Педагогічні умови формування інженерного стилю мислення учнів технічного ліцею засобами інформатики

Размещено на http://www.allbest.ru/

Луганський державний педагогічний університет імені Тараса Шевченка

УДК 373:002:159

13.00.01 - загальна педагогіка та історія педагогіки

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата педагогічних наук

Педагогічні умови формування інженерного стилю мислення учнів технічного ліцею засобами інформатики

Чернишов Дмитро Олексійович

Луганськ - 2002

Дисертація є рукописом.

Робота виконана в Донецькому національному університеті Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: доктор педагогічних наук, професор Алфімов Валентин Миколайович, директор ліцею, завідувач кафедри управління освітою Донецького національного університету Міністерства освіти і науки України.

Офіційні опоненти:

- доктор педагогічних наук, професор Підласий Іван Павлович, завідувач кафедри філософії освіти Черкаського обласного інституту післядипломної освіти педагогічних працівників;

- кандидат педагогічних наук Порус Борис Натанович, доцент кафедри філософії і соціології освіти Луганського інституту післядипломної педагогічної освіти.

Провідна установа: Інститут педагогіки АПН України, лабораторія трудової підготовки і професійної творчості.

Захист відбудеться 26 червня 2002 р. о 900 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К.29.053.01 у Луганському державному педагогічному університеті імені Тараса Шевченка за адресою: 91011, м. Луганськ, вул. Оборонна, 2.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Луганського державного педагогічного університету імені Тараса Шевченка за адресою: 91011, м. Луганськ, вул. Оборонна, 2.

Автореферат розісланий 25 травня 2002 року

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Л.Л. Бутенко

Анотації

Чернишов Д.О. Педагогічні умови формування інженерного стилю мислення учнів технічного ліцею засобами інформатики. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата педагогічних наук зі спеціальності 13.00.01 - загальна педагогіка та історія педагогіки. - Луганський державний педагогічний університет імені Тараса Шевченка, 2002.

Дисертація присвячена дослідженню педагогічних умов формування інженерного стилю мислення в учнів технічного ліцею засобами інформатики. Проаналізовано стан проблеми в педагогічній теорії і практиці, визначені сутність і специфіка формування інженерного стилю мислення, вивчена роль інформатики у формуванні інженерного стилю мислення старшокласників.

Розроблені і досліджені педагогічні умови формування інженерного стилю мислення старшокласників технічного ліцею: організація інтегрованого процесу цілеспрямованого формування і самоформування інженерного стилю мислення на основі співробітництва викладача інформатики і старшокласників; забезпечення спрямованості змісту курсу на досягнення цілей загальноосвітньої і допрофесійної інженерної підготовки; включення учнів до системи розв'язання розташованих у раціональній послідовності тренувальних інженерно-технічних задач із використанням комп'ютера.

Ключові слова: технічний ліцей, інженерний стиль мислення, цілеспрямоване формування і самоформування, інженерна спрямованість курсу інформатики, інженерно-технічні задачі з використанням комп'ютера.

Чернышев Д.А. Педагогические условия формирования инженерного стиля мышления учащихся технического лицея средствами информатики. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата педагогических наук по специальности 13.00.01 - общая педагогика и история педагогики. - Луганский государственный педагогический университет имени Тараса Шевченко, 2002.

Диссертация посвящена исследованию педагогических условий формирования инженерного стиля мышления у учащихся технического лицея средствами информатики.

В первом разделе "Теоретические основы формирования инженерного стиля мышления учащихся технического лицея" проанализирована проблема педагогической науки и практики, рассмотрена сущность и специфика процесса формирования инженерного стиля мышления, а также состояние его формирования.

Во втором разделе "Исследование педагогических условий формирования инженерного стиля мышления учащихся технического лицея средствами информатики" рассматриваются проблемы интеграции процессов целенаправленного формирования и самоформирования инженерного стиля мышления, обеспечение инженерной направленности курса информатики, создания рациональной последовательности тренировочных инженерно-технических задач с использованием компьютера.

В работе обоснована важность инженерного стиля мышления для активного участия человека в общественной жизни, для саморазвития и самосовершенствования личности. Формирование инженерного стиля мышления учащихся технического лицея является результатом деятельности педагогов, самих учащихся, создания соответствующих педагогических условий.

Доказано, что инженерный стиль мышления формируется в условиях средних учебных заведений нового типа технического профиля начиная с простейшего уровня до творческого в процессе изучения информатики. Задачи допрофессиональной подготовки будущих инженеров в условиях лицеев технического профиля обуславливают сущность и специфику процесса формирования инженерного стиля мышления средствами информатики. Учебная дисциплина "информатика" имеет потенциальные возможности по развитию инженерного стиля мышления, поскольку направлена на формирование системно-информационного подхода к анализу окружающего мира, вообще, и мира техники, в частности.

Определена сущность интеграции целенаправленного формирования и самоформирования инженерного стиля мышления учащихся. Интеграция заключается в том, чтобы помочь учащемуся осознать происходящие в его психике процессы развития, вызвать их мотивацию, научить управлять ими, ставить цели своего общего и допрофессионального развития.

Обосновано, что процесс формирования инженерного стиля мышления учащихся может быть личностно-ориентированным если в его основу положена личностно-ориентированная ситуация. Создание личностно-ориентированных ситуаций позволяет сменить "вектор" в овладении инженерным стилем мышления от жестко регламентированного целенаправленного формирования до самоформирования.

Установлено, что система педагогической поддержки процесса формирования инженерного стиля мышления у учащихся заключается в помощи учащимся по преодолению трудностей в допрофессиональной подготовке, творческом росте и развитии потребности в умелых самостоятельных действиях по практическому использованию инженерного стиля мышления.

Разработаны педагогические условия формирования инженерного стиля мышления учащихся технического лицея: организация интегрированного процесса целенаправленного формирования и самоформирования инженерного стиля мышления на основе сотрудничества преподавателя информатики и учащихся; обеспечение направленности содержания курса информатики на достижение целей общеобразовательной и допрофессиональной подготовки; включение учащихся в систему решения расположенных в рациональной последовательности тренировочных инженерно-технических задач с использованием компьютера.

Разработан и предложен инженерно направленный курс информатики. Курс предполагает многоэтапную структуру его изучения, начиная с базовых курсов (инвариантная часть) и заканчивая профильными (фундаментальными и прикладными) (вариативная часть).

Эффективность процесса формирования инженерного стиля мышления обеспечивается рациональной последовательностью тренировочных инженерно-технических задач с учетом их характера, типа, заложенных в них потенциальных возможностей развития составляющих компонентов инженерного стиля мышления: инженерных мыслительных операций, инженерных мыслительных стратегий, инженерных мыслительных тактик.

Ключевые слова: технический лицей, инженерный стиль мышления, целенаправленное формирование и самоформирование, инженерная направленность курса информатики, инженерно-технические задачи с использованием компьютера.

Chernyshev D.A. Pedagogical conditions for forming engineering thinking style of Technical Lyceum Students by means of Computer Studies. - Manuscript.

The thesis in presented for the candidate`s degree in Pedagogics, speciality 13.00.01 - General Pedagodics and History of Pedagogics - Lugansk State Pedagogical University named after T. Shevchenko, Lugansk, 2002.

The thesis is devoted to the research of pedagogical conditions of forming engineering thinking style of Technical Lyceum Students by means of Computer Studies.

Analyzing the condition of the problem in the pedagogical theory and practice main point and specificity of forming engineering thinking style have been determined; the role of Computer Studies in forming engineering thinking style of senior pupils has been learnt.

The pedagogic conditions of forming engineering thinking style of senior pupils of Technical Lyceum have been developed and investigated: making rational sequence of training engineers and technical tasks using computer; providing engineering direction of Computer Science course in Technical Lyceum; integration proccess of self-forming and purposeful making of engineering thinking style.

Key words: Technical Lyceum, engineering thinking style, purposeful forming and self-forming, engineering direction of Computer Studies course, engineers and technical tasks using a computer.

Загальна характеристика роботи

Актуальність і ступінь дослідженості проблеми. Перехід України до нових умов господарювання потребує розкриття творчого потенціалу кожної людини в будь-якій сфері діяльності і насамперед у технічній. У свою чергу це вимагає формування інженерного мислення.

Інженерне мислення в сучасній науці розглядається як процес відображення у свідомості людини технічних процесів і об'єктів, їх моделей або природних аналогів, принципів їх побудови і роботи з використанням технічних понять і образів, оперування цими поняттями та образами (М. Шубас). Доведено, що формування інженерного стилю мислення доцільно починати вже в шкільні роки (Т. Кудрявцев, В. Моляко).

Найбільш сприятливі можливості для формування інженерного стилю мислення школярів створюють середні навчальні заклади нового типу, які покликані підготувати інтелектуальну еліту країни. Важливе місце серед них займають технічні ліцеї, специфічність призначення яких полягає в ранньому виявленні та розвитку технічних здібностей учнів, в активізації процесу формування інженерного мислення і особливо на заняттях з інформатики.

Доведено, що інформатика - це одна з фундаментальних галузей сучасного наукового знання, що забезпечує системно-інформаційний підхід до аналізу навколишнього світу. Інтегруючи свої можливості з предметами природничо-математичного і технологічного профілів, інформатика сприяє розвитку технічних здібностей та інженерного стилю мислення школярів (М. Зиновкіна).

Аналіз психолого-педагогічної літератури, дисертаційних робіт з проблеми формування інженерного стилю мислення дозволив дійти висновку, що різним її аспектам вченими приділяється значна увага.

Поняття "стиль мислення" в його узагальненому змісті найбільш повно розглянуто в роботах Ю. Сенька, Ю. Сачкова, М. Шубаса.

Психологічному аспекту формування стилю мислення школярів присвячені дослідження Л. Божович, Г. Костюка, О. Матюшкіна, С. Рубінштейна, В. Шадрикова.

Різні аспекти розвитку інженерного (технічного) мислення висвітлюються в роботах П. Атутова, О. Добриної, М. Зиновкіної, І. Калошиної, С. Комарова, Т. Кудрявцева, І. Мартинюка, В. Моляка, Л. Фаустової, Е. Чугунової.

Вивчення проблем викладання курсу інформатики, інформатизації освіти проводилися Д. Богдановою, С. Домановою, М. Жалдаком, Т. Кувалдіною, А. Кузнецовим, Л. Мікеровою, Ф. Осьманською, В. Поповим, В. Руденко.

Особливості організації педагогічного процесу в середніх навчальних закладах нового типу досліджуються в працях В. Алфімова, Т. Болотіної, Н. Двізової, Т. Дев'яткіної, Б. Мавріна, І. Медакової, В. Паламарчук, І. Переверзєва, Н. Тамарської, В. Теленика.

Проблеми інформатизації різних галузей суспільного життя вивчали закордонні учені Н. Вінер, А. Урсул, К. Черрі, К. Шеннон, У. Ешбі та інші.

Останнім часом з'явився ряд дисертаційних досліджень, у яких учені розглядають проблему професійної спрямованості навчально-виховного процесу середньої школи, серед яких С. Вершинін, П. Гращенко, В. Козлов, Л. Масленнікова, С. Омельченко, Д. Перченок, В. Сахарова, Р. Чуйко, Ю. Шуберт тощо.

Дослідження цих педагогів і психологів вносять багато цінного в розробку означеної проблеми. Водночас залишаються не розкритими питання педагогічних умов формування інженерного стилю мислення у специфічної категорії старшокласників - учнів 10-11 класів ліцеїв технічного профілю в процесі вивчення курсу інформатики. Під педагогічними умовами розуміється сукупність обставин, в яких протікає процес формування інженерного стилю мислення.

Протиріччя між потребою педагогічної практики в науковому та навчально-методичному забезпеченні процесу формування інженерного стилю мислення учнів технічного ліцею засобами інформатики, з одного боку, і відсутністю необхідних теоретичних положень, які б відповідали цій потребі в цілому, з іншого боку, дозволяє констатувати наявність проблеми. Це й обумовило вибір теми дослідження: "Педагогічні умови формування інженерного стилю мислення учнів технічного ліцею засобами інформатики".

Зв'язок роботи з науковими програмами і планами. Дисертаційну роботу виконано відповідно до тематичного плану наукових досліджень кафедри педагогіки і психології Донецького національного університету (державний реєстраційний номер ДР 01910051511) і державної програми "Творча обдарованість".

Об'єкт дослідження - процес формування інженерного стилю мислення в учнів технічного ліцею.

Предмет дослідження - педагогічні умови формування інженерного стилю мислення учнів технічного ліцею засобами інформатики.

Мета дослідження - теоретичне обгрунтування та експериментальна перевірка педагогічних умов формування інженерного стилю мислення учнів технічного ліцею засобами інформатики.

Завдання дослідження:

· визначити сутність і специфіку формування інженерного стилю мислення засобами інформатики;

· проаналізувати педагогічні умови формування інженерного стилю мислення засобами інформатики;

· розробити та експериментально перевірити інженерно спрямований курс інформатики для ліцеїв технічного профілю;

· підготувати методичні рекомендації щодо формування інженерного стилю мислення в учнів технічного ліцею засобами інформатики.

Гіпотеза дослідження: формування в учнів технічного ліцею інженерного стилю мислення засобами інформатики буде ефективним при дотриманні таких педагогічних умов:

· організації інтегрованого процесу цілеспрямованого формування і самоформування інженерного стилю мислення на основі співробітництва викладача інформатики і учнів;

· забезпечення спрямованості змісту курсу інформатики на досягнення цілей загальноосвітньої і допрофесійної інженерної підготовки;

· включення учнів у систему розв'язання раціонально послідовних тренувальних інженерно-технічних задач із використанням комп'ютера.

У дослідженні використаний комплекс методів: теоретичні методи дослідження - аналіз педагогічної, психологічної літератури з теми дослідження для розкриття теоретичної сутності поняття "інженерний стиль мислення"; метод теоретичного моделювання при визначенні сутності і специфіки процесу формування інженерного стилю мислення; методи емпіричного дослідження - педагогічний експеримент, діагностування рівня сформованості інженерного стилю мислення з метою визначення педагогічних умов, що забезпечують ефективність процесу формування інженерного стилю мислення засобами інформатики; методи математичного опрацювання кількісних показників дослідження при аналізі характеру впливу інформатики на процес формування інженерного стилю мислення в учнів технічного ліцею.

Теоретико-методологічну основу дослідження складають фундаментальні педагогічні концепції гуманізації освіти (С. Гончаренко, В. Кремень, Ю. Мальований, О. Савченко, І. Якиманська), психолого-педагогічні концепції формування інженерного стилю мислення (Т. Кудрявцев, В. Моляко, М. Шубас), психолого-педагогічні концепції комп'ютерного навчання (М. Жалдак, А. Кузнецов), концепції диференціації та індивідуалізації навчально-виховного процесу в навчальних закладах нового типу (В. Алфімов, В. Паламарчук).

Наукова новизна дослідження полягає в тому, що: вперше обґрунтовано і експериментально перевірено педагогічні умови формування інженерного стилю мислення на етапі допрофесійної підготовки; дістала подальшого розвитку розробка проблеми інтеграції процесів цілеспрямованого формування і самоформування інженерного стилю мислення школярів; удосконалено підхід до використання системи раціонально послідовних тренувальних інженерно-технічних задач щодо формування інженерного стилю мислення учнів закладів нового типу технічного профілю.

Практичне значення. Розроблена програма інженерно спрямованого курсу інформатики для ліцеїв технічного профілю. Створено методики діагностування і процесу формування інженерного стилю мислення учнів технічного ліцею засобами інформатики. Підготовлені методичні рекомендації для вчителів інформатики технічних ліцеїв щодо формування інженерного стилю мислення учнів.

Висновки і рекомендації, зроблені за результатами дослідження, впроваджені у практику роботи Донецького колежу (довідка про впровадження №76 від 02.10.2001р.), Макіївського міського ліцею (№107 від 11.10.2001р.), Маріупольського міського ліцею (№1-1/182 від 05.10.2001р.), Курахівського навчально-виховного комплексу (№156 від 09.10.2001р.), Красноармійського ліцею "Надія"(№88 від 02.10.2001р.) Донецької області; середньої спеціалізованої фізико-математичного профілю школи №1 м. Луганська, середньої спеціалізованої багатопрофільной школи №57 м. Луганська, багатопрофільного ліцею м. Луганська, ліцею м. Рубежного Луганської області (довідка про впровадження №167/1 від 14.10.2001р.); навчально-виховного комплексу "середня загальноосвітня школа I-III ступенів №10 - ліцей природничо-математичного профілю" м. Суми, обласного багатопрофільного ліцею-інтернату ім. М.І.Жужоми м. Глухова, гімназії м. Конотоп Сумської області (довідка про впровадження №179/2 від 04.10.2001р.); ліцею "Вибір", ліцею "Перспектива", школи-ліцею №70 м. Запоріжжя (довідка про впровадження №131/2 від 12.10.2001р.).

Апробація і впровадження результатів дослідження. Основні концептуальні ідеї, завдання, зміст і методика дослідження були обговорені на засіданнях кафедри педагогіки і психології Донецького національного університету, вчених рад Луганського, Запорізького, Сумського обласних інститутів післядипломної педагогічної освіти. Отримані результати були повідомлені на Міжнародній науково-практичній конференції "Гуманізація навчально-виховного процесу" (Слов'янськ, 1999), Всеукраїнських науково-практичних конференціях "Педагогічні інновації: ідеї, реалії, перспективи" (Київ, 1999), "Профорієнтація і довузівська підготовка майбутніх спеціалістів: проблеми, досвід, перспективи" (Чернігів, 1999), "Розвиток творчого потенціалу педагогів і школярів Донеччини" (Донецьк, 2000).

Авторська експериментальна програма інженерно спрямованого курсу інформатики для ліцеїв (груп) технічного профілю включена до переліку програм, підручників та навчальних посібників, рекомендованих Міністерством освіти і науки України для використання у загальноосвітніх навчальних закладах з українською мовою навчання у 2001/2002 навчальному році (лист МОНУ №1/9-251 від 09.07.2001р.)

Публікації. Основний зміст висвітлено в 9 публікаціях, надрукованих у наукових журналах, збірниках наукових праць, серед яких 5 у фахових наукових виданнях.

Структура та обсяг дисертації. Робота складається із вступу, двох розділів, висновку, списку використаної літератури (266 джерел) і 4 додатків (на 43 сторінках). Повний текст дисертації складає 179 сторінок. Дисертація містить 17 таблиць, 3 малюнки.

Основний зміст дисертації

У вступі обґрунтовується актуальність проблеми формування інженерного стилю мислення учнів технічного ліцею засобами інформатики, формулюються гіпотеза, мета і задачі дослідження. Визначаються об'єкт, предмет, методи дослідження, розкриваються наукова новизна і практична значущість роботи.

У першому розділі "Теоретичні основи формування інженерного стилю мислення учнів технічного ліцею" проаналізована проблема в педагогічній науці і практиці, розглянуті сутність і специфіка процесу формування інженерного стилю мислення, а також стан його формування.

Теоретичний аналіз психолого-педагогічної літератури показав, що сутнісною характеристикою поняття "стиль мислення" є вказівка на логіку побудови, визначення певного класу системи знань, а також опис і пояснення досліджуваних уявлень. Функціонально стиль мислення виступає як зразок, що визначає засіб наукової і фахової діяльності в певних галузях пізнання і виробництва.

Встановлено, що проблемі інженерного стилю мислення присвячене обмежене коло робіт (М. Зиновкіна, Т. Кудрявцев, М. Шубас). У загальному плані інженерний стиль мислення розглядається як детермінанта науково-технічного пізнання. Водночас не існує ще узвичаєного визначення самого поняття "інженерний стиль мислення". Ми поділяємо точки зору вчених, що під інженерним стилем мислення слід розуміти історично обумовлену категоріальну структуру науково-технічного знання, яка стає ідеальною нормою, парадигмою науково-технічного пізнання певної епохи після закріплення в базових наукових теоріях (М. Шубас).

Інженерний стиль мислення може розглядатися з двох боків. По-перше, існує загальнопрофесійний стиль мислення, властивий такому виду фахової діяльності, як інженерна. По-друге, у певну історичну епоху складається і функціонує специфічний інженерний стиль мислення, що відображає конкретно-історичну специфіку теоретичної діяльності в сфері технічних наук (кінець XVIII - кінець XIX - механічний; перша половина XX - ймовірнісний; і з другої половини XX - системотехнічний).

Своєрідність інженерного стилю мислення в загальнопрофесійному його змісті багато в чому пояснюється специфікою розв'язуваних інженерних (технічних) задач, оскільки це задачі з тим або іншим ступенем невизначеності області пошуку. І завдання інженера в цьому випадку - це щось більше, ніж знаходження одного рішення, а пошук того методу (засобу) досягнення бажаного результату, якому віддає перевагу.

Характерною рисою сучасного (системотехнічного) інженерного стилю мислення є все зростаючий масштаб використання кібернетики, інформаційних технологій, автоматики. Сучасне інженерне мислення в конкретному вираженні спрямоване на створення нових технічних та інформаційних засобів. Саме воно дозволяє зробити революцію в усьому науково-технічному знанні: змінити принципи постановки дослідницьких технічних задач і теоретичні форми вираження технознання.

Сучасний інженерний стиль мислення підпорядковується загальним принципам розвитку мислення: пояснення, простоти, відповідності і спадкоємності, зберігання, системності, динамічності наукових поглядів, проблемності або необхідності парадоксального в ході розвитку наукового знання (Р.Немов). Структура інженерного мислення визначається як трикомпонентна: науково-образно-практична (Т.Кудрявцев). З принципами і структурою сучасного інженерного стилю мислення тісно пов'язані його характеристики (дискретність, безперервність, апроксимація, статичність, синтетичність).

Інженерний стиль мислення являє собою систему форм (норм) мислення, у рамках якої здійснюється інтерпретація та узагальнення отриманих науково-технічних знань і досвіду. Це досягається шляхом виконання відповідних функцій: критичної, селективної, вербальної і прогностичної (Л. Мікешина).

Як і наукове мислення, інженерне мислення здійснює розв'язання науково-технічних задач за допомогою розумових операцій, таких як порівняння, аналіз, синтез, абстракція та узагальнення (Т. Кудрявцев, М. Шубас). Крім того, використовуються інженерні розумові стратегії (аналогізування, комбінування, реконструювання, універсальна, випадкових підстановок) і інженерні розумові тактики (інтерполяції та екстраполяції; редукції та гіперболізації; дублювання та розмноження; заміни та модернізації; конвергенції, деформації та інтеграції; базової моделі; автономізації; послідовного підключення; зміщення та перестановок; диференціації).

Визначаються основні види інженерного мислення: творчий (продуктивний) і нетворчий (репродуктивний); синтетичний і аналітичний; інтуїтивний і логічний (С. Василевський, Т. Кудрявцев, В. Моляко). Загальним критерієм визначення рівня розвитку інженерного мислення є прогресивність створюваної техніки і технології, підвищення продуктивності і якості праці. Ми згодні з В. Моляко в тому, що можна виділити чотири основних рівні інженерного мислення: найпростіший, репродуктивний, продуктивний і творчий.

В основу розробки теоретичних основ і методики процесу формування інженерного стилю мислення важливо покласти методологічний принцип розвитку, що розглядається в сучасній психологічній науці як основний засіб існування особистості, який виявляється у появі новоутворень у психологічній структурі особистості, у переході особистісної системи на новий рівень функціонування і формування нових психологічних стратегій розв'язання задач (Г. Балл, Г. Костюк, Р. Немов, С. Рубінштейн).

Як вважають представники психологічної науки, на розвиток інженерного стилю мислення людини впливають усі три види формування: стихійне, цілеспрямоване формування, самоформування (Т. Кудрявцев, В. Моляко, М. Шубас). Стихійне формування виникає під впливом випадкових зовнішніх впливів. Природно, що яким-небудь засобом обмежити або проконтролювати дію стихійних впливів на формування інженерного стилю мислення практично неможливо. Це означало б більш-менш ізолювати особистість від зовнішнього середовища життя. Задача полягає не в тому, щоб вилучити стихійне формування інженерного стилю мислення, а в тому, як впливати на цей процес і по можливості регулювати його.

Під цілеспрямованим формуванням інженерного стилю мислення розуміється його розвиток за заздалегідь спроектованою моделлю за допомогою адекватних прийомів впливу, що вимагає використання відповідних методів і прийомів.

Самоформування професійних якостей є дуже важливим для подальшого професійного розвитку учнів. Усвідомлення необхідності стимулів, поява в учнів внутрішніх мотивів і умов для такого самоформування - є одним із завдань цілеспрямованого формування інженерного стилю мислення в учнів технічного ліцею.

Усе вищевикладене дозволяє зробити висновок про те, що інженерне мислення розвивається в процесі онтогенезу, при цьому його розвиток визначається і формуванням, і дозріванням. Найбільш ефективний педагогічний вплив на особистість учнів можливий за допомогою цілеспрямованого формування. У цьому випадку здійснюється регульований вплив на процеси стихійного формування і самоформування інженерного стилю мислення учнів технічного ліцею.

Сутнісний аналіз інженерного мислення, його структури, вивчення вікових особливостей психіки старшокласників і завдань допрофесійної підготовки дозволяють визначити такі шляхи формування інженерного стилю мислення учнів технічного ліцею: розвиток мислення, спрямованого на аналіз власних дій (рефлексуюче мислення); ознайомлення учнів із характеристиками сучасного системотехнічного стилю інженерного мислення; формування в учнів знання методологічних принципів інженерного стилю мислення; забезпечення прояву учнями інженерного стилю мислення в їх навчально-пізнавальній діяльності. При цьому специфіка оволодіння інженерним стилем мислення вимагає від учнів так званого "подвійного переключення". Смисл його полягає в тому, що учні, по-перше, під керівництвом викладача повинні вміти вичленовувати зі змісту курсу інформатики і вміти зафіксувати у власній свідомості вимоги і характеристики інженерного стилю мислення. І, по-друге, перекласти їх на свою навчально-пізнавальну діяльність. Все це вимагало від нас відповідної організації навчально-пізнавальної діяльності в процесі вивчення курсу інформатики.

Проведений аналіз дозволив виявити потенційні можливості шкільного курсу інформатики щодо формування у школярів інженерного стилю мислення. У шкільному курсі інформатики як загальноосвітній галузі, сукупний предмет вивчення носить комплексний характер, що виходить за рамки прикладних завдань формування комп'ютерної грамотності. Основна його мета - забезпечити свідоме оволодіння школярами основами знань про процеси перетворення, передачу і використання інформації. Педагогічні функції інформатики визначаються специфікою її внеску щодо розв'язання завдань загальної освіти людини: формування основ наукового світогляду, розвитку мислення школярів, підготовки школярів до практичної діяльності, праці, продовження освіти (А. Верлань) .

Таке комплексне розуміння цілей навчання інформатиці у школі, пов'язане з поглибленням уявлень про загальноосвітній, світоглядний потенціал цього навчального предмета призвело до необхідності виділення кількох етапів оволодіння основами інформатики. Перший етап (I-VI класи) - пропедевтичний (первинне знайомство з комп'ютером, формування початкових елементів використання комп'ютера як засобу навчальної та самоосвітньої діяльності). Другий етап (VII-IX класи) - базовий курс (забезпечення обов'язкового загальноосвітнього мінімуму підготовки та саморозвитку з інформатики). Третій етап (X-XI класи) - курс інформатики в допрофесійній підготовці та в самовдосконаленні з урахуванням спеціалізації навчального закладу, а також вибору учнів. Якщо базовий курс інформатики націлений на формування різних типів мислення учнів, то курс допрофесійної підготовки - на формування, перш за все, основ практичного мислення певного профілю, у тому числі й інженерного.

В основі шкільного курсу інформатики лежить концепція політехнічної освіти, наукове забезпечення якої має міжпредметний характер (М. Жалдак). Аналіз структури та змісту курсу інформатики показує, що для нього характерно різноманіття, багатство міжпредметних зв'язків, особливо з навчальними дисциплінами природничо-математичного і технологічного профілів, першорядним завданням яких є формування технічного (інженерного) мислення.

Зміст курсу інформатики дає можливість для ознайомлення старшокласників з основними характеристиками сучасного (системотехнічного) інженерного стилю мислення і його методологічними принципами. Крім того, курс інформатики передбачає розв'язання за допомогою комп'ютера великої кількості різного типу прикладних задач, алгоритм вирішення яких близький до алгоритму розв'язання технічних задач.

Водночас проведений аналіз дозволив встановити обмеженість використання загальнокультурних можливостей інформатики, недостатність її впливу на духовний розвиток школярів, відсутність професійно-спрямованих програм і підручників з інформатики для навчальних закладів нового типу технічного профілю. Саме це призводить до зростання залежності реалізації потенційних можливостей шкільного курсу інформатики щодо формування інженерного стилю мислення та загальнокультурного розвитку від методичної роботи і педагогічної позиції викладачів інформатики, що об'єктивно не може гарантувати використнання цих можливостей.

У другому розділі "Дослідження педагогічних умов формування інженерного стилю мислення учнів технічного ліцею засобами інформатики" розглядаються проблеми інтеграції процесів цілеспрямованого формування і самоформування інженерного стилю мислення, забезпечення інженерної спрямованості курсу інформатики, створення раціональної послідовності тренувальних інженерно-технічних задач з використанням комп'ютера.

З метою удосконалення системи роботи з учнями технічного ліцею щодо формування в них інженерного стилю мислення засобами інформатики на основі теоретичних досліджень і аналізу практики були розроблені теоретичні, методичні та організаційні заходи, які були необхідні для створення організованого, цілеспрямованого педагогічного впливу на формування особистості із заданими якостями. В основу системи експериментальної роботи було покладено принципи послідовного і збалансованого розвитку структурних компонентів інженерного стилю мислення, комплексного використання специфічних засобів інформатики як однієї з фундаментальних галузей наукового знання, що формує системно-інформаційний підхід до аналізу навколишнього світу. Все це дозволило визначити такі педагогічні умови (чинники), що забезпечують високу ефективність процесу формування інженерного стилю мислення в учнів технічного ліцею: інтеграція процесів цілеспрямованого формування і самоформування інженерного стилю мислення; створення інженерно спрямованого курсу інформатики; забезпечення раціональної послідовності тренувальних інженерно-технічних задач із використанням комп'ютера.

Передача учням технічного ліцею пріоритету самоформування інженерного стилю мислення передбачає використання особистісно-орієнтованого підходу, а також рівневої стратегії щодо відбору змісту і форм вивчення курсу інформатики.

Під особистісно-орієнтованим навчанням розуміється таке навчання, де в центрі ставиться особистість учня, його самобутність і самоцінність; суб'єктний досвід кожного спочатку розкривається, а потім погоджується зі змістом та методикою навчання курсу інформатики.

Процес формування інженерного стилю мислення може бути особистісно-орієнтованим, якщо в його основу покладена особистісно-орієнтована ситуація. Особистісно-орієнтована ситуація - це така ситуація, коли від учня вимагається прояв особистісних функцій (Е. Бондаревська). Тобто учень технічного ліцею повинен: шукати особистий сенс у запропонованій системі цілеспрямованого формування інженерного стилю мислення; думати про себе в запропонованій системі цілеспрямованого формування інженерного стилю мислення; будувати образ і модель своєї діяльності щодо самоформування інженерного стилю мислення; визначати творчий аспект у цілеспрямованому формуванні і самоформуванні інженерного стилю мислення; давати критичну оцінку всім чинникам (зовнішнім і внутрішнім), що впливають на процес формування інженерного стилю мислення і процес початкової професійної підготовки.

Умовно всі особистісно-орієнтовані ситуації в процесі формування інженерного стилю мислення розподіляються на три групи: діагностико-прогностичні, навчальні, самоосвітні. Створення особистісно-орієнтованих ситуацій дозволяє змінити "вектор" в оволодінні інженерним стилем мислення учнів технічного ліцею в процесі вивчення інформатики: від жорстко регламентованого цілеспрямованого формування до самоформування як індивідуальної діяльності учнів, її корекції і педагогічної підтримки.

Сутність стратегії цілеспрямованого формування полягає в активізації самоосвітньої діяльності учнів технічного ліцею за рахунок залучення змісту та форм формування інженерного стилю мислення, які здатні виконувати стимулюючу і розвиваючу функції.

Зміст цілеспрямованого формування інженерного стилю мислення включає систему знань, практичних умінь і навичок, якими необхідно опанувати учням технічного ліцею в процесі їх допрофесійної підготовки. Були визначені три критерії ефективного змісту цілеспрямованого формування інженерного стилю мислення (обсяг, глибина, складність) і чотири рівні їх реалізації (базовий, просунутий, поглиблений, творчо-пошуковий).

Форми цілеспрямованого формування інженерного стилю мислення в учнів технічного ліцею - цілеспрямована, чітко організована, змістовно насичена і методично забезпечена система пізнавального і виховного спілкування, взаємодії педагогів і учнів як рівноправних суб'єктів педагогічного процесу. Існує три групи форм: навчально-планові, спеціальні, позапланово-позаурочні. До навчально-планових відносять уроки активного навчання, проблемну лекцію, практичну роботу, творчий семінар, наукову дискусію. У групу спеціальних - лабораторні роботи на уроках, цільові заходи інженерної спрямованості, зустрічі-консультації з представниками інженерної і комп'ютерної справи. Позапланово-позаурочні форми включають чотири підгрупи: ті, що посилюють міжпредметні зв'язки з навчальними дисциплінами природничо-математичного і технологічного профілю (вечори, дискусії, бінарні додаткові заняття "Фізика і комп'ютер", "Інформатика в інженерній справі", "Комп'ютер в інженерних і економічних розрахунках"); ті, що посилюють практичну спрямованість вивчення інформатики (консультації-практикуми, розв'язання прикладних задач інженерного характеру, навчальний семінар користувацького типу); ті, що проведені за методикою колективної творчої справи (ярмарок комп'ютерних ідей, фестиваль інженерної майстерності, клуб майбутніх інженерів); ті, що об'єднують традиційні навчальні форми із дозвіллям (вечори цікавої інженерії і цікавої інформатики, презентації інженерних знахідок, творчий портрет інженера).

В основу експериментальної діяльності була покладена ідея педагогічної підтримки учня в процесі його початкової фахової підготовки. Система педагогічної підтримки - багатоетапна діяльність викладача інформатики щодо надання превентивної або оперативної допомоги учням з вирішення власних проблем, пов'язаних із формуванням інженерного стилю мислення. Педагогічна підтримка спрямована на урахування неординарної особистості, підтримку і розвиток її суб`єктності (тобто здатності до самостійності, до саморозвитку, до проектування своєї майбутньої інженерної діяльності). Зміст системи педагогічної підтримки процесу формування інженерного стилю мислення в учнів полягає в допомозі перебороти труднощі початкової фахової підготовки, творчого росту, зорієнтуватися в реальних і потенційних можливостях і здібностях, а також у розвитку потреби у вдалих самостійних діях щодо практичного використання інженерного стилю мислення. Педагогічна підтримка учнів у процесі формування в них інженерного стилю мислення здійснюється за трьома етапами: підготовчий (діагностико-прогностичний), основний (сумісно-діяльнісний), заключний (аналітико-коригуючий).

Створення інженерно спрямованого курсу інформатики здійснювалося на основі розробленої А. Кузнецовим ідеї інтеграції політехнічного і профільного підходів до навчання інформатики. Тому в інженерно спрямованому курсі інформатики були визначені дві взаємодоповнюючі одна одну цілі: загальноосвітньої підготовки, що реалізує в першу чергу політехнічний підхід до навчання; допрофесійної підготовки, спрямованої на реалізацію профільного підходу до навчання.

Формування структури та змісту інженерно спрямованого курсу інформатики ми здійснювали на підставі тенденціі навчання інформатиці в школі - перехід від навчання основ інформатики тільки у старших класах школи до багатоетапної структури вивчення цієї дисципліни. Відповідно до даної тенденції використовуються два види диференціації змісту навчання інформатиці: профільна - за предметом вивчення (у нашому випадку - технічний профіль навчального закладу нового типу) і рівнева - залежно від рівня глибини викладання і складності навчального матеріалу. Тому зміст і логіка вивчення інженерно спрямованого курсу інформатики визначалися сполученням базових курсів "Основи інформатики та обчислювальної техніки" і "Нові інформаційні технології" (інваріантна частина навчального плану) і декількох спеціальних профільних курсів різного типу і тематики (варіативна частина навчального плану). Визначення профільних курсів здійснюється виходячи з того факту, що в інформатиці має місце більш чіткий, ніж в інших навчальних дисциплінах, розподіл змісту на два основні компоненти - знання і засоби діяльності. За основу було взято виділені А. Кузнецовим два принципи диференціації спеціальних профільних курсів: за критерієм фундаментальних і критерієм прикладних (користувацьких - в інформатиці). інженерний мислення старшокласник інформатика

Головну педагогічну функцію фундаментальних курсів було визначено як формування наукового світогляду та інженерного (технічного) мислення майбутнього спеціаліста в галузі техніки ("Комп'ютерне моделювання" і "Методи наближених обчислень"). Для прикладних (користувацьких) профільних курсів - підготовка майбутніх інженерів до практичної інженерно-технічної діяльності, до праці на сучасному виробництві ("Комп'ютер в інженерних і економічних розрахунках" і "Інженерна комп'ютерна графіка").

Логіка вивчення курсів інваріантної частини навчального плану будувалася послідовно - спочатку базовий курс "Основи інформатики та обчислювальної техніки", потім базовий курс користувача "Нові інформаційні технології"; варіативної частини - спочатку фундаментальні, потім прикладні (користувацькі) профільні курси.

Таким чином, інженерна спрямованість курсу інформатики забезпечувалася за рахунок перерозподілу акцентів у традиційному шкільному курсі інформатики і додавання до нього нових елементів (профільних курсів різних типів і тематики).

Інженерне (технічне) мислення формується і розвивається в основному в процесі розв'язання виробничо-технічних задач (Т. Кудрявцев). До них відносяться інженерно-технічні задачі, що розкривають не тільки власне технічний аспект діяльності інженера, а й соціально-економічний, управлінсько-організаційний та інші. Такий підхід знайшов повний відбиток у структурі та змісті розробленого нами інженерно спрямованого курсу, особливо в тематиці профільних спецкурсів. Іншими словами, інженерно-технічні задачі використовувалися як навчальні (тренувальні) з метою підготовки майбутніх інженерів до розв'язання дійсних виробничо-технічних задач.

При застосуванні тренувальних інженерно-технічних задач із використанням комп'ютера у формуванні інженерного стилю мислення майбутніх спеціалістів в галузі техніки, першочергове значення було надане забезпеченню раціональної послідовності їх розв'язання в залежності від властивого їм характеру і типу. Загальна логіка забезпечення раціональної послідовності тренувальних інженерно-технічних задач із використання комп'ютера була такою:

· використання повного асортименту тренувальних задач, починаючи від відтворюючих і реконструктивно-варіативних до частково-пошукових і творчих;

· розподіл тренувальних задач за зростанням рівня розумової активності від проблем, що не потребують виділення підпроблем, до проблем з численністю шляхів розв'язання;

· поступове збільшення потенційних можливостей задач різного характеру і типу щодо розвитку складових компонентів інженерного стилю мислення;

· зміна співвідношення груп задач репродуктивного і творчого характерів протягом усього періоду вивчення інженерно спрямованого курсу інформатики по лінії зменшення ролі групи репродуктивних і зростання творчих.

Дослідження показало, що раціональна послідовність формування в учнів уміння ставити і розв'язувати інженерні задачі з використанням комп'ютера полягає у прямуванні від простого до складного. Задачею першого (початкового) етапу було навчання учнів цілеспрямовано аналізувати об'єкти інженерно-технічної творчості, визначаючи їх функціональне призначення, виділяючи головні і другорядні ознаки. Другий етап використовувався для формування в учнів уміння виконувати інженерно-технічні задачі, підготовлені викладачем курсу інформатики. На третьому етапі першочергова увага зверталась на навчання учнів умінню самим ставити і розв'язувати власні інженерно-технічні задачі. Четвертий етап припускав самостійну постановку і розв'язання учнями інженерно-технічних задач шляхом комп'ютерного моделювання. При цьому забезпечення раціональної послідовності процесу розв'язання інженерно-технічної задачі дозволяло оптимально розподілити акценти формування складових компонентів інженерного стилю мислення в залежності від циклу розв'язання задачі: пріоритет розвитку інженерних розумових операцій - у циклі розуміння умови задачі; пріоритет розвитку інженерних розумових стратегій - у циклі формування проекту розв'язання задачі; пріоритет розвитку інженерних розумових тактик - у циклі попереднього розв'язання.

Аналіз конкретного варіанту розв'язання інженерно-технічної задачі з використанням комп'ютера показав, що процес формування складових компонентів інженерного стилю мислення буде більш ефективним, якщо загальна логіка розв'язання задачі включає: постановку задачі (формулювання мети); визначення вхідної і вихідної інформації (виділення істотної інформації, її класифікація на аргументи і результати); вибір алгоритму; теоретичний аналіз і побудова абстрактної моделі (тобто визначення структури інформації, форм її пред'явлення); формалізацію задачі (опис структур даних формальною мовою); логічний аналіз; опис розв'язання задачі (запис послідовності перетворень для одержання з вхідних аргументів вихідних результатів); інтерпретація проміжних результатів (аналіз результатів для прийняття рішення про досягнення поставленої мети, аналіз нових перспектив).

Проведене дослідження дозволило встановити, що інженерний стиль мислення учня технічного ліцею розвивається не тільки під впливом пануючого у навчальному закладі середовища, але й у залежності від досвіду, потреб, інтересів і здібностей школярів. Тому педагогічний процес, як передачу майбутньому інженерові знань і освоєння ним курсу інформатики, треба розглядати у вигляді двох взаємозалежних і взаємодоповнюючих частин - зовнішньої і внутрішньої. Зовнішня частина являє собою цілеспрямований вплив засобами інформатики, його психолого-педагогічне забезпечення, взаємодію з учнями як з об'єктами. Внутрішня частина - це вже психічна діяльність учня як суб'єкта навчання, що відбувається на внутрішньо-особистісному рівні і являє собою сприйняття, певну переробку і засвоєння майбутнім інженером зовнішніх впливів та перетворення їх у свої якості. Причому інтерпретація цих впливів, їх оцінка, рішення про їх зберігання, перетворення у свої якості і застосування їх у діяльності, взагалі, і у сфері інженерної справи, зокрема. Це і є інтеграція процесів цілеспрямованого формування інженерного стилю мислення майбутніх інженерів і самоформування.

Після завершення формуючого експерименту нами було проведено заключне діагностичне дослідження з метою визначення рівня сформованості інженерного стилю мислення в учнів експериментальної і контрольної груп ліцеїв технічного профілю. Процедура його проведення була такою як на етапі констатуючого експерименту. Рівні сформованості інженерного стилю мислення учнів технічного ліцею (творчий, продуктивний, репродуктивний, найпростіший) ми визначали за такими критеріями: ступінь усвідомлення операцій та прийомів інженерного мислення; ступінь оволодіння ними; ступінь уміння здійснювати перенесення операцій та прийомів, які опановуються під час вивчення інформатики, в реальну технічну творчу діяльність.

Доведено, що високий рівень сформованості інженерного стилю мислення стимулює загальний та культурний розвиток учнів технічного ліцею, оскільки у цьому випадку здійснюється взаємоперенесення розумових операцій, стратегій і тактик з однієї предметної області в інші. Учні експериментальних груп проявляють більш високу пізнавальну активність, технічну творчість, здатність до самореалізації та самовдосконалення.

Екпериментальні дані свідчать про те, що серед учнів експериментальної групи, які мають творчий рівень сформованості інженерного стилю мислення, майже в три рази перевищує кількість учнів із найпростішим рівнем розвитку цієї якості (19.6% наприкінці і 6.6% на початку експерименту в групах з випускників 9-х класів; відповідно 20.2% і 6.1% у групах із випускників ІІ-х курсів). На етапі констатуючого експерименту співвідношення показників цих груп учнів було один до п'яти на користь останніх (відповідно 5.8% і 30.7%; 6.4% і 27.9%).

Порівняння результатів діагностування рівня розвитку інженерного мислення учнів експериментальної і контрольної груп дозволяє відзначити, що кількість учнів експериментальної групи, які мають творчий рівень розвитку інженерного мислення, на половину більше, ніж в учнів контрольної групи (19.6% і 11.3%; 20.2% і 12.0%). Кількість учнів експериментальної групи з найпростішим рівнем сформованості інженерного мислення нижче на половину порівнянна з контрольною групою (6.6% і 12.6%; 6.1% і 11.8%), у той час як до проведення формуючого експерименту показники були приблизно однакові.

Значним є і той факт, що в обох групах (експериментальній і контрольній) на етапі констатуючого експерименту найбільші показники сформованості інженерного мислення мали репродуктивний і найпростіший рівні, при провідній позиції першого. Наприкінці формуючого експерименту провідну позицію в експериментальній групі вже займали творчий і продуктивний рівні, при провідній позиції творчого, у той час як у контрольній групі провідну позицію займав репродуктивний рівень.

Аналіз даних, що характеризують масштаб застосування інженерного стилю мислення, також переконує в ефективності запропонованої нами системи формування інженерного стилю мислення. В експериментальній групі учні віддавали перевагу наміру розв'язувати інженерно-технічні задачі на рівні систем (37.2% у вчорашніх дев'ятикласників і 37.6% у вчорашніх другокурсників) і блоків (відповідно 40.8% і 40.2%). В учнів контрольних груп найбільшою перевагою користувалися інженерно-технічні задачі на рівні блока (відповідно 34.0% і 34.8%) і елементів (43.6% і 43.0%). Але якщо в експериментальній групі провідну позицію займали задачі на рівні блока, то в експериментальній - елемента. При цьому показники на етапі констатуючого експерименту в учнів обох груп (експериментальної і контрольної) були на рівні блока та елемента при провідній позиції останнього. Ми бачимо, що проведена нами робота дозволила майбутнім інженерам успішніше справлятися з більш складними і масштабними інженерно-технічними задачами.

Порівняння результатів розв'язання контрольних інженерно-технічних задач учнями експериментальної і контрольної груп до і після проведення формуючого експерименту показало ріст рівня сформованості інженерного стилю мислення в учнів ліцеїв технічного профілю. Це дозволяє говорити про ефективність розробленої системи педагогічних умов формування інженерного стилю мислення засобами інформатики.

Результати дисертаційного дослідження дозволяють зробити такі висновки:

1. Актуальність дослідження зумовлена важливістю інженерного стилю мислення для активної участі людини в суспільному житті, для саморозвитку і самовдосконалення особистості, а також недостатньою практичною розробленістю та слабкою теоретичною обґрунтованістю процесу його формування на етапі допрофесійної підготовки в закладах нового типу технічного профілю. Формування інженерного стилю мислення учнів технічного ліцею є результатом діяльності викладачів, самих учнів, створення відповідних педагогічних умов.

...