Творческий подход к изучению начертательной геометрии и компьютерной графики студентами специальности нефтегазовое дело

Творческий подход к изучению начертательной геометрии и компьютерной графики студентами специальности нефтегазовое дело // Обучение и развитие: современная теория и практика. Материалы XVI Международных чтений памяти Л.С. Выготского. - 2015.

Сергеева И.В.    
доцент Дальневосточного Федерального Университета, г. Владивосток 
Левицкий И.Н.    
студент Дальневосточного Федерального Университета, г. Владивосток 
Силинский А.В.    
студент Дальневосточного Федерального Университета, г. Владивосток 

Творческий подход к изучению начертательной геометрии и компьютерной графики студентами специальности нефтегазовое дело

Современная социальная ситуация выдвигает перед системой образования требования, направленные на развитие и формирование личности, способной к непрерывному обучению, изменению способов своей образовательной, профессиональной и социальной деятельности. Сегодня от человека требуется умение работать не только с другими людьми, но и с самим собой, причем, работать не по стереотипу, а с учетом меняющихся жизненных ситуаций. Общество формирует социальный заказ, направленный на развитие активной творческой личности, которая становится субъектом деятельности и саморазвития [1, стр.7].

По мнению большинства психологов, обучение творчеству не имеет смысла, возможно лишь создание условий для творческой деятельности. Авторами рассмотрены рекомендации психологов преподавателям [2, стр.171]. На их основе выполнен анализ авторского опыта разработки и чтения инновационных лекций, разработки демонстрационного материала тем машиностроительного черчения, научной работы со студентами.

Запрос общества на специалиста, обладающими такими качествами, как способность к самостоятельности и творчеству и багажом базы знаний и умений, которые дает современная школа, имеет множество противоречий и ставит перед преподавателем соответствующие проблемы. В связи с этим формирование методической базы предмета ведущим преподавателем должно опираться на инновационные принципы. Работа в этом направлении должна быть, безусловно, творческой.

В последние годы в большинстве российских школ предмет черчение не ведется. За редким исключением в лицеях и школах стереометрия преподается наглядно с использование графических программ. И большинство задач задается без рисунка. Дети тратят много времени для выполнения правильных построений. Следовательно, предмет, являющийся базовой основой для начертательной геометрии, усваивается не в должной мере. Преподаватели вуза вынуждены напоминать студентам школьные теоремы и геометрические свойства. Студенты приходят в ужас, столкнувшись с новой для них теорией и сложностью задач. У большинства из них не развито пространственное изображение. По мнению психологов, такие чувства не создают лучшие условия для развития творчества. При чтении лекций по начертательной геометрии традиционным методом в больших поточных аудиториях предмет усваивают 5-6 первых рядов. С последующих рядов студенты плохо видят построения, хуже слышат преподавателя и мешают себе и другим тем, начинают заниматься посторонними делами и отвлеченными разговорами.

В данной работе обобщается опыт преподавателя в развитии творческих способностей студентов первых курсов специальностей нефтегазовое дело при изучении предмета начертательная геометрия и компьютерная графика. Кроме того приводится анализ и выводы исследований преподавателя и студентов второго курса, уже изучивших данный предмет с использованием инновационной методики.

Поставлены следующие цели:

  1. Выполнить анализ проделанной исследовательской работы за последние 3 года обучения студентов в соответствии с рекомендациями психологов и наблюдениями студентов.
  2. Разработать инновационные индивидуальные задания для развития творческих способностей студентов. Обосновать их назначение. Оценить их преимущество по сравнению с традиционными заданиями.

Последние 3 года обучения студентов инженерной школы ДВФУ указанной специальности характеризуются внедрением в учебный процесс новых технических средств обучения, разработкой, апробированием инновационных лекций, творческих заданий, инновационных способов контроля индивидуальных заданий студентов. Лекции читаются в специализированной аудитории с использованием мультимедийной техники. Преподавателем было принято решение отказаться от простых презентаций в силу низкой динамичности теоретического и практического материала. Лекции разработаны для демонстрации в графической среде AutoCAD. Такой способ имеет значительные преимущества по сравнению с простой презентацией.

Этот способ положительно оценили не только 3 потока студентов, закончивших изучать предмет, что отмечалось в ряде печатных работ [5, 6, 7]. Первокурсники нового набора уже положительно воспринимают такой способ подачи материала. Так, они имеют возможность увидеть увеличенные изображения фрагментов решения изучаемых задач, отдельные этапы решения с возможностью поочередно включать и отключать их по мере надобности в любом наборе и порядке, что облегчает Восприятие и улучшает качество усвоение материала. Преподаватель по желанию студентов имеет возможность показать в динамике любое построение с использованием команд AutoCAD. В том случае, когда преподаватель делает акцент объяснения на отдельную фигуру, он имеет возможность ее «перекрасить», т.е. мгновенно выделить цветом, либо измерить расстояния и отложить их в нужном направлении различными способами. При этом преподаватель ориентируется на уровень группы: в слабой группе измерение расстояния можно динамично дополнительно выделить яркими отрезками. Многообразие способов построений, предусмотренных программой, демонстрируется для того, чтобы студенты, применяя программу, самостоятельно могли выбрать любой из них. Таким образом, программа дает возможность осуществлять в ее среде различные творческие задачи.

Практику изучения предмета методом творческой коммуникации использовали 3 поколения студентов. Результаты их исследований опубликованы [5, 6, 7, 8]. Студенты выступали с докладами на конференциях, занимали призовые места. Первой творческой задачей было самостоятельное изучение AutoCAD. Автор, преподаватель в работе научного кружка по компьютерной графике, дает активным студентам начальные знания по AutoCAD, демонстрирует возможности программы для выполнения и контроля индивидуальных заданий. Затем студенты изучают программу самостоятельно с использованием учебных пособий автора [10,11], с помощью видео уроков и другими способами. Освоив программу, они помогают в этом однокурсникам. Процесс происходит коммуникативно в аудиториях и студенческих общежитиях кампуса ДВФУ и скрыт от автора. Однако, виден результат. Студенты не только быстро осваивают AutoCAD и выполняет индивидуальные задания после объяснений отличников, но и сами берутся помогать отстающим студентам. Автор, преподаватель ежегодно не в состоянии провести научные исследования со всеми желающими студентами по той причине, что их больше, чем времени, которое им можно уделить. Это свидетельствует о большой творческой активности студентов.

Инновационная методика позволяет не только решать творческие задачи, примеры которых будут приведены ниже. В процессе активного изучения темы простые разрезы. студентам выдается задание на бумаге простой детали выполненной в 2-х проекция с нанесением размеров. Преподаватель выполняет построение 3 D модели данной детали, активизируя студентов вопросами, по которым они учатся, не имея навыков и теоретических знаний черчения читать чертеж. Тем временем на экран динамично проецируются части детали. Сначала основание из частей различной формы, построения которых выполняются различными способами: призма строится с использованием команды Ящик, шестигранник выдавливается из плоского шестиугольника. Студенты называют размеры данных фигур, выполняя расчеты, читая чертеж. Далее выполняется цилиндр, вычитается из объединенных фигур основания и становится отверстием соответствующей формы. Модель наглядно визуализируется, и студенты могут видеть отверстие явно в 4-х проекциях, включая 3 D изометрию. Для наглядности и облегчения построения все фигуры выполняются различными цветами. После полного построения модели детали, она дважды копируется с удобным расположением, и на копиях демонстрируется построение разрезов вычитанием частей детали, что соответствует теоретическому определению. Вычитаемая фигура выполня‑ ется контрастным цветом для выделения секущей плоскости. Выполнив модель своего индивидуального задания, студенты могут осуществить самоконтроль построения заданного разреза в двухмерном чертеже, выполняемом в соответствии со стандартами ЕСКД. Творческий процесс при этом заключается в самостоятельном выборе из нескольких способов построений любой, лучший для них.

Описанная демонстрация вызывает яркое впечатление у студентов, положительные эмоции, желание быстрей сделать построение своей модели. В ходе таких лекций студенты выражали свои эмоции восторженными восклицаниями. Часто это были слова благодарности при прощании по окончании лекции. Преподавателем отмечено, что студенты нового бюджетного набора не дожидались лабораторной работы по созданию трехмерной модели и выполнили самостоятельно свои индивидуальные задания намного раньше срока их сдачи.

Студенты соавторы данной работы проводили под руководством автора, преподавателя исследования построения таких моделей для более сложных деталей с ломаными разрезами. Нужно было придумать и выбрать лучший способ, в результате которого на виде спереди появлялся заданный разрез. Было выполнено сравнение нескольких способов, когда разрабатывался вычитаемый объект нужной формы или деталь разрезалась несколькими плоскостями на 4 части с удалением одной из них в отключенный слой. Работа была представлена на студенческую конференцию и заняла призовое место [3]. Кроме того, исследовательская работа и участие в конференции так вдохновила студентов, что они самостоятельно выполнили построение модели из трех поверхностей, заданных аналитически в курсе высшей математики и представили работу на другую конференцию [4]. Их работа заняла первое призовое место.

Эти студенты провели наблюдения на своем потоке по изучению предмета вне аудитории. Студенты, выполнившие первыми индивидуальные задания, самостоятельно помогали студентам параллельной группы. Их задача оказалась проблемной по причине, что у студенток, которым они пытались помочь, возник двойной психологический барьер перед решением задач начертательной геометрии и изучением AutoCAD. По рекомендации преподавателя барьер снимался мотивацией, примерами успешных студентов, которые уже освоили программу, что позволила им быстро, наглядно и точно выполнить индивидуальных задания.

Таких групп из двух-трех активных однокурсников было выбрано несколько. Их задача помочь освоить AutoCAD и самим решить и объяснить другим студентам дополнительный вариант была комплексно-творческой, не только теоретической для укрепления изучаемой базы предмета и навыков решения различных задач, но и практически-психологической. Причем, преподаватель иногда не знала заранее результат их исследований. В одной критической ситуации объяснение преподавателя задачи студентке не дало положительного результата. Студенты соавторы не решились ей помогать. Однако, их сокурсник, наблюдавший данную ситуацию, взялся за эту проблемную задачу. Результат был ошеломляющий. К сожалению, сам процесс работы отличника со студенткой никто не наблюдал и оба они не зафиксировали, каким образом его объяснение дало положительный результат.

Если основывать описанную работу на рекомендациях психологов, вполне очевидно, что основные принципы развития творческого мышления были использованы и используются. Кроме того, графическая среда AutoCAD выбрана преподавателем и применяется студентами, как развивающая среда, которая своим устройством направляет на творчество многообразием альтернативных возможностей и способов решения графических задач. Развивает логические способности четкой работой команд, удобными подсказками, замечаниями при некорректной работе пользователей, разнообразием рабочих пространств, обучает работе в ней удобными вопросами и подсказками командной строки. Перечень возможностей программы развивать пользователя можно перечислять до бесконечности. Это свойства программы давно отмечено преподавателем и продолжает подтверждаться студентами.

Для выполнения второй поставленной цели рассматривается новый принцип подбора вариантов индивидуальных заданий, предусмотренных учебной программой. За последние годы формирование учебных групп студентов, поступивших на указанную специальность, изменилось. Изменился контингент студентов. Одна группа формируется из студентов бюджетного обучения по высокому конкурсному отбору. Вторая группа состоит из студентов, поступивших на договорной основе и из студентов, не попавших в первую группу, но имеющих достаточно высокий проходной балл. Третья группа формируется из более слабых и иностранных студентов. Развивать необходимо, как сильных студентов, так и слабых. Разработка инновационных индивидуальных творческих заданий должна это учитывать.

Традиционные задания, разработанные коллегами предыдущих поколений неудобны и для студентов и для преподавателя из-за графических погрешностей, что исключается при, использовании AutoCAD. Появляется возможность избавить студентов от неприятных эмоций, потери сил и времени на неточное построение заданных поверхностей и графических решений. Такие задания по теме линия на поверхности разработаны преподавателем. Студенты получили возможность выполнять решения заданий точнее в среде AutoCAD, развивая творческие способности свободным выбором команд и способов построений. Появилась также возможность на основной базе заданий формировать исследовательские задания, когда студентам предлагается на их усмотрение изменять и сравнивать положение поверхностей и секущих плоскостей, делать на базе своих исследований презентации для демонстрации их в своих группах. Такой подход расширит возможности для развития студентов с различным базовым уровнем. Даст большую возможность формировать исследовательские навыки, заложить научную базу для последующего обучения на старших курсах, в магистратуре, аспирантуре, поможет сформировать качества, запрашиваемые современным обществом для профессиональной деятельности.

На той же базе легко упростить ряд заданий и выдавать слабым студентам по их силам. Задания легко редактируются для разработки различных дополнительных вариантов. Студенты, в том числе и слабые, могут построить 3D модель задания и получить наглядный результат самоконтроля решения задачи. К разработке заданий по другим темам программы привлечены старшекурсники в качестве исследовательской работы.

Результаты исследования поставленных целей показывают, что обе они достигнуты. Следует учесть неиспользованные принципы развития творческих способностей и неудачи в постановке целей исследований для студентов.

Литература

  1. Сорокоумова Е.А., Педагогическая психология, СПб.: Питер,2009. С.176;
  2. Смирнов С.Д. Психология и педагогика для преподавателей высшей школы, Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана.: Москва, 2014. – С. 422;
  3. Левицкий И.Н., Силинский А.В., Сергеева И.В., Разработка демонстрационной модели построения ломаного разреза детали, Молодежный научный форум: Технические и математические науки. Электронный сборник статей по материалам XXIII студенческой международной заочной научно-практической конференции. – Москва: Изд. «МЦНО». – 2015. – №4 (23)/[Электронный ресурс] – режим доступа. – URL: nauchforum - archiv/MNF_tech/4(23).pdf;
  4. Левицкий И.Н., Силинский А.В., Сергеева И.В., Решение математических задач при помощи системы автоматизированного проектирования AutoCAD, Молодежный научный форум: Технические и математические науки. Электронный сборник статей по материалам XXIV студенческой международной заочной научно-практической конференции. – Москва: Изд. «МЦНО». – 2015. – №5 (24)/[Электронный ресурс] – режим доступа. – URL: nauchforum - archiv/MNF_tech/5(24).pdf;
  5. Ковнацкий Э.Р., Кузьмин Д.С., Филь А.Е., Коровицкая Д.А., Сергеева И.В., Развитие коммуникационных способностей студентов при изучении инженерной и компьютерной графики, Молодежный научный форум: Технические и математические науки. Электронный сборник статей по материалам XV студенческой международной заочной научно-практической конференции. – Москва: Изд. «МЦНО». – 2014. – №8 (15)/[Электронный ресурс] – режим доступа. – URL: nauchforum - archiv/MNF_tech/8(15).pdf;
  6. Ковнацкий Э.Р., Пак Р.Е., Филь А.Е., Мерзляков А.А., Сергеева И.В., Самостоятельность и творческое сотрудничество студентов при изучении инженерной и компьютерной графики, Молодежный научный форум: Технические и математические науки. Электронный сборник статей по материалам XV студенческой международной заочной научно-практической конференции. – Москва: Изд. «МЦНО». – 2014. – №8 (15)/[Электронный ресурс] – режим доступа. – URL: nauchforum - archiv/MNF_tech/8(15).pdf;
  7. Сергеева И.В., Шустикова Т.В., Роль информационных технологий в развитии самостоятельности студентов и повышении качества изучения графических дисциплин, Проблемы и перспективы развития образования в России: сборник материалов XXVII Всероссийской научно-практической конференции / Под общ. Ред. С.С. Чернова. – Новосибирск: Издательство ЦРНС, 2014. – 194с.;
  8. Сергеева И.В., Журавлев А.Е., Карпов Г.М., Развивающая роль самостоятельной работы студентов при изучении инженерной и компьютерной графики, Достижения вузовской науки: сборник материалов VII Международной научно-практической конференции / Под общ. Ред. С.С. Чернова. – Новосибирск: Издательство ЦРНС, 2013. – 351 с.;
  9. Сергеева И.В., Невская И.В.., Григорьева Е.В., Самостоятельная работа студентов при изучении начертательной геометрии, Достижения ческой конференции / Под общ. Ред. С.С. Чернова. – Новосибирск: Издательство ЦРНС, 2013. – 351с.;
  10. Сергеева И.В., Компьютерная графика: учебное пособие в 2 ч. Ч.1, Владивосток.: Издательский дом Дальневосточного Федерального Университета, 2013. С. 124;
  11. Сергеева И.В., Инженерная и компьютерная графика: учебное пособие, Владивосток.: Издательский дом Дальневосточного Федерального Университета, 2013. С.156;

CAPTCHA на основе изображений
Введите код с картинки