии в системе образования [Текст] : учеб. пособие для студентов пед. вузов и системы повышения квалификации пед. кадров / Е.С. Полат, М.Ю. Бухарки-на и др. - М. : Академия, 2009. - 272 с.
11. Роберт, И.В. Современные информационные технологии в образовании : дидактические проблемы; перспективы использования [Текст] / И. В. Роберт. - М. : ИИО РАО, 2010. - 140 с.
12. Российская Федерация. Законы. Градостроительный кодекс Российской Федерации [Электронный ресурс] : [федер. закон Рос. Федерации от 18.12.2006 N 232-ФЗ ] : [ред. от 01.04.2012]. - Режим доступа : Консультант-Плюс. Законодательство. ВерсияПроф 1. Андреев, В. И. Педагогика Высшей школы : учеб. для вузов. - М. : ММИЭ-ИФП, 2002. - 264 с.
13. Теплая, Н. А. Многоуровневая система формирования информационной культуры студентов технического вуза : автореф. дис. ... д-ра. пед. наук : 13.00.01, 13.00.08 . - Нижний Новгород, 2015. - 50 с.
14. Чемоданова, Т.Ф. Компьютерный инжиниринг и графическое образование [Текст] : монография ; Снеж. гос. физико-тех. академия. - Снежинск : СГФТА, 2004. - 348 с.
15. Черноталова, К.Л. Формирование информационно-конструкторской компетентности студентов технических университетов при обучении циклу общетехнических дисциплин : автореф. дис. ... канд. пед. наук : 13.00.02. -Нижний Новгород, 2005. - 25 с.
16. Якиманская, И.С. Развитие пространственного мышления школьников [Текст]. - М. : Педагогика, 1980, -
240 с.
