«РАЗВИТИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО МЫШЛЕНИЯ У БУДУЩЕГО УЧИТЕЛЯ ТЕХНОЛОГИИ И ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬСТВА СРЕДСТВАМИ СИСТЕМЫ ПОЗНАВАТЕЛЬНЫХ ЗАДАНИЙ ...»

1. Решение технических задач, как правило, не нацелено на получение объективно нового результата. Их решение не преследует цели создания новой машины или устройства. Важно отметить, что с психологической точки зрения те требования, которые предъявляются этой задачей к деятельности по ее решению, не более просты по сравнению с теми, которые предъявляет к конструктору проектно-конструкторская задача.

2. Конструктивно-техническая задача, по понятным причинам (недостаточность знаний, опыта и т.д.), не всегда предполагает включение в процесс их решения сложных расчетов, анализ конструкции. Центр тяжести лежит в нахождении самой идеи конструкции.

3. В выборе оптимального результата далеко не все факторы экономического и технологического порядка имеют решающее значение.

4. Многие конструктивно-технические задачи предъявляют такие требования к решающему их, которые диктуют не только нахождение идеи конструкции, но и необходимость ее практической реализации в натуральной модели, тогда как конструктор-профессионал нередко ограничивается выдачей технической документации.

5. В связи с этим, решение конструктивно-технической задачи наряду со своими основными целями может иметь ряд дополнительных овладение учащимися некоторыми технологическими умениями и навыками.

6. Многие конструктивно-технические задачи решаются одним учащимся от начала и до конца. Проектно-конструкторские задачи зачастую решаются коллективно [88, с. 13-14].

На основании этих особенностей Т.В.Кудрявцев выделил четыре основных вида задач, классифицируя их в соответствии с целями деятельности по решению конструкторско-технических задач. Это задачи на моделирование, доконструирование, переконструирование и собственно конструкторские задачи.

Действительно, в каждой технической дисциплине можно встретить такие задачи. Анализ курса “Теория механизмов и машин” показал, что выделенные особенности четко прослеживаются в типовых задачах этой дисциплины.

Наиболее полно теория учебных задач разработана известным чешским ученым Д.Толлингеровой [175]. Автор подчеркивает, что задача номер один для учителя - это составлять учебные задачи так, чтобы они соответствовали преследуемым педагогическим целям и учебному материалу. Именно учебные задачи, по мнению Д.Толлингеровой, позволяют создать такие условия, при которых учащийся воспроизводит, сопоставляет, абстрагирует и т. д. “Учебные задачи являются теми механизмами, которые позволяют предвидеть учебные действия” [175, с. 30].

В нашем исследовании мы, в основном, ориентируемся на систематику Д.Толлингеровой, так как ее система подсказывает последовательность включения определенных типов задач в обучении. Нам удобно использовать прием определения дидактической ценности задачи, поскольку это позволяет определить достижение поставленных целей. Разработанная Д.Толлингеровой иерархическая система учебно-познавательных задач предназначена для выработки у студентов и учителей умений анализировать и составлять учебно-познавательные задачи для учащихся. В таксономию автором включены пять категорий задач, требующих:

- мнемического воспроизведения данных;

- простых мыслительных операций;

- сложных мыслительных операций;

- сообщения данных (кроме мыслительной операции включается речевой акт);

- творческого мышления.

Каждая категория задач конкретизируется, включает несколько подкатегорий [175].

К первой категории относятся задачи, требующие от учащихся мнемонических операций, содержание которых предусматривает узнавание или репродукцию отдельных факторов или их целого. Чаще всего они начинаются со слов: какая из; что это; как называется; кто был; дайте дефиницию и т.д..

Во вторую категорию включены задачи, при решении которых уже необходимы элементарные мыслительные операции. Это задачи по выявлению, перечислению, сопоставлению, обобщению и т.п.. Начинаются они обычно словами: установите, какого размера; опишите, из чего состоит; перечислите части; составьте перечень; опишите, как протекает;

скажите, как проводится; как действуем при; чем отличается; сравните;

определите сходства и различия; почему; каким способом; что является причиной и т.п.

Третья категория охватывает задачи, решение которых требует сложных мыслительных операций. Сюда относятся задачи по индукции, дедукции, интерпретации, верификации и др.. Начинаются они обычно со слов: объясните смысл; раскройте значение; как вы понимаете; почему думаете, что; определите; докажите; и т.д.. Следует указать, что к категории 3.1 (задачи по переносу) относятся все задачи, в которых учащиеся должны перевести что-то с одного “языка” на другой, например, выразить словами формулу, прочитать что-либо, перевести текст с родного языка на иностранный и т.д..

В четвертую категорию включены задачи, предусматривающие для их решения помимо мыслительных операций еще какой-нибудь речевой акт (устный или письменный). Следовательно, сюда относятся все задачи, требующие не только проведения определенных операций, но и высказывания о них. Учащийся в этих задачах дает показание не только о результате решения, но также и о его ходе, условиях, фазах, компонентах, трудностях и т.д..

В пятую категорию входят задачи, которые предполагают самостоятельность при решении задач. Начинаются они обычно словами:

придумай практический пример; обрати внимание; на основании собственных наблюдений определи и т.п. Это уже те задачи, которые предполагают не только знания, но и способность комбинировать их в более крупные блоки, структуры, секвенции, стратегии и пр. так, чтобы они создавали нечто новое, пусть даже только субъективно, т.е. для учащегося, новое.

Эта таксономия подходит для проектирования учебных задач по заранее заданным параметрам: целям занятия, сложности технических задач, их направленности на определенные компоненты и т.д.

Мы привели ряд систематик задач, предлагаемых различными авторами. Нетрудно видеть, что приведенные типологии задач различны и органично связаны с целью, на достижение которой направлено использование системы заданий. Следующим шагом является разработка системы заданий, позволяющая развивать у студентов техническое мышление.

При создании системы заданий мы в большей или меньшей степени использовали элементы приведенных выше подходов.

Разработанная нами система заданий по развитию технического мышления должна удовлетворять определенным принципам.

Как правило, авторы систем заданий [91, 175], выделяют принцип постепенного повышения сложности задач, поэтому это первый принцип в нашей системе заданий.

Выше, при рассмотрении структуры технического мышления (см.

2.1), мы обосновали, что в структуре технического мышления были выявлены пять основных компонентов: понятийный, образный, практический, оперативный, компонент владения языком техники. Следовательно, второй принцип заключается в том, что система заданий должна включать задания на развитие всех выделенных компонентов.

Третьим принципом системы заданий является необходимость ориентации задач на современные проблемы техники.

Выше, при рассмотрении стратегии развивающего обучения (см.

2.2), были выделены дидактические условия, при выполнении которых происходит развитие мышления студентов. Наиболее важными условиями выделяется наличие у студентов базовых знаний и сформированных умений. Раскроем подробнее ключевые моменты некоторых принципов и условий.

Одним из наиболее важных вопросов при разработке системы заданий является постепенное усложнение содержания технических задач.

Давно известен принцип построения логики обучения от простого к сложному. Применение уровневых заданий позволяет повысить технологичность учебного процесса, обоснованно подходить к выбору методов обучения, осуществлять дифференцированный подход в обучении. Необходимо использовать в обучении задачи различных уровней сложности.

Овладение уровневым подходом в обучении прежде всего дает в руки учителя диагностическую методику для оценки знаний и развития учащихся и поэтому позволяет объективно следить за динамикой их интеллектуального роста. Также уровневый подход помогает при подготовке занятия более четко провести анализ материала с позиции его значимости, то есть оценить, до какого уровня должно быть доведено усвоение той или иной темы, понятия, закона и т.д. Наконец, такой подход помогает подготовить вопросы и задания как репродуктивного, так и творческого характера. Пользуясь таксономией Д.Толлингеровой, достаточно легко выстраивать технические задачи по уровню сложности и программировать дидактическую ценность задач. Приведем примеры уровневых заданий.

Задача I уровня сложности.

Какие типы передач вращения Вы знаете? Изобразите их с помощью условных обозначений.

Эта задача направлена на репродуцирование усвоенных студентами знаний при изучении следующих технических дисциплин: теория механизмов и машин, детали машин, устройство автомобиля. Студент должен воспроизвести знания обо всех известных ему передачах движений, вспомнить их условные обозначения и изобразить их. При выполнении заданий данного типа происходит закрепление материала. Эти задания требуют от студента осуществления простых мыслительных операций, доступных для большинства учащихся и способствуют созданию уверенности в своих силах.

Задача II уровня сложности.

Что происходит, если движение передается от меньшего зубчатого колеса к большему? Какое практическое значение имеет такого рода передача в технике?

Эта задача направлена на применение уже имеющихся знаний в знакомой ситуации. В процессе выполнения лабораторных работ по ряду технических дисциплин и решения технических задач студенты постоянно имели дело с различного рода передачами и, едва ли не чаще, чем с другими - с зубчатыми. Поэтому, при решении данной задачи студентам необходимо было обобщить имеющиеся знания об этой передаче и принципе ее действия. Такое обобщение учащиеся делают, актуализировав соответствующие теоретические знания, представления, образы механизмов и устройств, а также проводя мысленный анализ пространственных зависимостей. Этот анализ позволит сделать соответствующие выводы о том, что особенность зубчатых передач заключается в изменении скоростей вращения и направления вращения.

Задача III уровня сложности.

Сравните преимущества и недостатки дизельных и карбюраторных двигателей.

Эта задача требует применения знаний в измененной, новой ситуации. Решение данной задачи возможно только при опоре на сформированные базовые знания, которые были усвоены студентами на предыдущих занятиях. Сложность решения этой задачи заключается в том, что отличий дизельных двигателей от карбюраторных достаточно много и учащимся необходимо выделить принципиальные параметры, относительно которых имеет смысл проводить сравнение. При выполнении данного задания студенту необходимо делать самостоятельные выводы и устанавливать связи с ранее изученным материалом. Они учатся осуществлять дедуктивные умозаключения. Эта задача требует от учащегося большого напряжения мысли, позволяет сосредоточить их внимание на неочевидных моментах, заставляет переосмыслить уже усвоенное. Осуществив необходимые мыслительные операции, учащийся приходит к выводу о целесообразности сравнения по основным параметрам, характеризующим работу двигателя: мощности, экономичности, экологичности и т.д.

Поскольку мы выделили пять компонентов в структуре технического мышления (понятийный, образный, практический, оперативный, владение языком техники), то и задания, предъявляемые студентам, мы разрабатываем, сфокусировав их на развитие этих пяти компонентов – это второй принцип, выделенный нами в системе заданий.

При анализе технических дисциплин, являющихся обязательными для изучения в педагогическом вузе, мы пришли к выводу о том, что задачи, встречающихся при изучении этих технических дисциплин, достаточно трудно сориентировать на развитие какого-либо одного компонента. В каждой технической задаче при ее решении участвуют как минимум два или три компонента. Тем не менее задачи различаются по роли того или иного компонента технического мышления в решении.

Приведем пример развития компонентов технического мышления при решении задач по деталям машин, теории механизмов и машин, устройству автомобиля.

Задача (на развитие понятийного компонента).

Как можно осуществить передачу движения на скрещивающиеся валы?

При решении данной задачи студент опирается на уже ранее сформированные понятия о скрещивающихся валах и передачах движения.

Студент должен уметь представить взаимное положение валов данного типа и, проведя сопоставительный анализ разных типов передач, выйти на необходимость использования при передаче движения на скрещивающиеся валы червячной передачи. Таким образом, студенты, опираясь на понятийный и образный компоненты мышления, самостоятельно выходят на новый уровень знания в целом и понятийного и образного компонента, в частности.

Задача (на развитие образного компонента).

Дана кинематическая схема механизма. Представьте и изобразите траекторию движения звеньев механизмов, если угловая скорость ведущего звена задана.

Для решения этой задачи студент должен опираться на уже сформированные образы отдельных звеньев механизма. Далее студент должен суметь “охватить взором” весь механизм, мысленно соединить имеющиеся образы звеньев механизма в единый целостный образ по заданной схеме. Но этого недостаточно для решения данной задачи. Следующим мыслительным действием является необходимость увидеть в “неподвижной” схеме движение. Другими словами, студент должен представить движение отдельных звеньев механизма и движение механизма в целом.

Только увидев “мысленным взором” как будут двигаться звенья, составляющие механизм, учащийся сможет ответить на вопрос о характере движения звеньев и определить их траекторию движения. Таким образом, в этой задаче решающую роль играет образный компонент. Опираясь на простые, статические образы, студент учится оперировать ими и видеть их динамику. Овладение этими мыслительными действиями позволяет успешно осуществлять некоторые этапы решения технических задач. В процессе решения данной задачи происходит формирование образного компонента мыслительной деятельности.

Задача (на развитие практического компонента).

Дана реальная модель механизма. Определить класс кинематических пар, входящих в состав механизма.

Учиться определять класс кинематических пар, составляющих механизм, необходимо с опорой на практические действия. Для этого необходимо иметь сформированные знания о том, что такое кинематическая пара, классы кинематической пары, степени свободы пары. Зная определение кинематической пары, студент должен осуществить необходимые практические действия и выяснить, сколько кинематических пар входит в состав механизма. Далее перед студентом встает проблема: как, опираясь на перечисленные выше знания, определить класс кинематической пары. Учащийся приходит к необходимости выполнить некоторые практические действия, которые дадут возможность определить степень свободы кинематической пары. Это в свою очередь позволит определить класс кинематической пары. В процессе решения этой проблемы происходит развитие мышления студента в результате освоения новых практических действий и осуществляется присвоение новых знаний.

Задача (на развитие компонента владения языком техники).

Дана схема механизма. Определите, что изображено на схеме и объясните принцип действия данного механизма.

Задача дана в виде условных обозначений. Это очень характерно для технических задач. Решение задачи возможно только в том случае, если у студента имеются знания, позволяющие понять, что изображено на схеме. Правильность понимания схемы является необходимым условием успешного решения задачи. Но недостаточно понять, что изображено на схеме. Процесс развития этого компонента происходит не только в процессе чтения схемы, очень большое значение имеют процессы осмысления того, что изображено. Процесс осмысления необходим для решения следующего этапа задачи – объяснения принципа действия данного механизма. При осуществлении этого этапа студенты каждый раз решают новую задачу, которая состоит в анализе конструкции и определении назначения данного механизма. Таким образом, у студентов должны были образованы новые связи между теоретическими знаниями, умением читать схему, отделять существенные признаки от несущественных; на этой основе студенты должны объяснять назначение данного механизма.

Таким образом, осуществляется развитие компонента владения языком техники.

Задача (на развитие оперативного компонента).

Вы едете в автомобиле. На панели приборов включилась сигнальная лампа контроля минимального давления масла в системе смазки. Выявите возможные причины понижения давления в системе смазки.

На предыдущих занятиях студенты подробно изучили назначение системы смазки, ее устройство, работу. Для решения этой задачи необходимо вычленить из всей имеющейся информации единственно необходимую. Проанализировав имеющиеся знания об этой системе, студенты должны самостоятельно выделить причины, которые могут привести к понижению давления масла. При решении этой задачи студенты овладевают умениями применять в данной конкретной ситуации весь запас имеющихся у них знаний и умений актуализировать именно ту систему знаний, которая необходима для разрешения поставленной задачи.

Следующим принципом, предъявляемым к системе заданий, является учет методологических особенностей технического знания.

Сравнить экологичность видов топлива, применяемых в дизельных и карбюраторных двигателях.

При проведении сравнительного анализа свойств топлива для дизельного и карбюраторного двигателей внутреннего сгорания студенты обращают внимание на важные моменты, которые являются определяющими для выявления наиболее экологичного топлива. При этом у студентов формируется глубокое понимание взаимосвязи проблем развития техники и их влияние на экологическую обстановку. Анализируя цифровые данные о количестве примесей, содержащихся в отработанных газах дизельных и карбюраторных двигателей, студенты понимают необходимость своевременного регулирования уровня выброса углекислого газа, содержащегося в отработанных газах.

Приведем пример задачи на формирование базовых знаний и умений.

Задача (на формирование базовых знаний).

Расскажите, как происходит установка поршневого пальца в поршень. Объясните причины этого способа установки.

При решении данной задачи студент должен опираться на уже имеющиеся базовые знания. Для решения данной задачи необходимо иметь следующие базовые знания: назначение поршневого пальца (служит для соединения поршня с шатуном); характер соединения (плавающий, т.е. свободно поворачивающийся в бобышках поршня и верхней головке шатуна); материал, из которого выполнены детали поршня и поршневого пальца. Эти базовые знания формировались у студентов в процессе объяснения темы “Кривошипно-шатунный механизм” на лекционных занятиях и с помощью специальных заданий при выполнении лабораторной работы. При решении данной задачи студенты самостоятельно анализируют имеющиеся данные, выясняют необходимость наличия зазора для свободного поворота поршневого пальца в бобышках поршня. Необходимость создания зазора определенного размера наводит студентов на мысль, о том, что без установки с натягом зазор будет слишком большим и палец может вылететь из бобышек. Но откуда возьмется зазор между деталями? Для того, чтобы ответить на этот вопрос студентам приходится применять знания о том, что материалы, из которых изготовлены детали, разные и коэффициент линейного расширения у них тоже разный.

Поршень сильнее увеличивается в размерах, чем поршневой палец. Поэтому, чтобы был выдержать определенный зазор, необходима установка с натягом.

На этом примере решения задачи мы видим, как идет процесс развития мышления в ходе формирования базовых данных. После решения этой задачи студенты приобрели новые базовые знания.

Приведем пример задачи на формирование умений.

Задача (на отработку умений оперировать образами).

В рамках решения этой задачи у студентов последовательно формируются оперативные образы, которые, сменяя друг друга, позволяют овладевать умением мыслить образами. Причем эта задача направлена также на отработку умения быстро переходить от одного образа к другому, оперативно отражать новые данные из задачи, трансформировать уже имеющиеся образы и в конечном итоге получить единственно верный образ детали.

Задача (на отработку умений владеть языком техники).

Дана реальная модель кривошипно-шатунного механизма. Изобразить его кинематическую схему.

На предыдущих занятиях студенты овладели умениями условно изображать отдельные звенья механизма. При решении данной задачи студенты, имея перед собой реальную модель механизма, должны приобрести умения изображать весь механизм с помощью условных обозначений, отражая на схемах необходимые существенные свойства механизма.

Трудность состоит в том, что необходимо грамотно изобразить не только отдельные детали механизма, но и присоединение их друг к другу. При прочтении схемы должно быть понято, как функционирует данный механизм.

Наблюдения за ходом решения студентами технических задач и анализ данных, полученных в ходе наблюдения, позволили выявить типичные трудности при решении технических задач, которые встречаются у студентов наиболее часто.

К трудностям можно отнести превалирование образного или понятийного плана решения задач, отсутствие тесного взаимодействия между ними. Понятийный путь решения заключается в установлении причинноследственных отношений между движущимися частями механизма. Но если он слабо подкреплен живыми представлениями о взаимодействующих деталях, то успешность решения будет невелика. Точно также образный план, мало связанный с логикой причинно-следственных зависимостей, сильно затрудняет решение. Каждый раз при решении технических задач в сознании учащихся должна возникать программа действий, которая основывается на рассуждении и представлении, понятии и образе, чередующихся друг с другом, подкрепляющих друг друга и взаимодействующих друг с другом [88, с.82].

Бывает и так: учащиеся при решении конструктивно-технической задачи могли представить себе схематически отдельные детали, их взаимное расположение, могли перевести схему в рисунок и в реальный объект, могли все это воспроизвести. Тем не менее успех не достигался, так как образный компонент превалировал над понятийным.

Однако встречается другая картина, когда понятийная система доминирует над образным. Учащийся имеет знания, необходимые для решения задачи, но не знает, как их воплотить в жизнь, как может быть применено данное решение.

Другим распространенным видом ошибок являются ошибки, связанные с несформированностью каких-либо компонентов технического мышления. Например, недостаточное развитие образного компонента ставит большие трудности при необходимости решения задач с оперированием образами, с необходимостью иметь представление о пространственном расположении деталей и взаимодействии частей механизма. А такие задачи встречаются очень часто. Например: необходимо представить движение детали относительно стойки; представить работу кривошипно-шатунного механизма по схеме; выяснить относительное движение звеньев в кинематической паре; представить траекторию движения и др. При отсутствии сформированного компонента эти задачи будут решаться со значительно большими трудностями.

Часто встречаются ошибки, обусловленные слабым владением языком техники. Учащиеся на начальном этапе решения задачи, т.е. на этапе понимания задачи, не могут уяснить смысл задачи, так как не способны интерпретировать, перекодировать условные знаки, присутствующие в задаче. Кроме того, встречаются трудности другого характера, но также связанные со слабым владением языком техники. Учащиеся не могут грамотно представить в виде эскиза, чертежа, схемы, рисунка свою идею.

Не зная, как условно изобразить передачу движения, детали, соединения и т.д., учащиеся заходят в тупик. Поэтому необходимо восполнять такие пробелы в знаниях на каждом занятии и в предлагаемых примерах решения задач.

Чаще других встречаются ошибки, связанные со стереотипностью мышления. Обычно при проведении лабораторных работ или практических работ даются примеры решения технических задач или выполнения заданий на техническом материале. Учащиеся стараются выполнить свое задание по аналогии с примером. Они не стремятся вникнуть в сущность задания и их решение носит поверхностный характер. Неизбежно возникают трудности, так как каждое задание носит индивидуальную особенность, позволяющую судить о степени проработанности вопроса.

Знание традиционных ошибок учащихся при решении технических задач позволяет принять меры к их устранению и корректировке системы предлагаемых задач и методов обучения.

Мы разработали систему заданий, направленную на развитие технического мышления в процессе преподавания следующих технических дисциплин: “устройство автомобиля”, “теория механизмов и машин”, “резание материалов”, “детали машин”. Но мы считаем, что для развития технического мышления в условиях преподавания любой технической дисциплины, при изучении которой используются задачи, в условиях какой-либо формы организации занятий (лабораторные, практические, семинарские и т.д.) может быть использована аналогичная система задач.

Правильность этого утверждения подтверждена анализом курсов технических дисциплин с позиции выявления необходимости развития технического мышления студентов в процессе обучения по техническим дисциплинам, а также возможности использования для развития технического мышления предложенной системы заданий при преподавании технических дисциплин.

В процессе обучения студенты должны изучить следующие технические дисциплины: теплотехника, технология конструкционных материалов, технология ручной обработки металлов, теория механизмов и машин, устройство автомобиля, технология конструкционных материалов, гидравлика и гидравлические машины, резание материалов, станки и инструменты, основы технологии современного производства, материаловедение, детали машин, теоретическая механика, сопротивление материалов и др. Проведем анализ некоторых других технических дисциплин, изучаемых в процессе обучения на ТЭФ, Программы перечисленных курсов разрабатываются на основе государственных образовательных стандартов [136].

В программах курсов определяется содержание курса, знания и умения студентов, которыми обучающиеся должны овладеть в результате изучения данного курса.

Программа содержит информацию о темах, содержании материала по каждой теме, перечень тем лабораторно-практических работ, вопросы, задания или темы для самостоятельной или контрольной работы, контрольные и экзаменационные вопросы по всему курсу, а также список литературы.

В качестве примера приведем анализ программы курса “Теплотехника”. В программе курса изложены теоретические основы теплотехники, рассмотрены общие законы передачи и преобразования теплоты в механическую работу в тепловых машинах. Показана связь между развитием энергетики и проблемами охраны окружающей среды, рационального природопользования и сохранения энергоресурсов.

Программа рассчитана на 136 часов, из них лекций - 34 ч., лабораторно-практических - 34., самостоятельных и индивидуальных - 68 ч.

Приведем темы лабораторно-практических занятий по курсу “Теплотехника”. Анализ содержания курса позволяет выявить необходимость осуществления опоры на компоненты технического мышления, выделенные в данном исследовании.

Покажем наиболее яркие примеры обращения к компонентам технического мышления по данному курсу.

Понятийный компонент предполагает сформированность технических понятий, таких как термодинамическая система, термодинамические процессы (изохорный, изобарный, адиабатный, изотермический, политропный), понятие идеального, реального газов и т.д.

Образный компонент способствует созданию образов и оперированию ими, так, например, необходимо иметь образ идеального и реального газов; необходимо иметь образное представление о циклах Дизеля, Отто, Тринклера; о процессах, происходящих при совершении циклов ДВС и т.д.

Практический компонент позволяет подтвердить практикой полученные теоретически сведения. В рамках этого компонента предполагается определение основных параметров термодинамической системы, применение законов термодинамики при расчете основных термодинамических процессов и т.д.

Язык техники предполагает понимание схем насосов, изображение циклов ДВС на Рv и Ts – диаграммах, понимание индикаторных диаграмм действующих циклов поршневых ДВС и т.д.

Оперативный компонент необходим для определения параметров состояния рабочего тела в характерных точках циклов, масштабов и темпов роста потребления энергии и т.д.

Анализ требований, предъявляемых к специалисту, успешно завершившему обучение по данной дисциплине показывает, что специалист должен не только знать основы, принципы и законы термодинамики, но и уметь применять их в новых ситуациях, что является одной из черт развитого технического мышления.

Таким образом, мы видим, что при изучении данной дисциплины формировать техническое мышление необходимо.

Анализ формулировок тем и содержания лабораторно-практических занятий показывает, что наиболее эффективной формой проведения занятий, при которой будут обеспечено наиболее полное усвоение знаний, является решение задач.

ние курса нение состояния идеальных газов и смеси иде- 2. Определить часовой расход топальных газов лива, необходимого для работы паровой турбины мощностью термодинамических проС, смесь имеет температуру 1000 С.

Расчет термического цикла ДВС Провести расчет теоретического ных параметров состояния ра- поршневого двигателя со смебочего тела в характерных точ- шаным поддводом теплоты ках цикла (цикл Тринклера), рабочим телом которого является 1 кг сухого воздуха с газовой постоянной R=286,4 Дж/кг К. Удельную ную и многослойную плоскую стенку топочной камеры паростенку при стационарном режи- вого котла толщиной 600 мм.

Теплотехника На основе анализа учебного курса «Теплотехника» для студентов IV курса обучения была установлена возможность использования задач в процессе обучения. Следовательно, существует реальная возможность разработки системы задач, направленных на развитие технического мышления.

В результате проведенного анализа, мы видим, что при изучении курса «Теплотехника» необходимо развивать техническое мышление и в этом курсе существует возможность применения специальной системы заданий, направленной на развитие технического мышления. Нами был проведен анализ программ курсов и других технических дисциплин. Этот анализ позволяет также сделать вывод о том, что в процессе изучения технических дисциплин необходимо формировать техническое мышление; наиболее удобным способом осуществления этого процесса является применение специальной системы заданий, состоящей из задач, направленных на формирование компонентов технического мышления.

1. В основу разработки стратегии развития положена идея, предложенная и разработанная Т.В.Кудрявцевым: выявление в структуре технического мышления составляющих его трех компонентов и последующее развитие каждого из них (1975 год). Анализ ситуации, связанный с техническим бумом последних десятилетий привел автора данного исследования к мысли о целесообразности проведения анализа и развития структуры технического мышления в условиях новых технических задач.

Следуя логике Т.В.Кудрявцева в диссертации решение проблемы развития технического мышления опирается на системный подход: выделение в структуре технического мышления составляющих ее компонентов и последующее развитие каждого из них. В соответствии с подходом Т.В.Кудрявцева выделение компонентов проводится экспериментально с помощью анализа результатов продуктов деятельности студентов. Полученные данные убеждают в необходимости обогащения структуры технического мышления двумя новыми компонентами: владение языком техники и оперативность. С позиции методологии научно-технического знания обоснована правомерность их включения в качестве равноправных компонентов в структуру технического мышления; раскрыто содержание каждого из пяти компонентов и их взаимосвязи.

2. Выделенные элементы становятся системообразующим элементом при разработке дидактического подхода, основой которого является развивающее обучение. Проведен анализ основных теоретически выверенных и экспериментально апробированных концепций развивающего обучения. На основании главного положения концепции развивающего обучения В.В.Давыдова о том, что развитие происходит в процессе присвоения определенных типов деятельности, обоснована целесообразность использования идей развивающего обучения в осуществлении процесса развития технического мышления студентов. Раскрыты особенности организации учебного процесс в рамках развивающего обучения, условия включения студентов в проблему (наличие у студента определенной базы знаний по поставленной проблеме, владение необходимыми познавательными умениями, наличие проблемной ситуации). Рассмотрены основные идеи осуществленных подходов к проблеме развития отдельных видов мышления, таких как естественнонаучное, историческое, педагогическое, экономическое.

3. В параграфе 2.3 раскрыто значение системы учебнопознавательных заданий, а также их функция и специфика. На основании изученных известных типологий выявлены основные параметры при проектировании задач: цель занятия и сложность учебного материала. Опираясь на ключевую идею исследования, выделена необходимость обеспечения при проектировании задач обеспечивать их направленности на развитие компонентов технического мышления. Выделены принципы построения системы задач: постепенное повышение сложности задач; направленность на развитие всех компонентов; ориентация задач на современные проблемы техники. Система заданий обеспечивает успешное развитие технического мышления студентов благодаря выполнению дидактических принципов в обучении и условий реализации развивающего обучения. Приведены примеры технических задач, раскрывающие реализацию разработанных принципов в процессе решения этих задач. Проведен анализ трудностей, возникающих при решении технических задач.

Знание традиционных ошибок позволяет принять меры к их устранению и корректировке содержания задач и методов обучения.

4. Проведен анализ программ курсов технических дисциплин, с позиции выявления необходимости развития технического мышления студентов в процессе обучения по техническим дисциплинам, а также возможности использования предложенной системы заданий для развития технического мышления в условиях преподавания технических дисциплин. Проведенный анализ позволяет также сделать вывод о том, что в процессе изучения каждой технической дисциплины, при изучении которой используются задачи, в условиях какой-либо формы организации занятий (лабораторные, практические, семинарские и т.д.) необходимо формировать техническое мышление;

эффективным способом осуществления этого процесса является применение специальной системы заданий, состоящей из задач, направленных на формирование компонентов технического мышления.

ГЛАВА 3. ОПЫТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО МЫШЛЕНИЯ

Опытно-экспериментальное исследование проблемы развития технического мышления у студентов в условиях педагогического вуза проводилось на базе технолого-экономического факультета (ТЭФ) Нижегородского государственного педагогического университета в течение пяти лет (1997 - 2002 гг.). В эксперименте приняло участие 470 студентов дневного отделения, обучающихся по специальностям “Технология и предпринимательство”, “Технология и предпринимательство” с дополнительной специальностью “Экономика”. Традиционно технические дисциплины преподаются по известной схеме: лекция как ведущая форма, далее практические, семинарские и лабораторные занятия, затем проекты, практики и, наконец, зачеты и экзамены. Анализ результатов оценок свидетельствует о том, что технические дисциплины для большей части студентов являются трудно усваиваемым материалом. Поэтому целью данного опытно-экспериментального исследования являлось выявление эффективных путей развития технического мышления у студентов педагогического вуза.

Теоретико-экспериментальное исследование проводилось нами в три этапа. Раскроем их содержание.

I этап (1997 - 1998 гг.) включал проведение констатирующего эксперимента с целью исследования влияния уровня развития технического мышления на усвоение технических знаний. Для проведения констатирующего эксперимента нами использовались следующие средства:

1) тестирование по Беннету;

2) анализ продуктов деятельности студентов по решению типовых задач;

3) анализ продуктов деятельности студентов по решению нетиповых задач.

На основании данных, полученных в результате определения исходного уровня развития технического мышления студентов, были обоснованы причины низкого уровня усвоения технических знаний. Проведение анализа продуктов деятельности студентов по решению типовых задач позволил подтвердить наличие в структуре технического мышления компонентов, выделенных Т.В.Кудрявцевым. Анализ продуктов деятельности студентов по решению нетиповых задач позволил выдвинуть предположение о необходимости дополнения известной структуры технического мышления новыми компонентами.

В ходе II этапа (1998 - 2000 гг.) на основании анализа методологических особенностей технических наук была обоснована целесообразность обогащения технического мышления на современном этапе развития техники еще двумя новыми компонентами. Выявление целостной структуры технического мышления явилось теоретической основой для создания системы заданий, развивающей у студентов техническое мышление. Кроме этого, в ходе II этапа был проведен формирующий эксперимент, который включал апробацию этой системы задач.

III этап (2000 – 2002гг.) включал разработку обучающей диагностики., критериев и показателей для оценки сформированности технического мышления, проведение контрольного эксперимента с использованием скорректированной системы заданий и двух методик оценки уровня развития технического мышления у будущего учителя.

3.1. Исследование влияния уровня развития технического мышления на усвоение технических знаний (констатирующий эксперимент) Проведение констатирующего эксперимента осуществлялось в соответствии с поставленными задачами.

Главными задачами первого этапа являлись:

1. Определение исходного уровня развития технического мышления студентов 2. Выявление влияние низкого уровня развития технического мышления на усвоение технических знаний.

Определение исходного уровня технического мышления студентов, проводилось с использованием широко применяемого для оценки уровня развития технического мышления теста Беннета [116].

Данный тест предназначен для того, чтобы оценивать техническое мышление человека, в частности, его умение читать чертежи, разбираться в схемах, технических устройствах и их работе, решать простейшие физико-технические задачи. В нем испытуемый получает 70 технических рисунков с заданиями и вариантами возможных ответов на них. Задача испытуемого состоит в том, чтобы в каждом из рисунков найти правильное решение изображенной на нем задачи, в ограниченный промежуток времени решить наибольшее число задач и набрать как можно больше баллов. По количеству набранных баллов определяется уровень развития технического мышления.

В тесте Беннета выделяется пять уровней развития технического мышления: очень низкий, низкий, средний, высокий, очень высокий.

Особенностью данного теста является разделение показателей уровней развития технического мышления для юношей и девушек.

Тестирование прошли студенты III курса, обучающиеся по дисциплине “Теория механизмов и машин” (44 человека) и студенты IV курса, изучающие “Устройство автомобиля” (32 человека). Результаты тестирования по Беннету в начале первого этапа исследования приводим в таблице 4.

Исходный уровень сформированности технического мышления студентов высшей педагогической школы (1997 г.) технического мышления Автомобиль IV курс ТММ III курс Полученные результаты тестирования показывают, что 57% имеют уровень развития технического мышления ниже среднего.

Выявление влияния низкого уровня развития технического мышления на усвоение технических знаний проводилось с помощью анализа процесса решения технических задач, т.к. что техническое мышление проявляется в способности решать технические задачи. Анализ продуктов деятельности студентов по решению технических задач осуществлялся в процессе решения студентами типовых задач по дисциплинам “Теория механизмов и машин” и “Устройство автомобиля”. Эти предметы входят в содержание учебных программ по общетехническим и технологическим дисциплинам для технолого-экономического факультета в соответствии с учебными планами по специальности 03.06.00 “Технология и предпринимательство” в соответствии с ГОС по данной дисциплине [177].

Констатирующим экспериментом охвачено 76 человек (44 студента решали задачу по теории механизмов и машин, 32 человека по устройству автомобиля). Студенту предъявлялась техническая задача, типовая для определенной технической дисциплины, и подробно описывался процесс решения студентом технической задачи. Например, в рамках темы «Структурный анализ механизмов» типовой задачей является определение звеньев, входящих в состав механизма. Студент все свои рассуждения и варианты решений проговаривал вслух, а если было необходимо, некоторые элементы решения задачи изображал на листе бумаги. Преподаватель все действия и пояснения испытуемого фиксировал. Приведем пример такого описания.

типовой технической задачи по теории механизмов и машин СТУДЕНТ: Иван К. (III курс, ТЭФ).

ЗАДАЧА: Дана кинематическая схема механизма. Необходимо определить звенья, входящие в состав механизма.

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ.

Студент приступает к изучению схемы механизма. Выделяет стойку как звено, входящее в кинематическую пару стойка-кривошип и присваивает ей номер 0. Однако, другие соединения стойки со звеньями (соединение коромысла со стойкой и ползуна со стойкой) на этом этапе решения задачи испытуемый не замечает. Пока он не понимает, что это может привести к ошибке.

Студент правильно определяет звено АВ как кривошип и поясняет, что это звено совершает полный оборот, относительно оси, связанной со стойкой и траектория движения этого звена - окружность. Затем он “перескакивает” к определению звена F, называя его ползуном, так как хорошо усвоил его условное обозначение на предыдущих занятиях.

Преподаватель просит пояснить, на основании чего сделан этот вывод. Он видит неточность в том, что студент не выделил присоединение ползуна к стойке в начале решения задачи, а это коренным образом влияет на совершаемое звеном F движение.

Студент поясняет, что ползун совершает возвратнопоступательное движение относительно стойки или кулисы.

Преподаватель задает наводящий вопрос: “Относительно какого звена ползун будет совершать возвратно-поступательное движение?”.

Студент понимает свою ошибку и помечает стойку, связанную с ползуном также цифрой 0, как и принято в теории механизмов и машин.

Находит еще одно присоединение звена к стойке (соединение коромысла со стойкой), отмечает его. Далее студент называет звено ВС коромыслом. Он не поясняет, как сделано это определение. Из этого становится ясно, что испытуемый не уверен в ответе и возможно не знает, как определить, что это за звено.

Преподаватель просит объяснить, почему студент так считает.

Студент отвечает, что сделал этот вывод потому, что звено ВС связано с кривошипом, а так как кривошип совершает вращательное движение, то он потянет за собой звено ВС, и оно тоже будет совершать вращательное движение.

Преподаватель просит дать определение коромысла. Давая это определение, студент понимает, что т.к. звено ВС не связано со стойкой, то не подходит под определение коромысла, значит это не коромысло, заключает студент, но дать правильный ответ затрудняется.

Возникает пауза.

Преподаватель помогает испытуемому с помощью наводящих вопросов. Он спрашивает: “Каким образом происходит определение звена, входящего в состав механизма?” Студент отвечает: “По характеру движения этого звена”. Ответ дан правильно и экспериментатор еще раз обращает внимание студента на определение движения, совершаемого звеном ВС. Источник сделанной ошибки кроется в слабом образном представлении движения звена ВС, а также в небольшом опыте практической деятельности с реальными механизмами.

Студент рассуждает о том, что движение звена ВС зависит не только от кривошипа, но и от звена СЕ. Пытается мысленно представить характер его движения, зарисовать траекторию движения точек В и С.

Понимает, что звено ВС не совершает вращательного движения. Уверенно говорит, что это шатун. Поясняет, что вспомнил, что звено, которое соединяет два подвижных звена, называется шатуном.

Алгоритм определения звена ВС в конечном итоге получился правильным, а именно: студент сумел представить, как будет перемещаться звено, сопоставил с содержанием определений звеньев, выбрал единственно нужное. Так как испытуемый понял этот алгоритм, то определение звена СЕ прошло довольно быстро.

Студент, определяя звено СЕ поясняет экспериментатору, что пытается представить движение звена. После уточнения у экспериментатора положения звена ВDЕ определил звено ВЕ как коромысло, так как в начале задачи четко уяснил, что коромысло должно быть соединено со стойкой и совершать качательное движение. Представив, как будет двигаться данное звено в составе всего механизма, определил, что звено СЕ будет совершать качательное движение, т.е. неполный оборот, относительно оси, связанной со стойкой в точке D.

Определение звена ЕF вызвало некоторое затруднение. Поскольку студент в данном случае был не уверен в ответе, то он решил, что это звено может быть кулисой, так как связано с ползуном. Однако после разъяснения преподавателем роли кулисы в отношении ползуна, студент отказался от своего мнения и решил, что это звено шатун и сразу нашел подтверждение, проведя аналогию со звеном ВС, что оно тоже связывает два подвижных звена и совершает плоско-параллельное перемещение.

В данном случае студент применил другой способ решения – метод аналогий, который также привел к верному решению. Студент заносит полученные данные в тетрадь.

При анализе процесса решения задач и других продуктов деятельности студентов удалось отчетливо выяснить, что именно и почему мешает студенту справиться с решением задачи. Так, если студент не владеет основными понятиями, то процесс мышления заходит в тупик, и ему не на что опираться (необходимо знать определения звеньев, их условные обозначения и т.д.), поэтому основные понятия должны быть хорошо сформированы у студентов. Они являются базой для дальнейшего развития мыслительных процессов. Как известно, процесс мышления опирается на сформированные понятия.

Анализ процесса решения показал, что при решении задач студентам часто приходится опираться на образное мышление (представлять абсолютное и относительное движение звеньев, движение всего механизма в целом и т.д.). Более того, без умения представлять себе положение и перемещение элементов технических объектов студент вообще не имеет возможности увидеть в реальности технический объект. От того, насколько точно студент сумел нарисовать образ технического объекта в мысленном воображении, во многом зависит эффективность решения задачи.

Анализ процесса решения показал также, что при решении задач студенты применяют уже известные им действия, - те, которые они обычно использовали на практике. Это подтверждает известное положение о том, что опора на практические действия имеет важнейшее значение в процессе решения задач.

Анализ процесса решения студентами типовых технических задач подтвердил выводы, сделанные Т.В.Кудрявцевым, о необходимости формирования в процессе обучения определенных компонентов технического мышления, которые он выявил при исследовании его структуры.

В настоящее время содержание типовых задач, характерных для технических дисциплин, изменилось не много. Анализ процесса решения задач подтверждает необходимость наличия определенного уровня сформированности у студентов технического мышления для успешного решения ими технических задач.

Таким образом, наблюдение за процессом решения задач студентами вновь подтверждает правомерность выделения именно этих компонентов как необходимых для успешного решения технических задач и повышения качества усвоения студентами учебного материала в процессе профессионального обучения.

Опыт работы показал, что научить студентов решать типовые задачи очень важно, так как они способствуют формированию у них базовых знаний по дисциплинам технического блока. Но типовые задачи недостаточно знакомят студентов с реалиями сегодняшнего дня в мире стремительно обновляющейся техники. Поэтому, чтобы приблизить студентов к современным задачам, в учебный процесс необходимо включать и нетиповые задачи, отражающие современное состояние развития данной области техники. Например, учебной программой курса “Устройство автомобиля” предусматривается подробное изучение карбюраторных двигателей, в то время как их производство составляет 10% от объема выпуска автомобилей с различными системами питания, а наиболее современные - инжекторные - двигатели сегодняшнего дня рассматриваются только ознакомительно в лекционном курсе [155]. В силу сказанного нами в учебный процесс включаются подобные нетиповые задачи. Их процентное соотношение от общего количества задач составляет 10-40% в зависимости от содержания учебного материала. Анализ процесса решения нетиповых задач, показал, что для их успешного решения недостаточно сформированности у студентов выделенных выше структурных компонентов технического мышления.

Для их успешного решения от испытуемого требуется владение языком техники и оперативность.

Поясним это на примерах.

Уже на этапе предъявления задачи студенту часто приходится перекодировать (расшифровать) информацию, заданную с помощью условных обозначений. Очевиден тот факт, что студент не может решить задачу, не зная, как условно изображается звено или кинематическая пара, механизм или кинематическая цепь, не сможет понять задачу, если она задана ему в виде кинематической схемы. Он должен не только знать, как обозначается каждый элемент в задаче с помощью условных обозначений, но и правильно понять их назначение и присущие им функции.

Существует класс задач, при решении которых студенту необходимо переключаться с одних действий на другие, например, с представления о работе отдельных механизмов на представление об их согласованной работе в двигателе. Уровень развития этого умения, называемого оперативностью, положительно влияет на процесс решения задачи.

Анализ процесса решения технических задач позволил сделать выводы о том, что большая часть студентов не справляется с решением типовой задачи и выявить причину этого. Одной из главных причин этого факта является отсутствие сформированности компонентов технического мышления которые необходимы для решения задачи.

Для решения приведенной выше задачи студенту необходимо:

1. Знать определения звеньев механизма, так как в определении говорится о характере движения, совершаемого звеном.

2. Знать условные обозначения, принятые в теории механизмов и машин для того, чтобы правильно понять кинематическую схему.

3. Представлять относительное движение звеньев, составляющих механизм, для определения звеньев, входящих в состав данного механизма.

На основании сравнения используемых студентом знаний (по протоколу) с теми знаниями, которые необходимы для ее правильного и полного решения, можно разделить студентов на три группы.

К первой группе относятся студенты, успешно справившиеся с решением предложенной задачи; ко второй группе – частично справившиеся с решением задачи; к третьей группе – не справившиеся с решением задачи.

Аналогичные описания процесса решения составлялись при решении студентами (32 человека) типовой задачи по предмету “Устройство автомобиля”.

Результаты анализа решения студентами IV курса технологоэкономического факультета НГПУ типовых задач представлены в таблице 5.

Результаты анализа успешности решения студентами типовой задачи при изучении курсов «Теория механизмов и машин» и «Устройство автомобиля»(%) Типовая задача по предмету и машин (44 чел.) мобиля (32 чел.) Согласно данным, приведенным в таблице видно, что значительная часть студентов (40 человек) не справилась с решением задачи и показали низкий уровень сформированности компонентов технического мышления. Это явилось, на наш взгляд, основной причиной затруднений, которые испытывали студенты при усвоении теоретического материала, а также при выполнении лабораторной работы.

Для выявления полной картины влияния низкого уровня развития технического мышления студентов на усвоение технических знаний нами был проведен анализ результатов проверки усвоения знаний по дисциплинам «Теория механизмов и машин» и «Устройство автомобиля» на экзаменах. Было выявлено, что по дисциплине «Теория механизмов и машин» средний показатель на экзамене равен 3,6 балла, по дисциплине «Устройство автомобиля» - 3,4 балла.

Несомненно, одна из причин низкой успеваемости - недостаточный уровень развития технического мышления, что видно из описаний процессов решения технических задач, но очевидно, что причин может быть несколько. С целью выявления других причин в процессе экспериментального исследования был использован широкий арсенал методик, с помощью которых выявлялись эрудиция, базовые знания по основам технических дисциплин, способности по решению технических задач на смекалку, умение мыслить образами. Мы не будем подробно описывать серию оценок, поскольку они не имеют прямого отношения к нашему исследованию. Проведение тестирований, наблюдений, опросов, бесед, технических диктантов и некоторых других методов позволили выявить типичные недостатки в подготовке будущих учителей по техническим дисциплинам. К ним относятся:

- низкий общетехнический кругозор;

- затруднения в раскрытии научных основ функционирования технических и технологических объектов;

- недостаточность владения практическими навыками по работе с техническими объектами;

- недостаточное развитие технического мышления.

Проанализировав полученные результаты, мы пришли к выводу, что именно низкий уровень развития технического мышления является главной и наиболее серьезной причиной недостатков в техническом образовании студентов педагогического вуза, оказавшей основное влияние на другие выделенные причины. Исследование показало, что развитие технического мышления должно оказать существенное влияние на повышение общетехнического кругозора будущего учителя, снизить затруднения в раскрытии научных основ функционирования технических и технологических объектов.

Таким образом, констатирующий эксперимент, проведенный с помощью двух методик: анализа продуктов деятельности студентов и по тесту Беннета, а также результаты итоговой проверки экзаменационной успеваемости позволяет сделать вывод о низком уровне развития технического мышления студентов и его влиянии на успешность обучения студентов по техническим дисциплинам.

3.2. Апробация разработанной системы заданий и оценка ее эффективности (формирующий эксперимент) Напомним, что в 2.1 на основании анализа методологических особенностей технического знания была выявлена целесообразность обогащения технического мышления новыми компонентами: владение языком техники и оперативность.

Значение системы учебно-познавательных задач, их типологии, функции, цели, особенности подробно рассматривались в 2.3, где были выделены и обоснованы требования к системе заданий, направленной на развитие технического мышления. На основании этих теоретических положений нами была разработана система заданий, позволяющая повышать уровень развития технического мышления как необходимого условия успешного овладения будущими учителями технологии профессионально важными знаниями, умениями и навыками.

Главными задачами второго этапа опытно-экспериментального исследования являлись:

1. Разработка методики включения системы заданий в учебный процесс.

2. Апробация специальной системы заданий, направленной на развитие технического мышления студентов.

Разработка методики включения системы заданий осуществлялась в рамках лабораторно-практических занятий. Разработанная система заданий включалась в учебный процесс в различных организационных формах обучения: практические, лабораторные, семинарские занятия. При включении системы заданий в какую-либо другую форму организации обучения мы соблюдали логику структуры занятия. По дисциплинам, в рамках которых проводилось исследование, учебным планом предусматривается проведение лабораторно-практических занятий. Лабораторно-практические занятия обеспечивают один из важнейших принципов дидактики - принцип связи теории с практикой. На них, как правило, изучаются модели, которые являются некоторым подобием реально существующих установок, процессов, явлений. Основными задачами

лабораторных занятий, как формы учебной работы в высшей школе, являются:

- формирование у студентов прочных профессиональных знаний;

- помощь при изучении и освоении теоретического материала;

- применение студентами в научных исследованиях теоретических знаний, которые необходимы для их будущей профессиональной деятельности;

- развитие у будущего учителя познавательных и конструкторских способностей, наблюдательности, внимания, выдержки;

- формирование навыков самостоятельной работы и развития мышления [127, 131].

Отбор, содержание и структурное построение лабораторных работ по общетехническим дисциплинам и методы их выполнения зависят от специализации студентов, принципов, на основе которых строятся лабораторные практикумы, наличия лабораторного оборудования и его возможностей, квалификации и энтузиазма работников кафедр [14, 135, 157, 190].

Дисциплина “Теория механизмов и машин” по учебному плану изучается в течение III семестра. Студенты за этот период должны выполнить 5 лабораторно-практических работ. Предмет “Устройство автомобиля” изучается студентами в течение VII, VIII, IX семестров, т.е. в течение 1,5 лет. За это время студенты должны выполнить 16 лабораторно-практических работ. Объем часов, запланированных на выполнение лабораторно-практических работ, составляет по предмету “Теория механизмов и машин” 30 часов, по предмету “Устройство автомобиля” часа [177].

Разработанная нами система заданий пронизывает все лабораторно-практические работы данного предмета. Система заданий выполняет двуединую функцию: во-первых, задания, разрабатываемые в рамках системы, способствуют достижению целей занятия; во-вторых, эта система охватывает задания, ориентированные на развитие всех структурных компонентов технического мышления (понятийный, образный, практический, владение языком техники, оперативный) и включает задачи самого разного уровня сложности. В силу этой двуединой функции системы заданий каждое из них необходимо подвергать двойному анализу: соответствие разработанных задач поставленным целям занятия и их направленности на развитие всех компонентов технического мышления будущего учителя.

Традиционно в проведении лабораторно-практического занятия выделяются три этапа:

1 этап – осмысление нового учебного материала;

2 этап - этап практических действий;

3 этап - рефлексивно-оценочный В обучающем эксперименте предлагалось решение задач на всех этапах проведения занятия, с учетом дидактической цели каждого из них.

Специфика лабораторно-практических занятий по указанным дисциплинам заключается в том, что на первом этапе занятия студентам необходимо овладеть частью новых теоретических знаний, которые нецелесообразно включать в лекционный материал, но изучение которых необходимо. Например, по предмету “Устройство автомобиля” таким теоретическим материалом являются особенности конструкции механизмов двигателей внутреннего сгорания. Изложение этого материала на лекции нецелесообразвно из-за слабого материально-технического обеспечения.

Изучение этого материала на лабораторно-практическом занятии с опорой на плакаты, макеты, раздаточный материал, происходит значительно эффективней.

С целью осмысления нового учебного материала студентами экспериментальных групп мы использовали в процессе обучения различные формы работы с текстом, активизирующие их познавательную деятельность [8, 59, 95, 119, 157].

Работа с текстом заканчивалась, как правило, выполнением заданий и задач, которые позволяют оценить качество усвоения будущим учителем полученных знаний и умений. Студенты заканчивают работу на этом этапе обучения в различные сроки, поэтому преподаватель имеет возможность внимательно ознакомиться с выполненной студентом работой, разъяснить возникшие вопросы. Задачи для этого этапа различаются уровнями сложности, в русле таксономии Д.Толлингеровой задачи могут относиться к 1, 2, 4 категориям.

После того, как студенты овладели основами теории и усвоили содержание типовых методов и приемов решения задач, мы приступали к следующему этапу работы, в ходе которого студенты включались в практическую деятельность.

На втором этапе занятия учащиеся применяют усвоенные теоретические знания на практике. Им приходится самостоятельно осуществить перенос теоретических знаний на практические действия. Очевидно, что после изучения и осмысления необходимого базового материала, выполнение практических действий и, в частности, проведение экспериментов будут выполняться на более высоком уровне. Другие положительные следствия такого построения занятия заключаются в том, что как правило резко снижаются затраты времени на решение задач, значительно повышается интерес студентов к лабораторным исследованиям, ощущается общий подъем эффективности, полезности, результативности познавательной деятельности студентов.

Задачи этого этапа отличаются практической направленностью, так как студенты осуществляют исследовательско-практическую деятельность. Работа проводится в малых группах по 2-3 человека [26]. Перед каждой группой ставится задача. Группа должна выработать возможные варианты решения проблемы и обосновать их, основываясь на только что изученных теоретических знаниях. В случае больших затруднений, студентам предлагается алгоритм решения задачи [106, 107, 108].

Для осуществления текущего контроля используются задания, разработанные, в соответствии с таксацией по Д.Толлингеровой, относящиеся ко второй и третьей категории. Более сложные задачи из третьей категории включаются для развития у студентов мыслительных операций высоких уровней сложности (обобщение, оценка).

На третьем рефлексивно-оценочном этапе проводится диагностика. Она, как правило, включает элементы обучающей диагностики и проводится с применением специальных задач. Их особенность заключается в том, что они разноуровневые. Это позволяет установить достигнутый студентами уровень усвоения знаний, умений, выполнения практических действий. Кроме этого, задачи составляются так, чтобы в их содержании был сущностный материал рассматриваемой темы, поэтому их выполнение позволяет оценить степень достижения целей занятия. Таким образом, частные постановки целевых задач должны быть преобразованы преподавателем в систему конкретных учебных задач и вопросов, решение и ответы на которые должны показать глубину и полноту овладения каждым студентом запланированными знаниями и умениями [69].

Таким образом, особенность технических задач заключается в том, что они могут одновременно и способствовать развитию какого-либо компонента, и в тоже время вооружать студентов новыми знаниями, умениями и навыками.

При составлении задач мы учитывали следующие, описанные в п.2.3 принципы:

1. постепенное повышение сложности задач;

2. развитие у студентов всех выделенных компонентов технического мышления;

3. ориентация задач на современные проблемы техники.

Для разработки содержания технических задач учитывалась необходимость их направленности на усвоение следующих технических знаний:

- определение принципа действия устройства и назначения технического объекта (определить назначение, объяснить по кинематической схеме принцип действия устройства и процесс работы конструкции, упражнения на чтение технических рисунков);

- анализ конструкции (перечислить конструктивные элементы объекта, определить их название, назначение; обосновать их конструкцию, определить рабочие детали, их материал);

- определение процессов и явлений, происходящих в конструкциях (назвать процессы, происходящие под действием определенных научных законов и явлений, определяющих работу технического объекта);

- поиск неисправностей технического объекта (найти основные неисправности в техническом объекте, перечислить признаки, причины неисправностей, способы обнаружения, устранения и предупреждения их).

С учетом вышесказанного нами была разработана система заданий.

Она способствует достижению целей, поставленных перед занятием и позволяет формировать у студентов все компоненты технического мышления.

После рассмотрения методики включения системы заданий в процесс проведения лабораторно-практических занятий, перейдем к обсуждению результатов, полученных при апробации описанной системы заданий.

Апробация специальной системы заданий, направленной на развитие технического мышления студентов проводилась в течении 1998годов.

В 1998 году в эксперименте приняли участие 104 студента III и IV курсов, обучающихся по предметам «Теория механизмов и машин» (52 человека) и «Устройство автомобиля» (52 человека). Результаты тестирования по Беннету приведены в таблице 6.

Результаты анализа исходного уровня сформированности технического мышления у студентов контрольных и экспериментальных групп (1998 г.) (%) Уровень развития Контр. гр. Экспер. гр. Контр. гр. Экспер. гр.

Из таблицы видно, что уровень развития технического мышления большинства студентов контрольных и экспериментальных групп определяется как низкий.

Статистическая обработка данных с помощью вычисления 2 («хиквадрат» критерий) [116]:

где Pk - частоты результатов наблюдений до эксперимента;

Vk - частоты результатов наблюдений после эксперимента;

m – общее число групп, на которые разделились результаты наблюдений(число оценок, уровней и т.д.) показывает, что различия не достоверны («хи-квадрат» критерий равен 0,32), что значительно меньше допустимого.

Для большей наглядности, оставим три уровня развития технического мышления: низкий, средний, высокий. Для этого мы произвели суммирование показателей низкого и очень низкого уровня, объединив их в один под названием «низкий» и показатели высокого и очень высокого уровня, объединив их в один под названием «высокий». Как и в предыдущей таблице данные, полученные в результате тестирования представлены в процентном отношении к общему количеству студентов в группе. Этот позволяет наглядно представить данные, полученные в группах с разным числом учащихся. Полученные данные представлены в таблице 7.

Результаты анализа исходного уровня сформированности технического мышления у студентов контрольных и экспериментальных групп (1998 г. ) (%) мышления Статистическая обработка данных показала, что различия не достоверны, мы можем считать, что уровень развития технического мышления студентов в контрольной и экспериментальной группе находится на одном уровне, что показано на диаграмме 2.

контр.гр.(Авт) контр.гр.(ТММ) Диаграмма 2. Результаты анализа уровня развития технического мышления у студентов контрольных и экспериментальных групп По разработанной системе обучались студенты экспериментальной группы по предмету “Устройство автомобиля” (26 человек) в течение двух семестров и по предмету “Теория механизмов и машин” в течение одного семестра (26 человек). По окончании обучения среди студентов контрольных и экспериментальных групп снова было проведено тестирование по Беннету. Результаты тестирования приведены в таблице 8.

Результаты анализа уровня развития технического мышления у студентов контрольных и экспериментальных групп (1998 г.) (%) Для большей наглядности оставим три уровня развития технического мышления: низкий, средний, высокий.

Результаты анализа уровня развития технического мышления у студентов контрольных и экспериментальных групп (1998 г.) (%) контр.гр.(Авт.) эксп.гр.(Авт.) контр.гр.(ТММ) эксп.гр.(ТММ) Диаграмма 3. Результаты анализа развития технического мышления студентов контрольных и экспериментальных групп после обучения Сравнение представленных в таблице 7 и 9 результатов показывает, что в экспериментальной группе уровень развития технического мышления после применения специальной системы разработанной нами задач значительно выше, по сравнению со студентами контрольной группы, где эта система задач не применялась. Статистическая обработка данных показывает, что в экспериментальной группе различия достоверны, так как “хи – квадрат критерий” равен 12,24, что больше 9, (минимально допустимого), с вероятностью допустимой ошибки 0,05.

Поэтому, специальная система задач действительно способствует повышению уровня развития технического мышления. Приведем данные, полученные в 1999 году.

Поскольку каждый год эксперимент проводился с новыми группами студентов, то с целью определения исходного уровня развития технического мышления студентов проведение констатирующего среза необходимо было проводить каждый раз в начале эксперимента,.

В 1999 году в эксперименте приняли участие 82 человека. Из них по разработанной системе заданий обучались студенты экспериментальной группы по предмету «Устройство автомобиля» (14 человек) в течение двух семестров и по предмету «Теория механизмов и машин» в течение одного семестра (27 человек). Количество студентов в контрольных группах распределилось следующим образом: по предмету «Теория механизмов и машин» обучались 27 человека, по предмету «Устройство автомобиля» обучались 14 человек. По окончании обучения среди студентов контрольных и экспериментальных групп снова было проведено тестирование по Беннету. Данные об исходном уровне развития технического мышления студентов и данные об уровне развития технического мышления после обучения по специальной системе заданий также измерялись по тесту Беннета.

Данные за 1999 год сведены в таблицу 10.

Результаты анализа уровня развития технического мышления у студентов контрольных и экспериментальных групп (1999 г.) (%) технического Контрольная группа Экспериментальная группа мышления

A B C D E F G H

Диаграмма 4. Характер изменения уровня развития технического мышления студентов за 1999 год С целью наиболее полного освещения полученных результатов в таблице 10 и на диаграмме 4 приведены все данные эксперимента, проведенного в 1999 году,. Из-за большого количества данных в таблице и на диаграмме 4 трудно ориентироваться в значениях роста уровня развития технического мышления, поэтому для удобства восприятия снова упрощаем таблицу, суммируя показатели низкого и очень низкого уровня и суммируя показатели высокого и очень высокого уровня, для улучшения наглядности данных.

Результаты анализа уровня развития технического мышления у студентов контрольных и экспериментальных групп (1999 г.) (%) Уровень Контрольная группа Экспериментальная группа техического (27 чел.) (14 чел.) (27 чел.) (14 чел.) Диаграмма 5. Результаты анализа уровня развития технического мышления у студентов в контрольных и экспериментальных группах при изучении предмета “Теория механизмов и машин” Диаграмма 6. Результаты анализа уровня развития технического мышления у студентов в контрольных и экспериментальных группах при изучении предмета “Устройство автомобиля” Из таблиц 10, 11 и диаграмм 5, 6 видно, что низкий уровень развития технического мышления в экспериментальной группе по предмету «Теория механизмов и машин» в 1999 году повысился на 46%, а в контрольной на 20%. Статистическая обработка данных показала, что результаты в экспериментальной группе достоверны, так как «хи-квадрат критерий» равен в 1999 году 9,85, что больше 9,49, с вероятностью допустимой ошибки 0,05. В экспериментальной группе (по «Устройству автомобиля») уровень развития технического мышления повысился на 42%, а в контрольной на 14%.

Проследим, как отразился рост уровня развития технического мышления на втором этапе эксперимента на результатах итоговой проверки знаний студентов на экзаменах по дисциплинам «Теория механизмов и машин»

и «Устройство автомобиля». Для этого мы вывели средние значение оценок студентов по результатам экзамена. Данные представлены в таблице 12.

Результаты экзаменационной проверки усвоения технических знаний мов и машин Из таблицы видно, что средний балл в экспериментальной группе по дисциплине «Устройство автомобиля» выше, чем в контрольной, а также заметен рост результатов экзамена на втором этапе эксперимента, по сравнению с первым этапом эксперимента. Т.е. мы видим, что повышение уровня развития технического мышления студентов приводит к увеличению среднего значения балла, полученного в результате экзаменационной проверки.

Таким образом, в результате исследований, проведенных в течение II этапа эксперимента, выявлена и обоснована обогащенная структура технического мышления, разработана и апробирована специальная система заданий, направленная на развитие технического мышления студентов. Применение этой системы привело к повышению уровня развития технического мышления в экспериментальных группах, а также показало влияние роста уровня развития технического мышления студентов на уровень их профессиональной подготовки по дисциплинам общетехнического блока.

Анализ результатов второго этапа опытно-экспериментального исследования доказал эффективность применения в процессе обучения специальных задач для развития технического мышления и, по существу, подсказал пути совершенствования методов диагностики, которые были апробированы в ходе третьего этап.

3.3. Оценка результатов исследования с помощью системы комплексных заданий (констатирующий эксперимент) На третьем этапе главными задачами являлись:

1. Разработка и апробация системы комплексных заданий как средства обучающей диагностики.

2. Разработка критериев и показателей оценки сформированности технического мышления студентов.

Разработка и апробация системы комплексных заданий как средства обучающей диагностики была проведена в ходе третьего этапа. В эксперименте приняли участие 209 студентов.

Определение уровня развития технического мышления по тесту Беннета дает информацию об умениях читать чертежи, разбираться в схемах, технических устройствах и их работе, решать простейшие физико-технические задачи. Но для нашего исследования этого оказалось недостаточно. Связано это с тем, что тест Беннета не дает необходимую информацию о сформированности отдельных компонентов, составляющих структуру технического мышления, и о том, как происходит процесс усвоения материала по изучаемым дисциплинам. По нему также трудно судить о том, какие элементы учебного процесса недостаточно эффективны, какие коррекции следует внести в содержание познавательной деятельности студентов. Эти замечания сформулированы непосредственно в приложении к преподаванию дисциплин, в рамках которых идет экспериментальное исследование. Выявленные недостатки тестирования по Беннету, которые оказались существенными для нашего исследования, привели к необходимости разработки специальной обучающей диагностики.

Разработанная нами обучающая диагностика представляет собой систему комплексных заданий различной сложности. Специфика этой системы в том, что комплексные задания могут являться не только средством развития технического мышления, но и являться своего рода средством обучающей диагностики. Исследование показало, что такой способ оценки в условиях изучаемых студентами дисциплин является не только более удобным, но и более продуктивным. Достоинства обучающей диагностики состоят в том, что она позволяет выявить наиболее существенные пробелы в знаниях студентов, а также оценить уровень развития технического мышления и выявить те компоненты технического мышления, которые недостаточно сформированы. Применение этого метода обучающей диагностики позволяет своевременно вносить коррективы в учебный процесс, добиваясь устранения “белых пятен” и более полного усвоения будущим учителем технических знаний, умений и навыков.

Кроме этого, каждый студент по успешности решения комплексных задач может критически оценить свои успехи и промахи, оценить, насколько верны, прочны и гибки приобретенные знания и умения.

Раскроем систему комплексных заданий. Система комплексных заданий включает задачи различной сложности. При их составлении используются задачи, подобные предложенным в 2.2. Сложность задач оценивается баллами, которые проставлены после формулировки задачи и известны студентам. Задачи могут оцениваться в 1,3,5 баллов. Необходимо стремиться набрать как можно большее число баллов. Задания рассчитаны таким образом, что достаточное для отличной оценки количество баллов (9) можно набрать только в том случае, если решены задачи III уровня сложности, что возможно при высоком уровне развития технического мышления. Студент, ориентируясь на свой уровень подготовки, имеет возможность выбрать из предложенной системы задач посильную для себя и продемонстрировать личный уровень готовности.

Нами разработано 15 различных вариантов уровневых заданий. Перед началом решения студенту поясняется, что в процессе решения задач нужно набрать как можно больше баллов. Время на выполнение уровневого задания ограничено; обычно дается не более 20 минут. Приведем пример уровневых заданий.

1. Какие Вы знаете передачи движения? Изобразите их с помощью условных обозначений (1 балл).

2. Какие типы насосов Вы знаете? Изобразите их схему (1 балл).

3. Колесо и колодка изготовлены из одного и того же материала.

Что быстрее износится: колесо или колодка? Ответ поясните (3 балла).

4. Ведущий вал вращается в направлении, указанном стрелкой.

Необходимо сконструировать такую передачу, чтобы заставить выходной вал двигаться в направлениях, указанных стрелками (3 балла).

5. Дан механизм и его схема. Как можно быстро, из тех же элементов, создать новый механизм, имеющий другое передаточное число? (5 баллов).

6. В планке вырезаны три отверстия - квадрат, треугольник и круг.

Сконструируйте для этих отверстий единую пробку, плотно закрывающую каждое из отверстий и свободно, но без зазора, проходящую через них (5 баллов).

1. Какие Вы знаете методы кинематического исследования механизмов? (1 балл).

2. Назначение кривошипно-шатунного механизма. Изобразите его схему (1 балл).

3. Выделите особенности передачи движения от меньшего зубчатого колеса к большему (3 балла).

4. Осуществить передачу от кривошипа В к ползуну А. Одновременно с передачей движения необходимо преобразовать вращательное движение кривошипа в поступательное движение ползуна (3 балла).

5. Вал 1 вращается в направлении, указанном стрелкой. Необходимо сконструировать такую передачу, чтобы можно было заставить вал вращаться в одном из направлений (5 баллов).

6. Ведущий (вщ) вал 1 вращается в направлении, указанном стрелкой. Валы 2 и 3 находятся на разных осях. Необходимо сконструировать такую передачу, чтобы можно было заставить вал 2 вращаться в заданном направлении и с другой угловой скоростью, а вал 3 двигаться поступательно (5 баллов).

Таким образом, диагностика уровня развития технического мышления студентов на III этапе опытно-экспериментального исследовании проводилась нами не только с помощью теста Беннета, но и с помощью обучающей диагностики.

Поскольку эксперимент проводился с новыми группами, то традиционно необходимо проведение констатирующего среза. Далее данные об исходном уровне развития технического мышления студентов и данные об уровне развития технического мышления после обучения по специальной системе заданий измерялись не только по тесту Беннета, но и с помощью обучающей диагностики.

Обработка данных, полученных в результате применения обучающей диагностики позволили увидеть недостатки сформированности отдельных компонентов технического мышления у студентов. Так, наименее сформированным компонентом был выявлен компонент владения языком техники. Опираясь на полученные данные мы внесли коррективы в систему познавательных заданий.

Приведем данные за 2000 год после апробации скорректированной системы познавательных заданий (таблица 13), полученные с помощью тестирования по Беннету.

Результаты анализа уровня развития технического мышления у студентов контрольных и экспериментальных групп (2000 г.) (%) Диаграмма 7. Результаты анализа развития технического мышления у студентов контрольных и экспериментальных группах при изучении предмета «Устройство автомобиля»

Диаграмма 8. Рост уровня развития технического мышления в контрольных и экспериментальных группах по предмету “Теория механизмов и машин” Согласно приведенным в таблице 13 данным и при изучении диаграмм 7, 8 видно, что уровень развития технического мышления у студентов экспериментальной группы при изучении предмета «Теория механизмов и машин» повысился на 54%, а контрольной - на 20%; разница составила 34%. Уровень развития технического мышления у студентов экспериментальной группы при изучении предмета «Устройство автомобиля» повысился на 56 %, а контрольной - на 18%; разница составила 38%. Статистическая обработка данных показала, что результаты в экспериментальной группе по «ТММ» достоверны, так как «хи-квадрат критерий» равен 9,85, что больше 9,49, с вероятностью допустимой ошибки 0,05, по «Устройству автомобиля» «хи-квадрат критерий» 9,5, что также больше 9,49, с вероятностью допустимой ошибки 0,05.

Приведем данные за 2001 год (таблица 14), полученные с помощью тестирования по Беннету.

Из таблицы видно, что если до обучения показатели уровня развития технического мышления студентов были примерно одинаковыми в контрольных и экспериментальных группах, то после обучения уровень развития технического мышления студентов резко возрастает в экспериментальных группах.

Результаты анализа уровня развития технического мышления у студентов контрольных и экспериментальных групп (2001 г.) (%) Уровень Контрольная группа Экспериментальная группа до обуч. после до обуч. после до обуч. после до обуч. после Приведем данные за 2000, 2001, 2002 года (таблица 15), полученные с помощью применения обучающей диагностики.

Результаты анализа уровня развития технического мышления Диаграмма 9. Результаты сравнительного анализа показателей роста уровня развития технического мышления у студентов контрольной и экспериментальной групп Из таблицы 15 и диаграммы 9 видно, что количество набранных баллов студентами в 2000 году повысился (разница составила в среднем в контрольной группе 1,3 балла, в экспериментальной группе 3,5 балла).

В 2001 году повышение составило в экспериментальной группе 3,6 балла, в контрольной группе – 1,2 балла, в 2002 году - в экспериментальной группе 4,0 балла, в контрольной группе – 1,3 балла.

Статистическая обработка данных подтверждает достоверность полученных результатов с вероятностью допускаемой ошибки 0,01 (значение «хи – квадрат» критерия - 9,62).

Соотнесение результатов, полученных по Беннету и с помощью обучающей диагностики показало, что данные, полученные в результате тестирования по Беннету, подтверждаются данными, полученными с помощью обучающей диагностики. Поэтому можно считать результаты, полученные с помощью обучающей диагностики, достоверными.

С помощью анализа оценок студентов, полученных на экзаменах по дисциплинам «Теория механизмов и машин» и «Устройство автомобиля», проследим, как отразился уровень развития технического мышления будущих учителей на усвоении профессионально важных знаний по техническим дисциплинам на III этапе эксперимента. Для оценки использовались следующие показатели:

1 балл студент получает, если - показывает отсутствие технических знаний и умений;

- не понимает принципа действия основных механизмов;

- действия выполняются с опорой на интуицию, путем проб и ошибок;

- не может понять задание, выполненное с помощью условных обозначений;

- испытывает трудности при выполнении заданий 1 уровня 2 балла студент получает, если - показывает слабое владение техническими знаниями;

- обнаруживает знание лишь единичных понятий условных знаков;

- осуществляет решение на эмпирическом уровне;

- с трудом объясняет принцип действия простейших механизмов;

- с заданиями первого уровня сложности справляется частично.

3 балла студент получает, если - показывает удовлетворительные теоретические знания;

- знает и понимает принцип функционирования основных технических объектов;

- понимает основные элементы языка техники;

- умеет решать типовые задачи первого и второго уровня сложности;

- умеет применять знания в конкретной ситуации.

4 балла студент получает, если - демонстрирует достаточно полные знания и умения;

- способен применять знания в новой ситуации;

- осуществляет мыслительные операции на уровне анализа и синтеза;

- успешно справляется с заданиями второго уровня сложности;

- удается решить элементы заданий третьего уровня сложности.

5 баллов студент получает, если выполняет и теоретические и экспериментальные задания всех трех уровней сложности.

Полная картина усвоения содержания материала по техническим дисциплинам на различных этапах эксперимента представлена в таблице 16.

Показатели результатов экзаменов у студентов контрольных и экспериментальных групп (2001 г.), (баллы)

I II III

мов и машин Из таблицы видно, что средний балл в экспериментальных группах по дисциплинам «Устройство автомобиля» и «Теория механизмов и машин»

выше, чем в контрольных, а также заметен рост результатов на третьем этапе эксперимента по сравнению со вторым этапом.

Развитие технического мышления будущих учителей технологии и предпринимательства позволило повысить качество их профессиональной подготовки по техническим дисциплинам, а значит, и улучшить их профессиональную готовность к будущей педагогической деятельности.

Результаты, полученные в результате эксперимента, докладывались на региональной научно-практической конференции, посвященной 90-летию НГПУ и 45-летию подготовки в НГПУ учителей труда и учителей технологии «Актуальные вопросы развития образовательной области «Технология» (Н.Новгород, 2002 г.). Полученные результаты вызвали интерес у сотрудников технолого-экономического факультета, и эта дидактическая система была внедрена в учебный процесс преподавателями кафедры общетехнических дисциплин и теории и методики трудового обучения по дисциплинам «Резание материалов», «Детали машин».

Анализ работы этих преподавателей на основании системы заданий при изучении предмета «Резание материалов» в течение семестра 2002-2003 года показал, что уровень развития технического мышления студентов повысился на 25%. Аналогично, использование преподавателями разработанной нами системы заданий при изучении предмета «Детали машин» в течение семестра 2002-2003 года позволило повысить уровень развития технического мышления студентов на 21%. Данные об исходном уровне развития технического мышления у студентов и данные об уровне развития технического мышления после обучения по специальной системе заданий измерялись по тесту Беннета.

Апробация разработанной нами системы заданий для студентов была осуществлена на базе Волжской государственной инженернопедагогической академии в течение одного семестра 2002-2003 года при изучении дисциплины «Автомобили». Преподавателем, проводившим апробацию данной системы, было отмечено, что выделение компонентов технического мышления необходимо в технологическом плане, так как на его основе обеспечивается моделирование и конструирование эффективной технологии применения системы заданий для развития технического мышления. Это в целом обеспечивает повышение качества обучения студентов в процессе изучения профессионально значимых дисциплин.

Разработка критериев и показателей сформированности технического мышления В словарях [80, 85] и энциклопедиях [20, 182] критерий определяется как средство для суждения, признак, на основании которого производится определение или классификация чего-либо; мерило оценки.

При выявлении критериев технического мышления мы опирались на определение сущности технического мышления.

Напомним, что под техническим мышлением понимается комплекс интеллектуальных процессов и их результатов, которые обеспечивают решение задач профессионально-технической деятельности. Поскольку, согласно приведенному выше, техническое мышление проявляется в способности успешно решать технические задачи, то наиболее логично в качестве критерия сформированности технического мышления выделить умение решать комплексные технические задачи различных уровней сложности. Под комплексными задачами, следуя логике нашего исследования, мы понимаем техническую задачу, для решения которой требуется владение всеми компонентами, составляющими техническое мышление. По успешности решения комплексных технических задач различной трудности, т.е. выделенному нами критерию, можно судить об уровне развития технического мышления.

Под показателем в словарях и энциклопедиях понимается то, по чему можно судить о развитии чего-нибудь. Поэтому в качестве показателей сформированности технического мышления мы выделяем уровни и их характеристики, позволяющие судить о развитии технического мышления. Они также определяют успешность решения системы комплексных заданий и оцениваются баллами.

Для разработки показателей мы обратились к широко известной таксономии категорий усвоения, выявленой коллективом американских ученых под руководством Б.Блума. Она ориентирована на оценку познавательной (когнитивной) области и эмоциональной сферы личности учащихся. При анализе познавательной области личности учащихся авторы выделяют следующие шесть категорий, которые расположенные по степени усложнения характера познавательной деятельности:

I категория - знание;

II категория - понимание;

III категория - применение;

IV категория - анализ;

V категория - синтез;

VI категория - оценка.

Опираясь на таксономию Блума, мы разработали содержание каждой из категорий в познавательной области техники, по которым можно оценивать успешность решения комплексных технических задач и сформированность технического мышления.

Знание:

- знает роль техники в развитии производства;

- имеет представление о современных достижениях техники;

- знает основные технические термины, понятия;

- знает устройство и принцип действия основных механизмов;

- знает закономерности функционирования различных механизмов;

- знает основные условные изображения, применяемые в технике;

- знает основные орудия труда, материалы.

- знает основы проектирования и конструирования;

- знает технологию обработки различных материалов;

- имеет представление о современных методах поиска и обработки информации;

Понимание:

- понимает роль техники в развитии производства;

- владеет техническими понятиями, терминами;

- умеет раскрыть сущность задачи;

- понимает назначение и принцип действия технических устройств, механизмов;

- умеет интерпретировать полученную информацию;

- понимает последствия какого-либо действия.

Применение:

- умеет применять технические знания в конкретных условиях и новых условиях;

- умеет использовать детали и орудия труда, пользоваться техническими устройствами;

- умеет мысленно преобразовывать и воспроизводить материал;

- умеет собрать механизм, конструкцию, схему, которые изображены условными знаками;

- умеет актуализировать образы по памяти, удерживать их в уме, “видеть умственным взором”;

- умеет технически грамотно оформлять проекты;

- умеет рассчитывать основные показатели по техническим предметам;