Методологические основы формирования структуры и содержания геометро-графического образования в техническом вузе в условиях интеграции с общеинженерными и специальными дисциплинами

Размещено на http://www.allbest.ru/

Специальность 13.00.08 - теория и методика профессионального образования

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени доктора

педагогических наук

Методологические основы формирования структуры и содержания геометро-графического образования в техническом вузе в условиях интеграции с общеинженерными и специальными дисциплинами

Шангина Елена Игоревна

Москва 2010

Работа выполнена на кафедре инженерной графики инженерно-экономического факультета ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет» и на кафедре графики автомобильного факультета ГОУ ВПО «Московский государственный индустриальный университет»

Научный консультант

Заслуженный работник высшей школы РФ, Заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор ЯКУНИН Вячеслав Иванович

Официальные оппоненты

доктор педагогических наук, профессор Катханова Юлия Федоровна

доктор педагогических наук, профессор Чекмарев Альберт Анатольевич

доктор педагогических наук, профессор Анисимова Людмила Николаевна

Ведущая организация Московский государственный университет пищевых производств

Защита состоится на заседании диссертационного совета Д 212.154.03 при Московском педагогическом государственном университете по адресу: 119571, Москва, проспект Вернадского, д. 88, ауд. № 551.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Московский педагогический государственный университет» по адресу: 119992, Москва, Малая Пироговская, д. 1.

Ученый секретарь диссертационного совета К.В. Макарова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

графический дисциплина подготовка студент

Актуальность исследования. Современные потребности повышения качества российского высшего технического образования ставят перед педагогической наукой задачу определить источники и направления реформирования высшего профессионального образования. Ускоренно развивающиеся процессы информатизации и интеграции различных сфер деятельности, рост информационных потоков и инноваций в области производства и образования обусловливают необходимость постоянного обновления знаний выпускников и повышения качества их подготовки. Динамичность общественного развития предполагает, что профессиональная деятельность человека не предопределена на весь период его профессиональной карьеры и предусматривает необходимость процесса постоянного повышения своей профессиональной компетентности. Формирование современной профессиональной компетентности становится одной из основных функций всего процесса подготовки будущих инженеров. Все это вызывает необходимость дальнейшего совершенствования содержания образования и повышения качества образовательного процесса в высшей профессиональной технической школе на основе интеграции образования, науки и производства.

Проблема интеграции имеет принципиальное значение как для развития научных основ педагогики, так и для практической деятельности преподавателей; она связана с проблемой отбора и структурирования содержания образования, узловыми вопросами которой являются выделение структурных элементов содержания образования и определение системообразующих связей между ними, что подтверждается сквозным значением этих вопросов в истории развития педагогических теорий, в процессе становления высшей профессиональной школы, а также тенденциями научных исследований в педагогике на современном этапе.

Одним из концептуальных положений обновления содержания ВПО в XXI веке становится компетентностный подход, применение которого ведет к новому видению самого содержания образования, его методов и технологий. Одной из основных единиц обновления содержания образования выступает понятие компетентности (интегративное свойство личности, обусловленное совокупностью качеств личности студента - знаний, умений, навыков, опыта, способностей, ценностно-смысловых ориентаций, которые обеспечивают и усиливают его готовность к работе по специальности), характеристика ее видов и состава.

Интеграция наук имеет принципиальное значение как для процесса формирования профессиональной компетентности будущих инженеров, так и для последующей профессиональной деятельности. Большинство студентов инженерных вузов пока не осознают необходимости изучения общепрофессиональных дисциплин, в число которых входят геометро-графические дисциплины, и, прежде всего, начертательная геометрия и инженерная графика, являющиеся базой для геометро-графической подготовки специалистов в техническом вузе. Геометро-графические дисциплины предназначены, по самой своей сути, обеспечивать преподавание целого ряда курсов в техническом вузе, поскольку интеллектуальная деятельность инженера обусловливает оперирование геометро-графическими визуальными образами. Существующие формы и методы преподавания геометро-графических дисциплин обособлены от общеинженерных и специальных дисциплин и ориентируют на решение проблем, связанных с проектно-чертежной деятельностью, не придавая значения развитию у студентов способности к геометро-графическому моделированию. В результате изолированного изучения начертательной геометрии и инженерной графики от общеинженерных и специальных дисциплин у студентов слабо формируются компетентности, позволяющие им правильно ориентироваться в практических заданиях, применять знания для решения прикладных задач, связанных с будущей специальностью. Студенты не умеют переносить знания, полученные при изучении этой комплексной дисциплины (начертательной геометрии и инженерной графики), для объяснения процессов и явлений, изучаемых в других дисциплинах. Все это отрицательно сказывается на эффективности процесса обучения в целом, и геометро-графическим дисциплинам в частности. Осознание же студентами значимости изучаемых дисциплин в их взаимосвязи и взаимодействии, что необходимо для глубокого научного познания и теоретического осмысления различных явлений и процессов, определяется междисциплинарными компетентностями. Именно формирование междисциплинарных компетентностей - способности к синтезу научных знаний, комплексному рассмотрению всех объектов и явлений в их взаимодействии и развитии, обеспечивает последующую эффективную профессиональную деятельность инженеров с учетом быстрого изменения содержания труда и обновления прикладных задач. В таких условиях учебные планы должны базироваться на интеграции образования, науки и производства.

В современных условиях роль геометро-графической подготовки существенно расширяется. Инвариантной относительно предметного содержания функцией интеллектуальной деятельности технического специалиста является оперирование геометрическими визуальными образами (графиками, схемами и геометро-графическими моделями объектов), что ставит изучение цикла геометро-графических дисциплин на особое место. Бурное развитие информационных технологий во всех сферах общественной деятельности, позволяющие быстро и точно визуализировать воспринимаемую информацию, предъявляет возросшие требования к визуально-образным навыкам. Это связано с тем, что визуальная информация (в том числе, получаемая посредством информационных технологий) повышает информационную емкость восприятия современного выпускника, обеспечивает его интерактивное взаимодействие с моделью, ориентирует его на преобразование абстрактно-логической информации в визуально-образную, позволяя упростить процесс решения инженерных задач, тем самым, обеспечивая интеграцию общеинженерных и специальных дисциплин. Преимущество получают те специалисты, мышление которых способно к синтезу образного и рационального. Развитию способности к такому синтезу в значительной мере способствует овладение методами геометрического моделирования объектов и процессов. Более того, глубокое овладение специалистом методами и приемами геометро-графического моделирования, проявляющееся в умении строить полную цепочку использования компьютера (реальная ситуация, алгоритм, визуализация геометро-графической модели, анализ результатов), отражает суть междисциплинарного содержания образования, обеспечивающего естественную интеграцию дисциплин. Подчеркнем, что модели, основанные на геометро-графических методах (с возможностью визуализации модели) нередко оказываются на практике более эффективными, нежели чисто аналитические модели. Поэтому освоение теории геометрического моделирования (с компьютерной визуализацией) нужно рассматривать не в узком смысле геометро-графической подготовки, а как самоценный компонент геометро-графического образования.

Следует отметить группу проблем, порожденных постоянным расширением спектра направлений профессиональной деятельности инженера, связанных с современным уровнем развития науки. В них ярко выражена интеграция общественных, естественнонаучных и технических знаний, специфика которых уже не позволяет в процессе обучения использовать имеющиеся методические наработки в готовом виде. В частности, учебник, по-прежнему выступающий как основной инструмент методического обеспечения и источник знаний, должен иметь не только обучающий, но и развивающий характер, тем самым, помогая студенту, на основе ранее усвоенных знаний, формировать новые знания, которые в дальнейшем войдут в интеллектуальный аппарат личности и применимы в процессе самостоятельных поисков и открытий.

Отмеченные проблемы объективно порождены процессами, происходящими на современном этапе развития общества. Необходимо отметить заметную в последние десятилетия тенденцию сокращения объема аудиторных часов вообще и в частности, отводимых на изучение курса начертательной геометрии и инженерной графики, и увеличения удельного веса самостоятельной работы студентов, в целом. Эта тенденция имеет как объективные, так и субъективные причины, основными из которых являются:

- мнение о начертательной геометрии как обеспечивающей дисциплины лишь курса черчения нередко дает основание считать ее значение в области образования постепенно снижающимся в связи с широким внедрением компьютерной графики в учебный процесс и инженерную практику;

- представление, что геометро-графические методы решения задач, изучаемые в традиционном курсе начертательной геометрии, служат лишь развитию пространственного мышления студентов;

- начертательная геометрия могла быть обеспечивающей дисциплиной при изучении ряда спецкурсов или разделов по математическому моделированию объектов и процессов, но искусственный отрыв НГ от смежных математических дисциплин и отнесение ее к общеинженерным дисциплинам лишает ее этой возможности;

- техническая замена инструментов черчения и чрезмерное увлечение информационно-технологической составляющей начертательной геометрии - компьютерной графикой, не способствуют формированию творческой мысли современного инженера, что, в свою очередь, отрицательно влияет на интеллектуальное развитие будущих выпускников.

Эти современные суждения не соответствуют существующей сегодня практике обучения геометро-графическим дисциплинам, в массе своей ориентированной на узкоспециализированную подготовку специалистов. Для преодоления этого несоответствия требуется разработка новых подходов к организации учебно-познавательной деятельности студентов, способной создать условия для повышения качества обучения, развития профессиональных качеств личности, ее творческих способностей, самостоятельности и активности.

Одним из таких подходов является междисциплинарный подход, базирующийся на интеграции дисциплин, обеспечивающий систематизацию, обобщение и уплотнение знаний на основе междисциплинарных связей, что способствует повышению научного уровня знаний будущего инженера, развитию у него теоретического мышления и умения использовать знания из различных научных областей при решении инженерных задач. Интеграция дисциплин является в настоящее время определяющим фактором, способным оказывать влияние на обновление содержания образования и выступает в двух ипостасях: как цель обучения - создание у студентов целостного представления об окружающем мире; как средство обучения - нахождение общей платформы сближения дисциплинарных знаний.

Анализ и оценка исходных фактов привели к основной идее и концепции исследования, обусловленных тем, что необходим пересмотр принципов формирования системы представлений о начертательной геометрии, (составляющей ядро геометро-графического образования и обеспечивающей освоение теоретических основ инженерной и компьютерной графики), реорганизовав эту дисциплину из сугубо прикладной, обеспечивающей чертежно-проектную деятельность, в дисциплину, развивающую у студентов способности к геометрическому моделированию, формируя междисциплинарные компетентности. При этом, начертательная геометрия в соответствии с общепринятой системой представлений должна определяться как раздел математики, являющейся базовой частью теории геометрического моделирования пространственных форм различной размерности и различной структуры. Основная идея исследования определила постановку задачи по разработке концепции формирования структуры и содержания геометро-графического образования в техническом вузе в условиях интеграции с общеинженерными и специальными дисциплинами. Её сущность заключается в совершенствовании процесса обучения геометро-графическим дисциплинам во втузе как целостной системы обучения на основе междисциплинарного подхода и соответствующего ему принципа интеграции дисциплин, обеспечивающего эффективное профессиональное становление будущего специалиста. Системообразующим фактором интеграции выступает геометро-графическая модель, обеспечивающая формирование междисциплинарных компетентностей у выпускников и акцентирование развития у них визуально-образного мышления.

Анализ состояния проблемы формирования содержания геометро-графического образования позволил выявить противоречия:

·--социально-педагогического уровня - между возросшей потребностью общества в профессионально-мобильных специалистах широкого профиля, теоретически и практически подготовленных к работе на современном промышленном производстве, и реальным содержанием геометро-графического образования в системе высшего профессионального образования, ориентированного на узкоспециализированную подготовку специалистов;

·--методологического уровня - между задачей формирования целостного индивидуального научного знания студента, обусловленного объективной необходимостью приобщения геометро-графических методов моделирования к исследованию производственных процессов и явлений и узкопредметной направленностью геометро-графического образования, выражающейся в совершенствовании знаний, умений и навыков, не всегда ориентированных на развитие социальной мобильности, личностного потенциала, способности к решению проблем собственного жизненного и профессионального развития;

·--научно-теоретического уровня - между междисциплинарной ролью геометро-графических знаний в профессиональной деятельности конкурентоспособного специалиста и отсутствием в технических вузах такой системы обучения и воспитания, которая демонстрировала бы эту роль и учила эффективному применению геометро-графических методов в их профессиональной и общественной жизни;

·--научно-методического уровня - между потребностью в совершенствовании содержания геометро-графического технического образования, обусловленной ростом использования геометро-графических методов в производственной сфере; все возрастающим объемом информации и недостаточным уровнем его научно-методического обеспечения в педагогической науке и практике.

Приходится констатировать, что в настоящее время отечественное геометро-графическое образование студентов переживает кризис. Традиционно сложившаяся система преподавания геометро-графических дисциплин в целом (и начертательной геометрии в частности) не учитывает современного уровня развития общества, характеризующегося интенсивной разработкой новых направлений, подходов, идей во всех сферах человеческой деятельности, и не перерастает в полноценное геометро-графическое образование. Таким образом, имеется настоятельная необходимость разработки современного подхода к формированию структуры и содержания геометро-графического образования.

Проблема исследования: определение теоретико-методологических принципов формирования структуры и содержания геометро-графического образования в техническом вузе, обеспечивающего научно-обоснованную интеграцию дисциплин в подготовке инженеров и отвечающего требованиям формирующейся в инженерной и научной деятельности идеологии геометрического моделирования в соответствии с возникающим на ее основе междисциплинарным подходом к решению профессиональных задач.

Методологическая и методическая актуальность проблемы, ее социальная значимость и ее недостаточная теоретическая и практическая разработанность обусловили выбор темы данного исследования: «Методологические основы формирования структуры и содержания геометро-графического образования в техническом вузе в условиях интеграции с общеинженерными и специальными дисциплинами».

Цель исследования: изучить содержательно-технологические основы, механизмы интеграции дисциплин в техническом вузе; разработать теоретическую концепцию, создать модель интегративного образовательного процесса на примере изучения особенностей геометро-графических и смежных специально-технических дисциплин и определить содержание современного геометро-графического образования в техническом университете.

Объект исследования: общенаучная и профессиональная подготовка студентов технического вуза в сфере геометро-графического образования.

Предмет исследования: методологическое и научно-методическое обеспечение геометро-графического образования в условиях интеграции с общеинженерными и специальными дисциплинами технического вуза.

Гипотеза исследования: эффективная реализация процесса формирования структуры и содержания геометро-графического образования в техническом вузе повысит качество образования при условии, если:

·--одной из главных целей геометро-графического образования в техническом вузе станет создание педагогических условий для реализации междисциплинарного подхода;

·--теория геометрического моделирования является методологической базой учебной дисциплины в техническом вузе, необходимой для формирования у студентов представлений о современной начертательной геометрии как о науке со своей внутренней логикой, обеспечивающей моделирование объектов, процессов и явлений различной размерности и различной структуры;

·--процесс реализации прикладной направленности геометро-графического курса будет осуществляться через освоение и выбор методов геометро-графического моделирования к решению прикладных задач, которые позволят предоставить обучаемым варианты геометро-графических образовательных траекторий, учитывающих специфику будущей специальности;

·--в процессе формирования содержания геометро-графического образования исходить из того, что геометро-графическое моделирование является основой для развития визуально-образного мышления, позволяющее формировать и развивать на высоком уровне интеллектуальные умения как познавательной, так и профессиональной направленности;

·--в системе профессиональной подготовки специалистов технического вуза будут выявлены и реализованы принципы построения геометро-графического образования на основе междисциплинарного подхода;

·--отбор содержания предметного материала, форм и методов обучения геометро-графическим дисциплинам будет отражать особенности инженерной деятельности, специфику выбранной специальности при использовании инженерно-геометрических задач в качестве основного средства.

Исходя из поставленной цели, выдвинутой гипотезы, а также в соответствии с объектом и предметом исследования были поставлены следующие задачи:

1. Выявить тенденции развития геометро-графического образования, обосновать сущность междисциплинарного подхода к геометро-графическому образованию в техническом университете, включающего фундаментальную и вариативную составляющих, объединение которых представляет междисциплинарную составляющую содержания ГГО.

2. Провести диагностирование и анализ причин, обусловливающих низкое качество существующей геометро-графической подготовки студентов в техническом вузе; определить пути их преодоления при переходе к геометро-графическому образованию; установить и обосновать необходимость интеграции во взаимодействии различных дисциплин.

3. Разработать и обосновать основные принципы и педагогические условия реализации междисциплинарного подхода к ГГО в высшем профессиональном техническом образовании.

4. Выявить специфику содержания ГГО, отражающего современные достижения науки, для подготовки специалистов технических направлений на основе междисциплинарного подхода.

5. Разработать теоретическую концепцию методики обучения ТГМ в вузе, реализующей междисциплинарный подход, в том числе разработка и конструирование модели специалистов технических направлений с учетом развития инженерной деятельности, адекватной современным требованиям к уровню общей и профессиональной подготовки выпускников, а также гармонически сочетающей личностные и профессиональные характеристики.

6. Разработать методическое обеспечение ТГМ: а) анализ особенностей методики обучения и разработка инвариантной части содержания профильного обучения ТГМ; б) классификация существующих задач ТГМ по формированию междисциплинарных компетентностей; в) разработка вариативной составляющей обучения, направленной на развитие междисциплинарных компетентностей в сфере ГГО.

7. Практически реализовать обучение ТГМ в техническом вузе с экспериментальной проверкой разработанных теоретических положений.

Теоретико-методологическая база исследования:

- исследования по философии высшего образования и методологии педагогической науки (Ю.К. Бабанский, Б.С. Гершунский, В.В.Краевский, И.Я. Лернер, Б.Т. Лихачев, Т.Ю. Ломакина, М.Н. Скаткин, В.А. Сластенин, П.И. Пидкасистый, Г.П. Щедровицкий и др.);

- идеи системного подхода в развитии профессиональной подготовки студентов (В.И. Данильчук, Н.К. Сергеев, В.Д. Шадриков и др.); идеи синергетического подхода (В.Г. Буданов, Л.Я. Зорина, Е.Н. Князева, С.П. Курдюмов, Г.Г. Малинецкий, А.В. Москвина, И.Р. Пригожин, Е.И. Пугачева, Н.М. Таланчук, Е.В. Яковлев и др.); идеи деятельностного подхода (Л.П. Буева, М.В. Демин, К.М. Дурай-Новакова, В.А. Канн-Калик, Н.В. Кузьмина, Т.С. Полякова, В.Н. Сагатовский, В.А. Сластенин, В.С. Швырев, Э.Г. Юдин и др.); идеи личностно-ориентированного подхода (Е.В. Бондаревская, Е.А. Крюкова, В.В. Сериков и др.);

- методология исследования объединительных процессов (междисциплинарных и межпредметных связей, преемственности, интеграции) в педагогике (Г. И. Батурина, В. С. Безрукова, М. Н. Берулава, И. Г. Еременко, В. И. Загвязинский, И. Д. Зверев, В. К. Ильин, Е.Н. Кабанова-Меллер, Ю. А. Кустов, А. П. Лиферов, В. Н. Максимова, М. И. Махмутов, Ю. Н. Ракчеева, Ю.А. Самарин, В. Д. Семенов, Ю. С. Тюников, А.В.Усова, Н.К. Чапаев, М.Г. Чепиков, и др.); интегративного образования (П.А.Кропоткин); интеграции дисциплин в отдельных отраслях науки и группах наук: в области человекознания и гуманитарных дисциплин (Б. Г.Ананьев, Г. Д. Гачев, Б. Ф. Ломов, И. Т. Фролов, Ю. А. Шрейдер и др.); педагогики и психологии (Э. Ф. Зеер, В. П. Зинченко, Г. С. Костюк, А. В. Петровский и др.), педагогики и социологии (Р. Г. Гурова, Г. Е. Зборовский, Л. Я. Рубина, М. Н. Руткевич, Ф. Р. Филиппов и др.); синергетики (В.Г. Буданов, Е.Н. Князева, С.П. Курдюмов, Г. Г. Малинецкий, И.Р. Пригожин и др.);

- исследования в области профессионализации личности, компетентностного подхода (В. И. Байденко, С. Я. Батышев, А. П. Беляева, А. А. Вербицкий, И. А. Зимняя, Е. А. Климов, Н. В. Кузьмина, Н. Н. Нечаев; Н. А. Селезнёва, Е. С. Смирнова, Ю. Г. Татур, Н. Ф. Талызина, и др.).

- исследования по проблемам мировоззренческой и методологической подготовки специалистов, а также по другим содержательно близким к проблеме целостности обучения направлениям и личностно-развивающему образованию (Ю.К. Бабанский, А.А. Вербицкий, Г.М. Голин, Л.Я. Зорина, В.С. Леднев, Н.В. Лежнева, А.Н. Леонтьев, Г.Н. Сериков, М.Н. Скаткин, В.А. Сластенин и др.).

- работы по теории и методике обучения математике, геометрии, в том числе инновационные подходы к проектированию содержания учебников (А.Д. Александров, В.П. Беспалько, Г.Д. Глейзер, В.А. Гусев, Н. Я. Виленкин, В Г. Дорофеев, Е.И. Исаев, А.Н. Леонтьев, Г.Л. Луканкин, А.В. Крутов, Л.Д. Кудрявцев, А.И. Маркушевич, В.И. Михеев, А.Г. Мордкович, В.А. Петровский, Н.Г. Подаева, И.М. Смирнова, А.А. Столяр, М.И. Шабунин, М.А.Чошанов и др.);

- научные принципы геометро-графического образования в вузе (Н.Ф. Четверухин, И.И. Котов, К.И. Вальков, И.С. Джапаридзе, Г.С. Иванов, В.И. Якунин и др.).

В настоящее время разработаны научные основы содержания, структуры и методические подходы к обучению дисциплинам графического цикла (И.Н. Акимова, Л.Н. Анисимова, Е.П. Белан, П.И. Беан, А.Д. Ботвинников, В.Н. Виноградов, И.С. Вышнепольский, В.А. Гервер, Ю.Ф. Катханова, С.В. Розо, В.А. Рукавишников, А.А. Чекмарев и др.). При несомненной теоретической и практической значимости проведенных исследований следует отметить, что проблема междисциплинарного геометро-графического образования с систематизирующим ядром - ТГМ, на наш взгляд, не нашла достаточного отражения в теории и методике профессионального образования, что также подтверждает актуальность данного исследования.

Методы исследования, используемые для решения поставленных задач, были комплексными, взаимодополняющими и адекватными рассматриваемой теме; включали совокупность общенаучных и психолого-педагогических методов теоретического уровня: историко-сравнительный анализ и структурно-логический анализ, синтез, систематизация, обобщение фактов и концепций; конструирование моделей; и эмпирического уровня: диагностирование (анкетирование, тестирование, беседы); опытно-поисковый (констатирующий, формирующий, обобщающий); праксиометрический (изучение деятельности, анализ научно-методических, литературных и государственных источников, профессиографический анализ); математическая обработка статистических данных.

В соответствии с поставленными задачами, исследование проводилось в четыре этапа.

Первый этап (2001-2002) - связан с изучением проблемы, степенью ее разработанности. Определялась методология исследования и разрабатывалась его методика, были выявлены проблемы в области геометро-графической подготовки, требующие своего решения в свете основных направлений новой образовательной парадигмы.

Второй этап (2003-2006) - связан с углублением и расширением теоретических основ рассматриваемой концепции обучения, уточнением теоретических позиций, отразившихся в первой монографии, разрабатывались учебные пособия и методические указания, проводился педагогический эксперимент, разрабатывалась и внедрялась в учебный процесс в рамках совершенствования обучения начертательной геометрии и инженерной графике дисциплина «Компьютерная графика» и ее дидактическое обеспечение.

Третий этап (2007-2008) - определение методологических позиций, построение гипотез исследования, что позволило уточнить проблемы преподавания геометро-графических дисциплин (в целях развития междисциплинарных компетентностей студентов технического вуза); написание второй монографии.

Четвертый этап (2009-2010) - связан с подведением итогов исследования, систематизацией и теоретическим обобщением результатов исследования, экспериментальной апробацией результатов, реализацией исходных положений в различных публикациях.

Базой исследования являлись: Уральский государственный горный университет (инженерно-экономический и горно-механический факультеты, студенты 1-2-го курсов); Уральский государственный технический университет (УПИ) (студенты 1-го курса строительного факультета); Уральская государственная архитектурно-художественная академия (студенты 3-4-курса).

Достоверность полученных результатов исследования и обоснованность выводов подтверждены методологическими и теоретическими позициями работы, базирующиеся на общепризнанных фундаментальных трудах из различных областей современной науки и адекватных проблемам, целям, предмету и задачам исследования; подтверждаются общим методологическим подходом (междисциплинарным, синергетическим, системным, деятельностным, компетентностным, информационно-когнитивным, личностно-ориентированным) к процессу обучения начертательной геометрии (теории геометрического моделирования); практикой внедрения в учебный процесс и итогами педагогического эксперимента; апробацией исследования, результаты которого обсуждались на всероссийских и международных конференциях и семинарах.

Научная новизна исследования заключается в методологическом и научно-теоретическом обосновании междисциплинарных функций геометро-графического образования (с ядром обучения - теорией геометрического моделирования и геометро-графической моделью как системообразующего фактора) в учебном процессе технического вуза.

Основные положения, отражающие научную новизну:

1. Разработана методология междисциплинарного подхода, представляющая структуру учебных дисциплин подготовки специалиста в техническом вузе в виде целостной информационной системы, базирующейся на методах геометро-графического моделирования.

2. Определена сущность междисциплинарного подхода, обусловленного междисциплинарной составляющей геометро-графического образования для специальностей технического вуза, представляющая интеграцию фундаментальной и вариативной составляющих в целостном процессе ГГО; совокупность содержания общей и предметной области которых является базой для формирования профессиональных и междисциплинарных компетентностей. Основными компонентами междисциплинарной концепции содержания ГГО с ядром обучения ТГМ являются:

? комплекс взаимодополняющих и взаимосвязанных методологических подходов (системный, синергетический, деятельностный, компетентностный, информационно-когнитивный, личностно-ориентированный), при формировании содержания геометро-графического образования в техническом университете, характеризуемый совместным действием этих подходов, позволяя изучать педагогические системы в различных аспектах и получать разноплановые характеристики исследуемых явлений;

? владение визуально-образным геометрическим языком и компьютерными технологиями геометро-графического моделирования;

? реализация основных дидактических принципов (научности, фундаментальности, прикладной направленности, системности, систематичности и последовательности, наглядности, самостоятельности обучающихся и др.) и специальных принципов (открытости, нелинейности, неустойчивости, динамической иерархичности, наблюдаемости).

3. Разработана модель подготовки специалиста технических направлений, построенная на основе междисциплинарной концепции ГГО, ее структура и содержание отличаются от известных тем, что она более полно отражает междисциплинарную направленность профессиональной подготовки будущих специалистов.

4. Обоснованы междисциплинарные функции геометро-графического образования, предполагающие смену направления обучения в сторону развития междисциплинарных компетентностей студентов - овладение методами научного познания, приемами эвристической деятельности, развитие у них визуально-образного геометрического мышления, опыт комплексного применения геометро-графического моделирования при изучении разных дисциплин в техническом вузе.

5. В рамках предложенной концепции разработаны теоретические положения методической системы геометро-графического образования в техническом вузе, принципы отбора содержания, методы, формы и средства геометро-графического образования; исследованы и обоснованы два метода решения задач геометро-графического, основанных на организации категориальных понятий. Один из них является пропозициональным, предназначенным для построения геометро-графических моделей; другой - представляет семантическую сеть категориальных понятий, предназначенную для решения геометро-графических задач.

6. Определены критерии реализации междисциплинарного подхода для обеспечения профессиональной направленности геометро-графического курса в техническом университете; выявлены педагогические условия реализации междисциплинарного подхода к геометро-графическому образованию в направлении совершенствования системы подготовки будущего специалиста.

Теоретическая значимость исследования:

1. Педагогика высшей школы дополнена концепцией междисциплинарного подхода к формированию структуры и содержания образования, в частности, геометро-графического в техническом вузе. Установлена зависимость успешности обучения будущих специалистов от уровней интеграции, способствуя достижению научного характера знаний будущими специалистами, развития у них творческого мышления, овладения междисциплинарными компетентностями обучаемыми (на основе использования систематизации, обобщения и интегрирования знаний; разных вариантов геометро-графических образовательных траекторий, учитывающих специфику профессиональной деятельности по выбранной специальности).

2. Обоснована концепция формирования структуры и содержания геометро-графического образования в техническом вузе в условиях интеграции с общеинженерными и специальными дисциплинами. Её сущность заключается в совершенствовании процесса обучения геометро-графическим дисциплинам во втузе как целостной системы обучения на основе междисциплинарного подхода, базирующегося на интеграции дисциплин и обеспечивающего эффективное и рациональное профессиональное становление будущего специалиста. Системообразующим фактором интеграции дисциплин выступает геометро-графическая модель, обеспечивающая формирование междисциплинарных компетентностей у выпускников в условиях методологической, мировоззренческой и профессиональной направленности и акцентирования развития визуально-образного мышления.

3. Выявлены теоретико-методологические и организационно-педагогические основы проектирования и реализации процесса формирования содержания ГГО в техническом вузе, обусловленные закономерностями развития общества и особенностями социально-экономических, информационно-коммуникационных, социально-педагогических и образовательных процессов.

4. На основе анализа интеграционных процессов в высшем профессиональном образовании теоретически обоснованы синергетические принципы (открытости, нелинейности, неустойчивости, динамической иерархичности - эмерджентности, наблюдаемости), отражающие специфику различных уровней интеграции дисциплин технического образования, обеспечивающих систему междисциплинарного знания. Принципы объединяют отдельные учебные дисциплины посредством общей целевой функции, объекта исследования, методологии построений, ориентированной на интеграцию дисциплин, и обеспечивают обобщенное интегрированное представление о природе.

5. Доказана необходимость пересмотра ориентиров при формировании содержания ГГО, базирующихся на реализации в содержании ГГО методов моделирования с использованием компьютерной визуализации, что повышает информационную емкость восприятия современного выпускника, обеспечивает его интерактивное взаимодействие с моделью, ориентирует его на преобразование абстрактно-логической информации в визуально-образную, позволяя упростить процесс решения конкретных задач.

6. Выявлены и теоретически обоснованы содержательно-технологические основания интеграции геометро-графических, общеинженерных и специально-технических дисциплин, придающие образовательному процессу целостность и системность, включающие инженерно-геометрические задачи, условия и требования которых определяют модель некоторой ситуации, возникающей в профессиональной деятельности инженера, а исследование этой ситуации осуществляется методами геометро-графического моделирования.

7. Обоснована теоретическая модель подготовки будущих специалистов технических направлений, включающая четыре преемственно-взаимосвязанных блока (управления, содержательный, процессуальный, результативный) и имеющая своей целью формирование междисциплинарной компетентности, базирующейся на технологии геометро-графического моделирования, объединяющей технические специальности (механика, строительство, городской кадастр, природообустройство), а также ряд других (геология, геофизика), включающих творческие специальности (проектирование ювелирных изделий).

8. Расширено терминологическое поле проблемы за счет определения понятий «междисциплинарный подход», «интеграция дисциплин», «междисциплинарная компетентность», «визуально-образное мышление», «междисциплинарное образование», «геометро-графическая компетентность», «геометро-графическая культура», «геометро-графическое образование», «геометро-графическая модель», что способствует дальнейшему развитию понятийно-терминологического аппарата теории профессионального образования и социально-педагогической поддержки.

Практическая значимость исследования состоит в системно-прикладном характере, реализующем концептуально ориентированное содержание ГГО как фундамента междисциплинарной компетентности будущего инженера в условиях интеграции и информатизации различных сфер деятельности. Геометро-графическая модель является системообразующим фактором, имеющим открытый эволюционирующий характер.

Предложены пути достижения системности усвоения содержания ГГО и овладения прикладными умениями на основе применения комплекса методов, форм и средств управления обучением, обеспечивающих последовательный и перспективный характер развития обучающегося, создавая основу для саморазвития и самообразования личности обучающегося.

Разработанная в ходе исследования модель подготовки будущего специалиста технических направлений использована в качестве основы при формировании учебного плана специальности «Реклама», которая нами открыта в Уральском государственном горном университете на базе кафедры «Инженерная графика». Учебный план основывается на междисциплинарном подходе, обеспечивая взаимодействие естественных, общетехнических, гуманитарных, социально-экономических и специальных дисциплин, в том числе подготовлен комплекс дидактических средств обеспечения учебного процесса для студентов специальности «Реклама».

Разработанная модель подготовки будущих инженеров может быть использована в качестве базовой при формировании аналогичных междисциплинарных построений учебного плана технических специальностей в современных условиях развития технических университетов. Разработано и апробировано комплексное научно-методическое обеспечение процесса обучения геометро-графическим дисциплинам студентов, включающее разработку программ дисциплин геометро-графического цикла, элективных курсов, учебных пособий и методических рекомендаций, диагностических материалов.

Совокупность основных компонентов ГГО (предметно-содержательный, профессионально-деятельностный, личностный), являющихся инструментарием профессиональной подготовки специалистов технического профиля, внедрена в учебный процесс вузов г. Екатеринбурга (Уральский государственный горный университет, Уральская государственная архитектурно-художественная академия, Уральский государственный технический университет), а также может быть использована в процессе совершенствования ФГОСа третьего поколения в системе высшего профессионального технического образования. Результаты исследования используются в учебном процессе при обучении геометрическому моделированию (включая компьютерную графику), в системе повышения квалификации работников высшей школы, а также могут использоваться в дальнейших исследованиях по проблемам междисциплинарного образования, разворачивающихся в русле мировых тенденций.

Личный вклад автора в исследование заключается в получении научных результатов, изложенных в диссертации и опубликованных работах, выражается в теоретико-методологической разработке основных идей и положений исследования по избранной теме, а также в практической реализации. Определена специфика междисциплинарного подхода к геометро-графическому образованию студентов технического университета, выявлены принципы формирования структуры и содержания геометро-графического образования. Вся опытно-поисковая работа, полученные результаты и сделанные выводы выполнены непосредственно автором в процессе научной, учебно-методической, практической педагогической деятельности в качестве преподавателя и заведующего кафедрой инженерной графики Уральского государственного горного университета.

Положения, выносимые на защиту:

1. Построение структуры и содержания ГГО на основе междисциплинарного подхода, опирающихся на интеграцию геометро-графических, общеинженерных и специальных дисциплин, позволяет более эффективно овладевать профессиональными компетентностями в быстро меняющейся информационно-технологической среды, обеспечивая достижения современного уровня профессиональной подготовки.

2. Междисциплинарный подход основан на интеграции фундаментальной и вариативной составляющих, обусловливающей междисциплинарную составляющую. Фундаментальная составляющая базируется на содержании геометро-графических знаний, определяющим ядром которых является геометро-графическое моделирование; вариативная - на содержании геометро-графических знаний, направленных на профессионализацию выпускников технического университета по избранной специальности; междисциплинарная составляющая - конструктивно организованная форма взаимодействия фундаментальной и вариативной составляющих, объединенных одной целью, которая реализует профессиональные качества личности и ведущая к развитию междисциплинарных компетентностей будущих специалистов.

3. Интеграция в процессе обучения опирается на визуально-образное мышление (реализуемое с помощью геометро-графического моделирования) и требует новой содержательной основы. Она включает: систему целей; категориально-понятийную структуру дисциплины; соответствующий вариант научного языка как средства коммуникации; взаимоотношение между теорией и практикой (эмпирический базис как источник научных знаний, которые, в свою очередь, являются источником научной теории, а теоретические модели - основой решения практических задач).

4. ГГО направлено на личностное развитие студентов, обеспечение способности и готовности комплексно применять полученные компетентности, в том числе и в профессиональной деятельности, и включает: системный характер профессиональных знаний, указывающий на необходимость междисциплинарного синтеза; теоретическую подготовку и овладение основными научными методами геометро-графического моделирования для решения познавательных и практических задач.

5. Междисциплинарная концепция формирования структуры и содержания ГГО с ядром обучения - теорией геометрического моделирования - включает комплекс взаимосвязанных методологических подходов (системного, синергетического, деятельностного, компетентностного, личностно-ориентированного); основные дидактические принципы (научности, фундаментальности, системности, систематичности и последовательности, профессиональной направленности, связи теории с практикой, доступности, наглядности), а также специфические принципы (открытости, нелинейности, неустойчивости, динамической иерархичности - эмерджентности, наблюдаемости).

6. Механизм реализации междисциплинарного подхода к геометро-графическому образованию, базирующийся на интеграции дисциплин в техническом университете, включает в себя содержательный и технологический аспекты. Содержательный аспект определяется интеграцией фундаментальной и вариативной составляющих, обусловливающей междисциплинарную составляющую геометро-графических знаний в подготовке специалистов конкретного технического направления. Технологический аспект представляет собой вариативное использование форм, методов и средств обучения студентов на основе особенностей геометро-графического образования.

7. На основе междисциплинарной концепции геометро-графического образования в техническом вузе определяется модель специалиста технического направления, ее содержательная составляющая, проектируется учебный процесс.

Публикации. Основное содержание исследования опубликовано в 56 работах (более 100 п.л.), в том числе в 3 монографиях, в 9 учебно-методических пособиях, три из которых с грифом УМО вузов РФ по образованию в области горного дела, и в 44 статьях (12 из которых в изданиях, рекомендованных ВАК РФ).

Апробация и внедрение результатов исследования. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах: Межвузовская научно-техническая конференция «Фундаментальные и прикладные исследования - транспорту» в Екатеринбурге (1996 и 2000); Всероссийский семинар-совещание заведующих кафедрами графических дисциплин «Актуальные проблемы теории и методики графических дисциплин» в Пензе (1999); Всероссийская научно-практическая конференция по графическим информационным технологиям и системам «КОГРАФ» в Нижнем Новгороде (2000); Всероссийская научно-методическая конференция «Актуальные вопросы обучения молодежи графическим дисциплинам» в Рыбинске (2003); Межвузовская научно-методическая конференция «Совершенствование подготовки учащихся и студентов в области графики, конструирования и стандартизации» в Саратове (2004), Всероссийская научно-методическая конференция «Композиционная подготовка в современном архитектурно-художественном образовании» в Екатеринбурге (2004); 11-ая Международная конференция по геометрии и графике в Гуанджоу (Китай, 2004); Украинско-Российская научно-практическая конференция «Современные проблемы геометрического моделирования» в Харькове (2005); 12-ая Международная конференция по геометрии и графике в Сальвадоре (Бразилия, 2006); Всероссийское семинар-совещание заведующих кафедрами графических дисциплин «Состояние, проблемы и тенденции развития графической подготовки в высшей школе» в Челябинске (2007), III Всероссийская научно-практическая конференция «Проблемы и методика преподавания естественнонаучных и математических дисциплин» Екатеринбург (2007), 13-ая Международная конференция по геометрии и графике в Дрездене (Германия, 2008), Международная научно-практическая конференция «Образование и культура в развитии современного общества» в Новосибирске (2009), Всероссийский семинар «Творческое ядро педагогического исследования: идея-замысел-гипотеза» в Тюмени (2010).

Внедрение результатов исследования осуществлялось на трех уровнях: 1) на уровне монографического исследования при разработке программ по курсам специальных дисциплин и новой программы «Теория геометрического моделирования», при проведении занятий по курсам начертательной геометрии, инженерной графики, пакетам прикладных программ со студентами вузов г. Екатеринбурга: в Уральском государственном горном университете; Уральской государственной архитектурно-художественной академии; Уральском государственном техническом университете; 2) на уровне выполнения научно-исследовательских работ при защите дипломных проектов по направлениям: «Психология»; «Маркетинг, реклама, связи с общественностью», полученных при прохождении переподготовки преподавателей в Уральском государственном университете; 3) на уровне непосредственного внедрения в учебный процесс пособий, методических разработок, методических рекомендаций, программ, разработанных с опорой на междисциплинарный подход.

Структура диссертации соответствует логике исследования и содержит введение, четыре главы, заключение, библиографический список и приложения. Кроме текстовых материалов в работу включены схемы, таблицы, рисунки, графики.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении сформулирована проблема и обоснована ее актуальность, цель, предмет, гипотеза и задачи исследования, представлена его теоретико-методологическая основа, показана научная новизна, теоретическая и практическая значимость работы, сформулированы положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Теоретико-методологические основания интеграции в образовательном процессе технического университета» анализируются современные тенденции развития высшего технического образования, исследуются проблемы геометро-графического образования во втузах, аргументируются объективные основы интеграции, реализующие формирование содержание ГГО, рассматриваются современные подходы к формированию ГГО.

В процессе выполнения исследования автором был проведен анализ большого количества работ, связанных с тематикой диссертации. Анализ позволил сделать вывод, что основой модернизации образования должна стать стратегия, способствующая целостности восприятия научной картины мира, системности мышления, опирающаяся на интеграцию, которая выступает определяющим фактором обновления структуры и содержания образования в ходе его информатизации. Причем анализ психолого-педагогической и дидактико-методической литературы, посвященной теории интеграции, показал существование различных направлений в исследовании сущности данного явления. Если интеграцию содержания образования рассматривать как объект исследования, то можно выделить два основных подхода: содержательный и процессуальный (М.Н. Скаткин, Г.И. Батурина). В первом случае ставится цель создать у обучающихся систему обобщенных знаний, во втором - систему общей деятельности для различных дисциплинарных научных отраслей.

В качестве интегративных механизмов берутся связь и отношения, которые устанавливаются между интегрируемыми объектами согласно содержательной структуре и в определенной технологической последовательности, обеспечивающих движение информации и влияние одних компонентов на другие.

В качестве психологического механизма интеграции многие исследователи называют механизм ассоциаций, т.е. целенаправленное формирование в представлении студентов необходимой цепочки ассоциаций, связывающих понятия, теории, методы, рассматриваемые в разных учебных дисциплинах, в единую логически связанную систему знаний. Известно, что вне этой цепочки ассоциаций методы (а также понятия и теории) становятся в значительной мере формальными. Чтобы методы науки были прочно и адекватно усвоены, они должны «предстать» обучаемому в разных контекстах, вызывающих различные ассоциации.

В педагогическом аспекте механизмы интеграции опосредованы ее связью с дифференциацией (А.П. Беляева). Интеграция и дифференциация сосуществуют на основе соотношения теории и практики, универсализации и специализации содержания профессиональной подготовки студентов, для чего используются сквозные понятия, интегрированные методы при решении учебно-познавательных и практических задач. При изучении многих разделов общеинженерных и специальных дисциплин происходит закрепление геометро-графических знаний и выработка умения их использовать при решении инженерно-геометрических задач (условие и требование которой определяют собой модель некоторой ситуации, возникающей в профессиональной деятельности инженера, а исследование этой ситуации осуществляется методами геометро-графического моделирования и способствует профессиональному развитию будущего инженера).