Развитие технологического мышления студентов технического ссуза средствами информационно-коммуникационных технологий

Кобякова М.В.

УДК 371.025.3

РАЗВИТИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО МЫШЛЕНИЯ СТУДЕНТОВ ТЕХНИЧЕСКОГО ССУЗА СРЕДСТВАМИ ИНФОРМАЦИОННО-КОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ1

М.В.Кобякова

В статье предложены определение сущности и структуры технологического мышления студентов техникума. Рассмотрены дифференциация и типология задач с целью развития технологического мышления средствами ИКТ.

Ключевые слова: технологическое мышление, компоненты, критерии, показатели, уровни развития, средства ИКТ, система развивающих задач.

С выделением основных видов профессиональной деятельности в области техники и технологии трансформировалась структура технического образования, ибо образ мышления конструктора, эксплуатационника и менеджера существенно отличаются, что предполагает различные подходы к подготовке специалистов. Однако, существует единый стержневой подход к решению технико-технологических проблем - и эта деятельность, на наш взгляд, носит технологический характер, как методологический инструмент упорядочения и осмысления определённой области знаний.

Деятельность будет технологической в том случае, если у студентов технических специальностей будет развито технологическое мышление. Проблемы технологического мышления обсуждались в исследованиях И.Бурмыкиной, М.В.Мартыновой, Е.И.Чернышовой. Вклад в изучение особенностей технологического мышления внесли Н.В.Матяш[6], В.Д.Симоненко[7]. Однако, рассматриваемые условия и средства развития технологического мышления являются, как правило, неупорядоченными, с точки зрения выявления компонентов его структуры, особенности связей и отношений между ними, носят фрагментарный характер. Ряд частных аспектов данной проблемы представлен в работах исследователей в области частных методик, изучающих теорию и методику обучения студентов технологии и информатики.

Под технологическим мышлением нами понимается мыслительная способность человека на основе образа конечногорезультата преобразовательной деятельности находить несколько вариантов альтернативныхрешений с последующим выбором рационально-оптимального.

Технологическое мышление является, на наш взгляд, связующим звеном между теоретическим и практическим типами мышления, проявляясь, в то же время, как творческо-критическая мыслительная деятельность по преобразованию объекта или придания ему нового качества, направленная на достижение определённого результата. Характеристиками технологического мышления являются: конвергентность, дивергентность, критичность.

Технологическое мышление является сложным структурным образованием, обладающим общими свойствами мышления и, в то же время, определённой спецификой. В структуре технологического мышления мы выделяем следующие компоненты: фактологический компонент, который характеризует уровень технологических знаний и степень их освоения; предметно-специфический мыслительный компонент - способность мыслить в предмете (в частности, решать технологические задачи); образный компонент - способность представить образ конечного результата технологической деятельности, включая целостное воззрение на преобразовательную деятельность по созданию материальных ценностей.

Развитие технологического мышления осуществляется в процессе целенаправленного развития каждого компонента. Диагностика успешности развития осуществляется на основе определения уровня развития каждого из трёх структурных компонентов (компонент сформирован, развивается, функционирует) путём использования комплекса контрольных заданий. Исходя из этого, можно выделить три уровня развития технологического мышления, каждый из которых характеризуется определённым сочетанием степени развития отдельных компонентов.

К критериям оценки степени развития компонентов технологического мышления относятся: а) Образный критерий - умение представить конечный результат (решения задачи) и процесс преобразовательной деятельности.

Показатели сформированности: умение создавать образ конечного результата решения задачи; умение моделировать процессы преобразования (создание информационных моделей технологических процессов и явлений); нет целостного воззрения на рационализацию решения задачи; нет умения соотносить процесс решения задачи с образом конечного результата; нет умения прогнозировать

Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках Федеральной целевой программы "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009 - 2013 годы (№ 14.740.11.0235)

результаты преобразовательной деятельности.

Показатели развития: умение создавать образ конечного результата решения задачи, предвидеть и оценить результат решения задачи; имеет целостное воззрение на рационализацию решения задачи; умение соотносить процесс решения задачи с образом конечного результата; умение моделировать процессы преобразования (создание нескольких вариантов информационных моделей технологических процессов и явлений).

Показатели функционирования: умение создавать образ конечного результата решения задачи, предвидеть и оценить результат решения задачи, характер различного рода возмущений; включает целостное воззрение на рационализацию решения задачи; умение соотносить процесс решения задачи с образом конечного результата; умение прогнозировать результаты преобразовательной деятельности; умение моделировать процессы преобразования (создание информационных моделей технологических процессов и явлений, обоснование их разнообразных вариантов на основе правила получения конечного результата деятельности «рационально-оптимально»).

б) Предметно-специфический мыслительный критерий - способность мыслить в предмете (умение решать задачи и проблемы определённой сложности).

Показатели сформированности: умение переносить знания из одной предметной области в другую; умение находить общие основания для интеграции различных предметных; умение планировать преобразовательную деятельность; умение оценивать эффективность этой деятельности по заданным критериям; умение оценивать собственную деятельность и её результаты по заданным критериям.

Показатели развития: умение переносить знания из одной предметной области в другую с целью их применения для целостного описания технологического процесса; умение находить общие основания для интеграции различных предметных областей и получать обобщённые представления о преобразовательной деятельности; умение определять уровень готовности объекта к процессу преобразования; умение находить максимально возможное количество способов преобразовательной деятельности; умение выбирать способ преобразовательной деятельности по заданным критериям из массива альтернативных; умение планировать преобразовательную деятельность, прогнозировать её результаты; умение оценивать эффективность этой деятельности; умение оценивать собственную деятельность и еёрезультаты на основе рефлексии.

Показатели функционирования: умение переносить знания из одной предметной области в другую с целью их применения для целостного описания технологического процесса; умение находить общие основания для интеграции различных предметных областей и получать обобщённые представления о преобразовательной деятельности; умение определять уровень готовности объекта к процессу преобразования; умение принимать технологически обоснованные решения и реализовывать их на практике; умение сознательно и творчески находить максимально возможное количество способов преобразовательной деятельности; умение выбирать из массива альтернативных оптимальный, рациональный способ преобразовательной деятельности; умение планировать преобразовательную деятельность, прогнозировать её результаты, различного рода возмущения, влияющие на процесс преобразования; оценивать эффективность этой деятельности; умение оценивать собственную деятельность и её результаты на основе рефлексии.

в) Фактологический критерий - уровень знаний о преобразовательной деятельности и степень их освоения; характеризует богатый запас специфических знаний о способах преобразовательной деятельности (уровень технологических знаний и степень их освоения, знание методов решения задачи).

Показатели сформированное™: сформированность знаний и представлений о рационализации преобразовательной деятельности, проявляются умения самостоятельно добывать знания, но нет умений применять знания на практике, нет умений решать задачи и нет знания методов решения задач, не устойчивая установка на обучение (средняя или слабая готовность обучающегося к включению в учебную деятельность и выполнению поставленных задач).

Показатели развития: действенность знаний и представлений о рационализации преобразовательной деятельности, умение самостоятельно добывать и применять их, частично проявляется умение решать задачи и знание некоторых методов решения задач, не устойчивая установка на обучение (нет полной готовности обучающегося к включению в учебную деятельность и выполнению поставленных задач).

Показатели функционирования: глубина, систематичность и действенность знаний и представлений о рационализации преобразовательной деятельности, устойчивая установка на обучение (готовность обучающегося к включению в учебную деятельность и выполнению поставленных задач), умение самостоятельно добывать и применять знания в решении задач любой сложности различными методами.

Исходя из степени выраженности компонентов ТМ (фактологический - К, мыслительный - М, образный - С) по трехбалльной шкале: низкий «1» (компонент сформирован, тенденция к развитию), средний «2» (компонент развивается, но не устойчив), высокий «3 »(компонент функционирует) мы

распределили студентов по 3 уровням развития технологического мышления. Условно эти урс можно обозначить как низкий, средний и высокий.

1. Низкий уровень развития мышления характеризуется сформированностью хотя бы одного компонента но, при этом, ни один компонент не развит (К1М1С1, К2М1С1, К1М2С1, К2М2С1, К1М1С2, К2М1С2, К1М2С2). Деятельность ограничивается только использованием (копированием) готовых технологий и технологических процессов, стандартных решений задач по готовым схемам, алгоритмам, чертежам и т.п.

2. Средний уровень развития мышления характеризуется тем, что все компоненты устойчиво развиваются или наличие хотя бы одного развитого компонента, в то время как другие компоненты могут быть только ещё сформированы (К3М1С1, К3М1С2, К3М2С1, К2М2С2, К3М3С1, К2М3С1, К1М3С1, К1М1С3, К2М1С3, К3М1С3, К1М3С2, К1М2С3, К1М3С3). Деятельность выходит за рамки использования стандартных технологий, в решении задач присутствуют элементы творчества. Проявляется рационализаторский подход -умение усовершенствовать, модернизировать существующие (используемые) технологии.

3.Высокий уровень развития мышления характеризуется устойчивым развитием всех компонентов и функционирования хотя бы одного компонента (К3М2С2, К3М3С2, К2М3С2, К2М2С3, К3М2С3, К2М3С3, К3М3С3). Деятельность характеризуется творческим, изобретательским решением задач, существенным изменением объекта преобразования.

Студентов, относящихся к тому или иному уровню развития технологического мышления, условно можно разделить на три группы по уровню мотивации (низкая, средняя, высокая), и, организуя обучение, преподавателю нужно учитывать их, создавая необходимые условия.

Анализ литературы (Л.Н.Бабанин, И.Г.Захарова, Г.Клейман, М.П.Лапчик, Б.Ф.Ломов, Е.И.Машбиц, В.И.Михеев, З.В.Семёнова, О.К.Тихомиров и т.д.) подводит к выводу о том, что использование средств информационно-коммуникационных технологий в образовательном процессе, направленном на развитие мышления, является необходимым. ИКТ обладают богатым развивающим потенциалом, учитывают психологические и дидактические особенности процесса обучения, позволяют объединить словесный и наглядный методы обучения, развивают образные структуры мышления, повышают мотивацию, заставляют работать интуицию, реализуют творческий потенциал личности студента и соединяют рациональные и эмоциональные подходы в обучении.

Информационные технологии следует различать прежде всего по области применения и по степени использования в них компьютеров. Различают такие области применения информационных технологий, как наука, образование, культура, экономика, производство, военное дело и т. п.

Особого внимания заслуживает описание уникальных возможностей ИКТ, реализация которых создает предпосылки для интенсификации образовательного процесса, а также создания технологий обучения, ориентированных на развитие мышления студента. К данным возможностям относятся: незамедлительная обратная связь между пользователем и компьютером; компьютерная визуализация учебной информации об объектах или закономерностях процессов, явлений, как реально протекающих, так и "виртуальных"; автоматизация процессов вычислительной информационно-поисковой деятельности, а также обработки результатов учебного эксперимента с возможностью многократного повторения фрагмента или самого эксперимента; автоматизация процессов информационно-методического обеспечения, организационного управления учебной деятельностью и контроля за результатами развития и т.д. [5]

К специализированным ИКТ, традиционно используемым в технических учебных заведениях для подготовки будущих специалистов, относятся различные программные продукты: в конструкторско-технологической деятельности используются системы автоматизированного проектирования технологических процессов - CAM-системы (организация технологического процесса изготовления). При подготовке технической документации применяются системы автоматизированного проектирования CAD-системы; технологии автоматизированного проектирования информационных систем - CASE-технологии методом моделирования; проектирование технологических процессов и составление технологической документации по видам обработки - PDM-системы; расчётные системы -CAE-системы; математическое моделирование (машинный эксперимент) - моделирование реально существующих объектов, осуществляемое средствами языка математики и логики. В организационно-управленческой деятельности - технологии экспертных систем.

Все эти программные продукты относятся к классу моделирующих. Выполнение заданий эвристического, исследовательского характера на их основе содействует развитию творческого мышления и поисковых умений. Поэтому, данные виды ИКТ, на наш взгляд, являются наиболее эффективными для развития технологического мышления.

Таким образом, ИКТ открывают не только новые возможности для развития специфических качеств технологического мышления - критичность, конвергентность, дивергентность, - но при определенных условиях (задачный подход, индивидуализация), открывают богатые возможности

формирования базовых психических процессов, необходимых для творческой деятельности: внимаь^ЗЗ способности к умственным усилиям и поиску, альтернативности, селективности и гибкости мышления, фантазии, воображения, интуиции, импровизации. Это, в свою очередь, поднимает уровень притязаний и самооценки, развивает способности к рефлексии и самоанализу, дает возможность формирования и развития проблемного видения, умения анализировать ситуацию, прогнозировать и проектировать деятельность. Всё это необходимо для успешной технологической деятельности.

Одной из характеристик технологического мышления является способность синтезировать знания и умения, полученные при изучении многих специальных дисциплин. Поэтому эффективным способом его развития является обучение на основе принципа межпредметной интеграции, который можно реализовать, опираясь на дисциплины, интегрирующие ИКТ и профессиональную деятельность «информационные технологии в профессиональной деятельности», «прикладная информатика» и т.д.

Структура развивающего обучения чаще всего носит «задачный» характер, т.к. задачи активизируют самостоятельную познавательную деятельность, формируют систему основных предметных знаний, умений и навыков, являются средством развития обучающегося. Исследованию учебных задач, их классификации и изучению роли в развитии мышления посвящены работы В. И. Андреева, Г. А. Балла, А. Н. Леонтьева, В. Г. Разумовского, О. К. Тихомирова, Л. М. Фридмана и др. В широком смысле под задачей понимается цель, заданная в конкретной ситуации, или как требование, выражающее необходимость преобразования ситуации для получения искомых результатов [1, 2]. По мнению В.В. Давыдова [3], методическая система учебных предметных задач проектирует соответствующий ей тип предметно-специфического мышления.

В процесс решения любой задачи входят активно действующие предметные знания, опыт в применении знаний и определённая совокупность мыслительных умений. При решении предметной технологической задачи встаёт проблема преобразования условий задачи на основе образа конечного результата. Активный поиск пути решения - процесс творческого дивергентного мышления.

Из всего разнообразия задач необходимо сформировать систему специальных задач, которая непосредственно работала бы на диагностику и развитие уровня технологического мышления.

Отсюда следует, что с целью развития технологического мышления «все содержание изучаемой темы или раздела полезно строить как логическую последовательность познавательных задач, а сам учебный процесс - как цепь учебных ситуаций, познавательным ядром которых являются учебно-познавательные задачи, а содержанием - совместная работа педагогов и обучаемых над решением задачи с привлечением разнообразных средств познания и способов обучения» [4].

Для построения системы учебно-познавательных задач нами были разработаны следующие принципы дифференциации задач:

1. Принцип дифференциации задач по количеству охватываемых компонентов мышления (фактологический, ПСМ, образный), которые развиваются в процессе решения задачи. К первому уровню развития технологического мышления относятся задачи, в процессе решения которых преимущественно развивается каждый компонент мышления в отдельности, уровень задачи - уровень знакомства - различения, задачи алгоритмического типа. Ко второму уровню развития технологического мышления относятся задачи, в ходе решения которых есть возможность развивать одновременно несколько компонентов технологического мышления в равной степени, но в разных сочетаниях, задачи второго уровня усвоения - творческие рационализаторские. К третьему уровню - задачи, в процессе решения которых происходит развитие практически всех компонентов мышления в комплексе, задачи соответствующие третьему уровню усвоения - творческие изобретательские.

2. Принцип дифференциации задач по степени наглядности. В системе задач, обеспечивающей развитие технологического мышления, необходимо должны присутствовать задачи для решения средствами ИКТ и задачи для теоритического решения (без средств ИКТ). В задаче, решаемой средствами ИКТ обучающийся экспериментирует и делает выводы, исходя из результатов эксперимента. В ходе решения таких задач упор делается на развитие интуитивно-практического мышления. В теоретической задаче обучающемуся приходится «ставить эксперимент» в уме, что значительно усложняет ход решения, но является очень ценным для развития словесно-логического продуктивного мышления.

Необходимо отметить, что система задач должна представлять «лестницу» задач возрастающей сложности. Сложность определяется по количеству познавательных шагов, необходимых для решения, и по сочетанию среди этих шагов репродуктивных, алгоритмических и творческих.

На наш взгляд, наиболее полно отвечают указанным выше требованиям задачи по дидактическим целям: задачи на формирование понятий, рефлексивные и рефлексивно-критические задачи, конвергентные задачи, дивергентные задачи, задачи на моделирование (реконструкцию, проектирование).

Задачи на формирование технологических понятий обеспечивают овладение следующими умениями: распознавать объекты, принадлежащие понятию, выводить следствия из принадлежности

эъекта понятию, переходить от определения понятия к его признакам, переосмысливать объект, точки зрения различных понятий и т.д.

Рефлексивные и рефлексивно-критические задачи - задачи, активизирующие отражение, понимание и осмысление студентом своего процесса мышления и хода решения задачи в учебной деятельности.

Конвергентные задачи имеют один - единственный правильный ответ, который может быть получен путём строгих логических рассуждений, на основе использования усвоенных правил и алгоритмов. К конвергентным относятся задачи алгоритмического и технологического типов. Алгоритмические задачи решаются по алгоритму, заданному в виде формулы, правила и т.д. Алгоритмы формируют чёткий стиль мышления, воспитывают требовательность к объективности, правильности и определённости знаний. К собственно технологическим относятся задачи: на объяснение технологического процесса, выбор инструментов, определение и составление последовательности операций преобразования.

Дивергентные задачи (Гилфорд) - это задачи имеют множество правильных ответов. Конечный мыслительный продукт (ответы) не выводится напрямую из условий и, проявляющаяся таким образом недосказанность, требует не просто мобилизации и объединения прошлых знаний, а интуиции, озарения (инсайта). Несмотря на то, что в задаче может быть единственный правильный ответ, задача всё равно будет задачей дивергентного типа, если существует множество вариантов её решения.

Задачи на моделирование (реконструкцию, проектирование)_технологического процесса с

ориентацией на изготовление конкретного изделия. Смысл понятия «проект» трактуется как совокупность документов (расчётов, чертежей) для создания какого-либо сооружения или изделия; предварительный текст какого-либо документа; замысел, план. При таком подходе к задачам на проектирование, студенты могут ограничиться решением на создание моделей разрабатываемых технологических процессов. А так же спроектировать, какими должны быть недостающие части задачи (результат, последовательность действий), для того чтобы привести к правильному решению. В задачах на реконструкцию требуется восстановить недостающие части задачи (исходные данные, последовательность действий) исходя из того, что они были использованы для получения результата. Эффективным методом решения задач на моделирование является графическое изображение технологического процесса в виде блок-схемы, состоящей из главной схемы, описывающей систему и её взаимодействие с внешней средой, а так же подчинённых схем, описывающих процессы с разной степенью детализации.

В ходе проводимой опытно-экспериментальной работы, осуществляемой на базе ГОУ СПО Тюменского лесотехнического техникума, было выявлено, что развитие технологического мышления студентов чрезвычайно эффективно средствами ИКТ на основе разработанной системы заданий.

The article includes a definition of the nature and the structure of students' technological thinking for studying among technical school, deals with differentiation and typology of problems for the development of the technological thinking due to ICT.

The key words: technological thinking, components, criteria, levels, indicators of development, means of ICT, system of developmental problems.

Список литературы

1. Балл Г.А. Теория учебных задач: психолого-педагогический аспект.М.: Педагогика, 1990.184 с.

2. Гурова Л.Л. 3. Психологический анализ решения задач. Воронеж: Изд-во Воронежского ун-та, 1976. 328 с.

3. Давыдов В.В. Проблемы развивающего обучения: Опыт теоретического и экспериментального исследования. М.: Педагогика, 1986.-240 с.

4. Загвязинский В.И. Теория обучения. Современная интерпретация: учеб. пособие для студентов высш. пед. учеб. заведений . 2-е изд. / В. И. Загвязинский М.: Академия, 2004. 187 с.

5. Захарова И.Г. Информационные технологии в образовании. М.: Академия, 2003. 192 с.

6. Матяш, Н.В. Психология проектной деятельности в условиях технологического образования/под ред. В.В. Рубцова [Текст]/Н.В. Матяш. Мозырь: Риф «Белый ветер», 2000. 286с.

7. Симоненко, В.Д., Фомин, Н.В. Современные педагогические технологии [Текст]/В.Д. Симоненко, Н.В. Фомин. Брянск: БГПУ, 2001. 395с.

Об авторе

Кобякова М.В. - преподаватель ГОУ СПО Тюменского лесотехнического техникума, [email protected]. УДК 371.025.3 РАЗВИТИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО МЫШЛЕНИЯ СТУДЕНТОВ ТЕХНИЧЕСКОГО ССУЗА

СРЕДСТВАМИ ИНФОРМАЦИОННО-КОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ2

Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках Федеральной целевой программы "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009 - 2013 годы (№ 14.740.11.0235)

М.В.Кобякова

В статье предложена: определение сущности и структуры технологического мышления студентов техникума. Рассмотрены дифференциация и типология задач с целью развития технологического мышления средствами ИКТ.