Оптимізація графічної підготовки майбутніх інженерів-педагогів

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Оптимізація графічної підготовки майбутніх інженерів-педагогів

Постановка проблеми

комп'ютерний графічний освіта

Сьогодні однією з основних «особливостей» професійно-графічної підготовки майбутніх інженерів-педагогів для системи професійної освіти є дефіцит часу для реалізації її основних завдань. Пов'язано це з тим, що більшість першокурсників не мали можливості вивчати систематичний курс креслення у школі. Як навчальний предмет креслення включено до освітньої галузі «Технологія», але навчальні години на його вивчення передбачені тільки в старшій школі в технологічному профілі.

Існує широкий спектр різноманітних методів і форм організації занять, що входять до блоку дисциплін професійно-графічної підготовки, спрямовані на вирішення задач навчання майбутніх фахівців основам графічної грамоти. Але методи, застосовувані викладачем, не забезпечать формування необхідної системи графічних знань, умінь і навичок, якщо не вжити заходів щодо оптимізації початкового етапу графічної підготовки студентів, переважна більшість яких не мала можливості вивчати курс креслення в школі.

Аналіз останніх досліджень і публікацій показав, що над різними проблемами професійно-графічної підготовки майбутніх фахівців в Україні активно працювали В. Буринський, А. Верхола, О. Джеджула, М. Козяр, В. Моштук, В. Науменко, Г. Райковська, В. Сидоренко, Д. Тхоржевський, В. Чепок, З. Шаповал, Н. Щетина, М. Юсупова та ряд інших дослідників. Як свідчать публікації у фахових виданнях, виступи на науково-практичних семінарах і конференціях, такі дослідження продовжуються. Але при всьому цьому слід зазначити, що питанням оптимізації початкового етапу формування графічних понять в майбутніх інженерів-педагогів приділено недостатньо уваги.

Метою статті є аналіз можливості оптимізації початкового етапу формування графічних понять у майбутніх викладачів практичного навчання в галузі комп'ютерних технологій на основі досвіду “стихійного сприйняття” оточуючого середовища та психолого-фізіологічних закономірностей графічної діяльності.

Виклад основного матеріалу

З найдавніших часів і до наших днів графічна інформація залишається найбільш простим і зручним видом спілкування між людьми. Останніми роками виник певний парадокс -- різноманітної техніки навколо нас стає все більше, а уваги до креслення, яке називають мовою тієї ж техніки, все менше. Є всі підстави вважати, що на сьогодні можливість вивчати систематичний курс креслення в загальноосвітній школі для більшості школярів залишилася проблематичною. Потребу у вивченні цього предмету в школі визначає її керівництво.

Не може не заслуговувати на увагу інформація про те, що графічні дисципліни (технічне креслення, нарисна геометрія, інженерна графіка) вивчається студентами біля 70 % спеціальностей (їх перелік досить переконливий -- він пов'язаний з конструкторсько-технологічною діяльністю, експлуатацією і ремонтом найрізноманітніших технічних засобів, транспортом, будівництвом, архітектурою, дизайном, природокористуванням і багатьма-багатьма іншими) вищих закладів освіти I-IV рівнів акредитації.

Опитування викладачів графічних дисциплін вищих навчальних закладів освіти різних регіонів України свідчить, що біля 50% студентів перших курсів, які розпочинають вивчення нарисної геометрії, креслення не мають початкових графічних знань та вмінь. Це створює досить серйозні труднощі в організації навчального процесу викладачам, не кажучи вже про самих студентів, які самотужки повинні наздоганяти тих, хто вже має попередню шкільну графічну підготовку.

Зокрема, процес графічної підготовки студентів, що навчаються за спеціальністю «Професійна освіта (Комп'ютерні технології)», реалізується на заняттях з курсу «Інженерна графіка», де опрацьовуються питання з нарисної геометрії і креслення, комп'ютерної графіки. На заняттях з зазначеного курсу студенти виконують масу різноманітних навчальних дій: вони слухають пояснення викладача, розповідають (відповіді біля дошки і з місця), спостерігають, вимірюють, обчислюють. Їм доводиться виконувати ескізи, будувати і читати креслення. Студенти зустрічаються з елементами конструювання, моделювання і т.д.

І не дивлячись на те, що сьогодні на допомогу студенту, який повинен навчитись виконувати креслення, прийшов комп'ютер, одним із ключових завдань курсу «Інженерна графіка» залишається формування вмінь у майбутніх фахівців мислити просторовими образами. А створювати образи в уяві, як відомо, ще не здатний навіть найдосконаліший комп'ютер. Сам комп'ютер не створює нічого -- він лише допомагає людині виконувати побудови, робити позначення і написи, аналізувати різні варіанти проектно-конструкторських чи дизайнерських розробок тощо. Комп'ютер дає можливість стрімко скоротити обсяг інструментальних побудов графічних зображень.

Більш успішно використовувати сучасну систему автоматизованого проектування для створення креслень може та людина, яка має досвід виконання графічних документів за допомогою звичайного креслярського інструменту. Як засвідчує досвід викладання графічних дисциплін, набагато раціональніше використовують такі програні продукти як «Компас», «AutoCad» та ін. ті студенти, які попередньо вивчали за «традиційною» методикою загальні вимоги до оформлення креслень, геометричні побудови на кресленнях, правила виконання креслення плоских предметів, креслення в системі прямокутних проекцій та інших базових тем з виконанням звичайної лінійки, олівця і циркуля.

Для того, щоб пояснити таку закономірність і одночасно визначити умови оптимізації початкового етапу графічної підготовки в умовах вищого навчального закладу слід дати відповідь на питання: в чому ж специфіка, що являє собою графічна діяльність (процес виконання креслення) у повному, розгорнутому вигляді?

Традиційно в процесі виконання креслення виділяються три основних ступені. Перший ступінь складається зі спостереження зображуваного предмета і побудови на цій основі ескізу. Ескіз виконується від руки. Другий ступінь -- вимірювання предмета і простановка розмірів. Третій ступінь -- виконання креслення за ескізом. Креслення виконується за допомогою інструментів.

Але що є вихідною передумовою для реалізації першого ступеня ? У статті “Предметна думка і дійсність” І.Сєченов писав: “Де б людина не знаходилася, вона завжди оточена групами предметів. Одні з них нерухомі, інші часом починають рухатися, треті, залишаючись на місці. При цьому людина ясно уявляє роздільність предметів, і таке уміння називається здатністю відокремлювати предмети в просторі; уміння ж розрізняти зміни в положенні і стані тіла -- здатністю відокремлювати явища в просторі і часі [2; 3]. Та й інша здатність здобуваються людиною в ранньому дитячому віці, і з цього починається власне свідоме знайомство людини з зовнішнім світом”. Далі Сєченов доводить, що “відокремлення земних предметів є результат винятково зорових чи дотичних дій”. Розрізнення контуру, границі тіла здійснюється завдяки руху органів, що відчувають -- ока і руки. Рука під час дотику й око при розгляданні предмета роблять рух по його контуру. Завдяки цим рухам предмет у сприйнятті виділяється, відокремлюється від навколишнього середовища. Саме таке відокремлення і створює можливість для зображення предмета і для сприйняття його малюнка чи креслення.

У досвіді практичних дій із предметами, практичного їхнього відокремлення удосконалюються, здатність мозку відокремлювати предмети у просторі. Доводячи подібність об'єкта і його суб'єктивного образа, І.Сєченов дає розгорнутий аналіз процесу зорового сприйняття. Вихідним моментом цього процесу є відображення предмета на сітківці ока, здійснюване за непорушними об'єктивними законами оптики [2; 3]. Око діє аналогічно фотокамері. На сітківці, як і на фотоплівці, малюється завжди плоский образ. Тим часом предмети об'єктивної дійсності володіють трьома вимірами, і такими ж вони “малюються у свідомості”. Процес зорового відображення предмета ніколи не є результатом діяльності лише сітківки і відповідних їй кліток головного мозку. У цей процес включаються і показання від рухового аналізатора (насамперед від рухів ока). Механізм відображення об`єму предметів складний. Він являє собою систему асоціацій, що поєднує діяльність зорового, рухового і шкірного аналізаторів. Зв'язок різних відчуттів, сформований ще й завдяки щоденній практиці людини, і забезпечує відображення всіх трьох вимірів предметів.

Масштабні перетворення, як показують дослідження, також характерні для відображаючої діяльності мозку. У статті “Враження і дійсність” Сєченов дав розгорнутий аналіз зорового сприйняття величин предметів [2; 3]. Він показав, що для людського ока розміри предметів -- величини відносні, залежні від віддаленості предмету від спостерігача. “Окомірний прийом порівняльного визначення розмірів предмета є прийом геометричний”. Кут зору, як показали пізніші дослідження, є одним з основних просторових умов зорового сприйняття. Залежно від віддаленості предмету від ока, яке спостерігає, цей кут змінюється і, відповідно, змінюється величина образу предмету. В процесі зорового сприйняття, таким чином, завжди мають місце масштабні перетворення. Масштаб виражає співвідношення величин. Для того щоб відобразити це співвідношення, необхідний кількісний аналіз, дроблення величин. Як показують дослідження характерною рисою руху ока (чи руки) є переривчастість. В експериментах А. Ярбуса виявлено, що в процесі “розглядання” предметів очі переміщаються “стрибками”, хоча це і не помічається [1; 4].

Отже, можна констатувати, що можливості для формування уміння виділяти предмет з навколишнього середовища, бачити об'ємне в плоскому, робити масштабні перетворення закладені в самій відображаючій діяльності мозку. Точніше: вони є рисами відбражаючої діяльності. Ці риси формуються у стихійному досвіді сприйняття, одержуваному кожною людиною в повсякденному житті. Вони і створюють можливість для оволодіння графічною діяльністю. А формування цієї діяльності здійснюється в процесі навчання. Око і рука, відбражаючи просторові особливості предметів, як довів Сєченов, діють за законами геометрії. Але цього для оволодіння графічною діяльністю мало. Тут вже потрібні знання законів геометрії, уміння свідомо користуватися ними на практиці [1; 3].

Формування знань і навичок, специфічних для діяльності виміру, вимагає тісного зв'язку просторових і кількісних уявлень. Як засвідчують результати досліджень, у процесі оволодіння вимірювальною діяльністю студенти І курсу зустрічаються з цілим рядом труднощів, що нерідко призводять до помилок. Виникає проблема співвідношення просторових і кількісних понять.

Тісний зв'язок просторових і кількісних уявлень, досвід кількісного дроблення простору, що отримується у діяльності виміру, оволодіння одиницями виміру, операціями обчислення -- це та основа, на якій формується знання про масштаб. Діяльність виміру створює умови для систематизації зведень і формування знання про масштаб. Основою для чисельного вираження масштабу тут служать співвідносні рухи очей (окомір). У зв'язку з оволодінням вимірювальною діяльністю процес оцінки масштабу зображення перебудовується. У процесі малювання візуально порівнюються лінії малюнка і предмета, на основі такого порівняння визначається масштаб зображення (малюнок менший за предмет приблизно в п разів). Тут результат (знання про масштаб) випливає безпосередньо з окомірного порівняння величин. У процесі виміру спочатку порізно виміряються порівнювані лінії, результати виміру виражаються кількісно, і тільки порівняння отриманих даних дає знання про масштаб. Тут уже має місце розгорнута система дій, що включає в себе вимір з використанням спеціальних інструментів, проведений на основі метричної системи, і обчислення (розподіл даних виміру).

Масштабні перетворення обумовлюються системою знань про простір і кількість, про просторові і кількісні співвідношення. Викладачу слід використовувати накопичені раніше студентами знання з математики (дріб, пропорція і т.д.), геометрії (подібні фігури, метричні співвідношення), внаслідок чого знання про масштаб систематизуються, збагачуються і розвиваються. Це оптимізує графічну діяльність студентів, оскільки дія масштабного перетворення є одним з найважливіших її моментів.

У чому ж складається ця дія і яке її значення в процесі виконання і читання креслення? Процес побудови починається з планування креслення, що вимагає заздалегідь визначити: як будуть розташовані на аркуші паперу основні проекції предмета (компоновка креслення) і яка буде їхня величина. А для цього необхідно зпівставити, порівняти габарити об'єкта зображення і вільне поле формату. У процесі такого зіставлення і визначається масштаб зображення. Спостереження за роботою студентів показують, що в процесі виконання креслення предмета вони часто порушують установлений масштаб: деякі частини зображуються у одному масштабі, інші -- в іншому. В результаті спотворюються форма і пропорції зображуваного предмета.

Основну причину труднощів студентів при визначенні масштабу ми бачимо в недостатній міцності і рухливості зв'язків між просторовими й кількісними уявленнями. Це пояснюється тим, що студенти мають у своєму розпорядженні дуже малий досвід виміру. Для того щоб оптимізувати процес опанування студентами І курсу дією масштабного перетворення необхідно забезпечити багатосторонню практику виміру предметів, причому не тільки виміру за допомогою інструментів, але й окомірного. У процесі зображення предметів з натури основне навантаження падає на зоровий і руховий аналізатори. І тому найважливішим моментом графічної діяльності є моторно-зорова координація. Координація -- це процес постійного і послідовного регулювання графічних рухів і дій.

Побудова ескізу з натури являє собою систему послідовно виконуваних графічних дій. Специфіка цієї системи (послідовність дій, особливості кожної з них) у кожному окремому випадку залежить від результатів спостереження об'єкта. Але в той же час у процесі навчання кресленню студенти опановують загальною схемою графічних дій: спочатку на аркуш паперу наноситься загальна форма предмета, потім виділяються її деталі, а не навпаки.

Процес спостереження є фазним. Спочатку визначається загальна форма предмета і співвідношення його сторін (симетричність -- несиметричність). Визначаються основні виміри предмета (ширина, висота, довжина) і в зв'язку з цим його пропорції. Потім визначається кількість головних елементів предмета і форма кожного з них. Загальна форма дробиться на складові її частини. Нарешті, відбувається порівняння елементів предмета. У процесі спостереження, таким чином, здійснюється послідовно зоровий аналіз просторових ознак предмета. Результати аналізу фіксуються в слові. За допомогою окоміру виявивши форму предмету, спостерігач у внутрішній чи зовнішній мові визначає її, як “куб”, “квадрат”, “циліндр”, “трикутник” і т.п. Порівнявши його пропорції, спостерігач відзначає, що “висота в п раз більше чи менше довжини” і т.д.

У процесі спостереження на основі зорового аналізу предмету формується система словесно-зорових асоціацій. Вона і виступає в ролі регулятора графічних дій. Послідовність і характер цих дій визначаються результатом спостереження. Кожен графічний рух регулюється зоровим сприйняттям його окремих просторових ознак.

Побудова ескізу починається з проведення осей координат, потім на осях відкладаються на око відрізки, що відповідають основним вимірам предмету. Тут регулятором графічних рухів є образ пропорцій предмету. Зоровий аналіз форми предмету ставить нову задачу і перед графічним рухом: потрібно визначення не тільки його величини, але і форми. Образ форми предмета вносить новий момент у регулювання графічних рухів. Наступний аналіз частин предмету ставить все нові й нові вимоги і перед графічними рухами. Чим повніше і точніше аналізуються просторові ознаки предмета, тим адекватнішим стає і його образ, що виступає в ролі регулятора графічних рухів. Тому, чим точніше аналізується візуально предмет, тим точнішою стає регуляція графічних рухів.

Логіка побудови ескізу диктується, таким чином логікою спостереження натури. Кожен новий момент спостереження вносить нове й у регуляцію графічних рухів. Щоб предмет не спотворювався в ескізі, графічні дії повинні мати чітке співвідношення не лише з натурою, але й одна з одною. Процес побудови ескізу вимагає постійного порівняння графічних рухів. Нерідко учні, відносно правильно зображуючи окремі лінії контуру предмету, проте спотворюють його, тому що не можуть порівняти свої рухи.

Порівняння рухів передбачає визначену систему їхнього відліку. Спочатку на аркуш паперу наносяться основні координати предмета, що стають опорними для всіх наступних дій. Кожен новий штрих в ескізі наноситься відносно до цих опорних координат і в той же час сам є новою основою для наступних дій. Система відліку графічних дій є, таким чином, динамічною. Виникає вона на основі зорового аналізу об'єкта зображення і поля формату. Регуляція величини, форми, напрямку кожного окремого графічного руху залежить від цієї системи відліку.

Порівнюючи інтервали між графічними рухами, здійснюваними при побудові ескізу, численними дослідженнями встановлено, що час інтервалів зростає від руху до руху. Це зростання пояснюється самою динамікою процесу побудови ескізу, ускладненням системи відліку рухів: перший рух оцінюється відносно до координат аркуша, кожне наступне оцінюється відносно до предмета, до координат аркуша, а також до тих ліній, що вже нанесені. Ускладнення координації рухів і призводить до зростання інтервалів. Час інтервалів є час, необхідний для оцінки графічних рухів. Таким чином, в процесі спостереження натури і побудови малюнка має місце збагачення й ускладнення не лише зорового аналізу натури, але й аналізу рухів. Регулювання рухів здійснюється зоровими і руховими процесами, між якими утвориться визначена система зв'язків.

Механізм системи дій, необхідних для побудови малюнка, -- це система зорових, словесних, рухових асоціацій, формування яких передбачає аналіз як видимих властивостей предмету, так і властивостей графічних рухів. У цьому випадку слід використати досвід, який студенти одержали у процесі навчання малюванню ще в школі, де вони вчились спостерігати предмет, аналізувати й довільно керувати графічними рухами, тобто опановують системою моторно- зорових координацій.

На заняттях з «Інженерної графіки» при виконанні графічних зображень з натури студенти допускають цілий ряд помилок. Найбільш поширеними серед цих помилок є порушення пропорції в зображенні предмета і перекручування його форми. Причому, як правило, ці помилки є наслідком не того, що студенти не вміють аналізувати дані ознаки предметів, а того, що вони погано регулюють графічні рухи, тому що грубо аналізують їхню форму і величину.

Проведені дослідження показують, що при правильній організації вправ можна домогтися значних результатів у тренуванні рухового аналізатора, навчити людину тонко і точно розрізняти величину, швидкість, форму, темп і силу рухів рук. Таке тренування забезпечує точну регуляцію рухів.

Потрібно відзначити, що в методиках викладання багатьох предметів питанню про навчання діям і руховим навичкам приділяється дуже мало уваги. Тим часом руховий розвиток людини відіграє важливу роль і в розумовому, і у фізичному, і в моральному її вихованні. Графічні дисципліни (нарисна геометрія, креслення, інженерна графіка) висувають особливо високі вимоги до розвитку рухів. І це потрібно враховувати в методиці їхнього викладання.

Помилки при виконанні ескізів обумовлені також недбалим відношенням студентів до цього виду роботи. Вони іноді вважають, що ескіз -- це лише дуже груба чернетка, побудова якої не вимагає точності, хоча б відносної, що точним повинно бути лише остаточне креслення, виконуване за допомогою інструментів.

Висновки і перспективи подальших розвідок

Процес формування графічних понять повинен максимально враховувати принципи природовідповідності, психолого-фізіологічні основи готовності студентів до графічної діяльності. Зокрема, на початковому етапі вивчення курсу «Інженерна графіка» потрібно визначати такий перелік видів графічних робіт, використовувати такі методи навчання, які сприяли б розвитку у студентів уявлень про масштабні перетворення, тонкого і точного аналізу графічних рухів, що забезпечить формування базису для графічної діяльності. Разом з тим потребує уваги вивчення питання психолого-фізіологічних основ графічної діяльності з використанням систем автоматизованого проектування та їх вплив на формування ієрархічних відношень між змістовими одиницями графічних дисциплін, які вивчають майбутні інженери-педагоги у вищому навчальному закладі.

Література

1. Леонтьев А.Н. Деятельность. Сознание. Личность / А.Н. Леонтьев. -- М.: Политиздат, 1975. -- 304 с.

2. Ломов Б.Ф. Формирование графических знаний и навыков у учащихся / Б.Ф. Ломов -- М.: Политиздат,1959. -- 267 с.

3. Сеченов И.М. Избранные философские и психологические произведения / И.М. Сеченов. -- М.: Изд-во Моск. университета, 1947. - 487 с.

4. Ярбус А.Л. Движение глаз при рассматривании сложных объектов / А.Л. Ярбус. -- М.: Биофизика,1961. -- 263 с.

Размещено на Allbest.ru