249

elib.pstu.ru

Направленность формирования предметных компетенций в рамках каждого модуля определяется с помощью матричных отношений. В качестве примера представлена табл. 3, где показаны отношения между предметными компетенциями, составляющими универсальную КМГП, и учебными модулями ГП, обеспечивающей формирование трех вышеперечисленных унифицированных компетенций.

Далее в соответствии с разработанными шестью ранжированными компетентностными моделями графической подготовки разработаны базовые образовательные маршруты [3], представленные последовательностями из модулей Мik (i – номер модуля) с заданной глубиной освоения k (табл. 4).

Как видно из табл. 4, с повышением ранга компетентностной модели увеличивается как количество осваиваемых модулей ГП, так и их глубина, а также растет связанная с ней трудоемкость освоения предметной подготовки.

В качестве примеров освоения ГП с различными целевыми установками рассмотрим образовательные маршруты, ведущие к компетентностным моделям ПКМ1 и ПКМ2. ПКМ1 – простейшая предметная компетентностная модель, имеющая ранг 1. В соответствии с ее образовательным маршрутом (см. табл. 4) в данном случае для формирования графических компетенций необходимо освоить три учебных модуля – М1, М2 и М3, все модули осваиваются на первом уровне сложности. Тогда совокупность результатов, осваиваемых студентом в ходе ГП, в данном случае представляют таблицы модульных карт первого уровня сложности. В отличие от предыдущей (ПКМ1) в компетентностной модели второго ранга – ПКМ2 (см. табл. 1 и 4) требуется дополнительно приобретение опыта выполнения проектных заданий под руководством преподавателя. Поэтому, согласно табл. 2, для данного образовательного маршрута добавлен практико-направленный модуль М4 с минимальной трудоемкостью 1 з.е. (первый уровень сложности), а модуль М3 осваивается уже на втором уровне сложности. Результаты обучения в этом случае представляются данными модульных карт М1, М2 и М4 первого уровня сложности, а для модуля № 3 – второго уровня сложности.

Следовательно, в образовательном маршруте более высокий уровень освоения графических компетенций достигается как за счет увеличения количест-

202

elib.pstu.ru

ва осваиваемых модулей, так и за счет повышения уровня сложности отдельных модулей.

Теперь необходимо описать планируемые результаты освоения каждого модуля так, чтобы соответствующие описатели позволили выстроить процесс освоения модуля в направлении формирования требуемых образовательных результатов ГП, а также однозначно воспроизводить измерение и оценку этих результатов. С этой целью при реализации образовательных маршрутов графической подготовки в соответствии с планом (см. табл. 2) используются модульные карты, формат которых был приведен в [3], где представлена таксономия результатов освоения модуля (знает, умеет, владеет). В совокупность образовательных результатов программы графической подготовки включаются данные всех модульных карт, соответствующих требуемому уровню сложности освоения учебных модулей для данного образовательного маршрута. В качестве примера в табл. 5 приведена карта модуля № 2 первого уровня сложности, входящего в состав односеместровой программы ГП в рамках ООП без ориентации на проектно-конструкторскую деятельность выпускника. В скобках указано, к формированию какой из компетенций относится данный результат освоения модуля. При такой дифференциации впоследствии возможно оценить уровень сформированности каждой из запланированных графических компетенций по отдельности.

elib.pstu.ru

Окончание табл. 5

Таким образом, в данной работе продемонстрированы практические результаты использования модульного принципа при реализации компетентностной модели ГП. Представление предметного обучения в виде последовательности учебных модулей, возможный выбор глубины освоения модуля и оценка уровня его освоения позволяют выстраивать индивидуальные образовательные траектории предметной подготовки не только с учетом направления подготовки в соответствии с ФГОС ВПО, но и с учетом способностей и потребностей обучаемого, что и является основой нового формата компетентностно-ориентиро- ванной предметной подготовки.

Список литературы

1.Программа уровневой графической подготовки студентов в рамках ФГОС ВПО / Е.П. Александрова, Е.В. Корнилкова, М.Н. Крайнова, И.Д. Столбова // Проблемы качества графической подготовки студентов в техническом вузе в условиях ФГОС ВПО: материалы 2-й междунар. науч.-практ. интернет-конф.

КГП-2011 [Электронный ресурс]. – URL: http://dgng.pstu.ru/conf2011/papers/76/.

2.Лалетин В.А., Столбова И.Д. Управление геометрографическим образованием в техническом вузе на основе образовательных стандартов нового поколения // Проблемы математической и естественнонаучной подготовки в инженерном образовании: исторический опыт, современные вызовы: сб. тр. Междунар. науч.-метод. конф. (11–12 ноября 2010 г.) / под общей ред. В.А. Хода-

ковского. – СПб.: ПГУПС, 2011. – С. 162–168.

3.Александрова Е.П., Крайнова М.Н., Столбова И.Д. Модуляризация как инструмент конструирования предметной подготовки // Проблемы качества графической подготовки студентов в техническом вузе в условиях ФГОС ВПО: материалы 2-й междунар. науч.-практ. интернет-конф. КГП-2012 [Электронный ресурс]. – URL: http://dgng.pstu.ru/conf2012/papers/28/.

4.Столбова И.Д. Организация предметного обучения: компетентностный подход // Высшее образование в России. – 2012. – № 7. – С. 10–20.

204

elib.pstu.ru

НЕКОТОРЫЕ ПРОБЛЕМЫ, ВОЗНИКАЮЩИЕ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ИНЖЕНЕРНОЙ ГРАФИКИ

Славин Борис Матвеевич

Харах Матвей Максимович

При изучении отдельных ГОСТов ЕСКД (в частности, ГОСТ 2.305–68) студенты испытывают определенные затруднения в связи с разночтением некоторых понятий и определений.

Например, в инженерной графике есть понятие «вид», которое в начертательной геометрии называется проекцией. Так, горизонтальная проекция геометрической фигуры в начертательной геометрии называется видом сверху в инженерной графике. Аналогично фронтальная проекция в начертательной геометрии называется видом спереди или главным видом в инженерной графике, а профильная проекция в начертательной геометрии называется видом слева в инженерной графике. ГОСТ 2.305–68 устанавливает шесть основных видов: кроме трех названных выше есть еще вид справа, вид снизу и вид сзади.

В начертательной геометрии проецирующие плоскости и плоскости уровня обозначаются прописными греческими буквами (Ω, ∑, Γ и т.д.), в то время как в инженерной графике такие же плоскости обозначаются прописными буквами русского алфавита. Все это вносит путаницу в головы студентов. Также необходимо отметить, что в этом вопросе нет единства и в литературе по начертательной геометрии. Мы предлагаем внести в эти вопросы единообразие и обозначать плоскости в соответствии с ГОСТом, т.е. прописными буквами русского алфавита.

Это же касается и наименования разрезов. В ГОСТ 2.305–68 кроме горизонтального разреза, который определяется одинаково и в инженерной графике

205

elib.pstu.ru

и в начертательной геометрии, дается понятия вертикального разреза, когда секущая плоскость перпендикулярна горизонтальной плоскости проекций. На наш взгляд, и здесь необходимо единообразие между начертательной геометрией и инженерной графикой. В частности, мы предлагаем опустить понятие вертикального разреза, разделив все разрезы на горизонтальные, фронтальные и профильные в зависимости от того, какой плоскости проекций параллельна секущая плоскость.

Также в ГОСТ 2.305–68 дается понятие наклонного разреза как выполненного секущей плоскостью, составляющей некоторый угол с горизонтальной плоскостью проекций, т.е. с точки зрения начертательной геометрии – фрон- тально-проецирующей плоскостью. Но при этом отсутствует определение разрезов, когда секущая плоскость составляет некоторый угол с фронтальной или профильной плоскостями проекций, т.е. опять имеем неравноправие понятий. На наш взгляд, необходимо определиться: давать определение наклонного разреза как выполненного горизонтально-проецирующей, фронтально-проецирующей или профильно-проецирующей плоскостью либо, следуя ГОСТу, секущей плоскостью, составляющей некоторый угол с одной из плоскостей проекций.

Дополнительный вид с точки зрения начертательной геометрии можно представить как нахождение истинной величины геометрических фигур, расположенных в проецирующих плоскостях. Построения выполняются способом замены плоскостей проекций, который также применяется и для нахождения истинной величины наклонного сечения детали. Наклонные сечения в инженерной графике называются вынесенными сечениями. Чтение формы наклонного сечения значительно облегчается, если построить горизонтальную проекцию наклонного сечения методами начертательной геометрии, которое согласно ГОСТ 2.305–68 называется наложенным сечением. На занятиях по инженерной графике мы вначале последовательно рассматриваем построение натуральной величины сечения фронтально-проецирующей плоскостью прямой четырехугольной призмы, цилиндра вращения, конуса вращения, детали, состоящей из сочетания этих геометрических фигур, а потом и сложной детали.

Способ вращения вокруг проецирующей прямой рассматривается нами при изучении ломаных разрезов.

Пунктом 6 ГОСТа 2.305–68 «Условности и упрощения» допускается упрощенно изображать проекции линии пересечения поверхностей. Примеры, приведенные в этом разделе ГОСТа, решаются нами с применением методов начертательной геометрии. Такое рассмотрение вопросов начертательной геометрии в приложении к ГОСТам позволяет изучать основные разделы начертательной геометрии, когда эта дисциплина в программе отсутствует или дается мало часов на ее изучение, что стало особенно актуальным при обучении по ФГОС третьего поколения. Также этот подход может быть использован при заочной форме обучения.

206

elib.pstu.ru

Необходимо отметить, что знания, полученные при изучении начертательной геометрии и инженерной графики, студенты закрепляют в курсе компьютерной графики. При изучении данного курса студенты всегда проявляют большую заинтересованность и понимание, что связано, на наш взгляд, с лучшим наглядным восприятием изучаемых понятий.

В заключение необходимо отметить, что ряд положений данной статьи написаны в порядке обсуждения и авторам хотелось бы услышать мнение коллег по изложенным в ней проблемам.

Список литературы

1.ГОСТ 2.305–68. Изображения – виды, разрезы сечения.

2.Харах М.М. Вопросы начертательной геометрии и ГОСТы ЕСКД. – Астрахань: Изд-во АГТУ, 2007. – 53 с.

О НЕОБХОДИМОСТИ НОВОВВЕДЕНИЙ В ОРГАНИЗАЦИИ ГЕОМЕТРОГРАФИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ СТУДЕНТОВ

В современных условиях перехода на компетентностное образование необходимо определить, какими компетенциями должен обладать студент после изучения курса геометрографических дисциплин, какие из них появляются и развиваются во время обучения, а какие нужны для успешного изучения курса изначально, кроме того, необходимо разработать механизмы оценки этих компетенций.

Качественная геометрографическая подготовка подразумевает возможность создавать образы новых решений и передавать информацию на экран или бумагу, представленную в виде чертежей, схем, таблиц. Это в значительной степени зависит от уровня развития пространственного мышления и уровня графической грамотности студента, на их формирование и развитие направлены дисциплины геометрографического цикла.

Графическую грамотность возможно сформировать в рамках изучения курса геометрографических дисциплин высшей школы (начертательная геометрия, инженерная графика, компьютерная графика), т.е. предполагается, что студенты изучат теоретический материал и научатся применять полученные знания на практике. Но качественное выполнение чертежей согласно заданию преподавателя не имеет смысла, если в дальнейшем студент не сможет создавать что-то новое, связанное с его профессиональной деятельностью. Для этого ему необходим высокий уровень развития пространственного мышления.

207

elib.pstu.ru

Пространственное мышление есть у каждого человека, уровень его развития повышается с помощью специализированных игр дошкольного образования, рисования, геометрии в школьном образовании; больше всего информации, связанной с графической культурой, ученики получают при изучении черчения. По некоторым сведениям, в настоящее время до 80 % студентов-перво- курсников не изучали черчение в школе [1].

В сложившейся ситуации можно выделить несколько основных проблем:

–разные уровни довузовской графической подготовки и пространственного мышления, что зачастую вынуждает преподавателей начинать изучение предметов высшей школы с изучения школьной программы черчения;

–уменьшение аудиторного времени за счет увеличения самостоятельной работы студентов, но при этом еще не до конца разработаны и внедрены методики управления самостоятельной работой студентов.

Очевидно, что организация геометрографической подготовки нуждается в нововведениях, ориентированных на индивидуализацию обучения и самостоятельную работу студентов, основанных на принципах компетентностного подхода, направленных на решение существующих проблем.

Авторами проводится разработка системы организации геометрографической подготовки, основанной на квалиметрическом подходе. Квалиметрический подход предполагает мониторинг качества составляющих процесса по определенным критериям, механизмам и шкалам оценивания. Составляющими образовательного процесса можно назвать студента, преподавателя, учебнометодическое обеспечение и образовательную среду.

Нам видится, что пространственное мышление – это то, от чего зависит успешное изучение дисциплин геометрографического цикла, поэтому необходимо проводить не только мониторинг общей успеваемости студентов, но и оценку развития уровня пространственного мышления, которая могла бы отражать результативность изучения предмета. С 2009 г. на базе Уральского государственного университета путей сообщения проводился констатирующий эксперимент по мониторингу развития уровня пространственного мышления студентов, в котором приняло участие 67 человек.

Экперимент заключался в том, что три раза на протяжении изучения курса геометрографических дисциплин студентам предлагалось ответить на специализированные задания в тестовой форме [2]. Анализ результатов тестирования показал, что на момент начала изучения дисциплин 91,05 % студентов обладали средним уровнем развития пространственного мышления, 8,95 % – низким уровнем, а высоким уровнем – 0 %. По-мнению авторов, среднего уровня может быть достаточно, чтобы при систематическом изучении теории и освоении практических навыков быть успешным студентом по дисциплинам геометрографического цикла. По результатам итогового тестирования можно сказать, что у 76,12 % студентов уровень пространственного мышления повысился,

208

elib.pstu.ru

а у 9 % студентов уровень стал высоким, что можно объяснить продуктивным изучением дисциплин на протяжении учебного процесса.

В дальнейшем, после внедрения новой системы организации геометрографической подготовки студентов, планируется повторить эксперимент. Ожидается, что прирост уровня развития пространственного мышления студентов будет выше, чем сейчас.

При компетентностном подходе неотъемлемой частью образовательного процесса становится самостоятельная работа студентов, которую необходимо организовывать и оценивать. Кроме того, важным становится индивидуализация обучения. В связи с этим новая система должна быть направлена на то, чтобы организовывать и оценивать самостоятельную работу студентов, осуществлять индивидуализацию обучения. Помимо организационной стороны вопроса (основанной на рейтинговой системе оценки деятельности студентов [3]) также необходимо разработать методическое обеспечение геометрографической подготовки студентов. Речь идет о банках тестовых заданий, направленных на проверку знаний в течение семестра, пакетах заданий по изучаемым темам с разбивкой на уровни сложности, рабочих тетрадях, взаимосвязанных с курсом лекций, методических указаниях по выполнению расчетнографических работ, методических рекомендациях для преподавателей по работе в условиях новой системы.

Список литературы

1.Борисенко И.Г. Инновации в организации учебного процесса с учетом формирования профессиональных компетенций // Современные тенденции технических наук: материалы междунар. заоч. науч. конф. (г. Уфа, октябрь 2011 г.). –

Уфа: Лето, 2011. – С. 60–62.

2.Серебряков В. Универсальные IQ-тесты. – М.: ЭКСМО-Пресс, 2001. –

128 с.

3.Положение о рейтинговой системе оценки деятельности студентов от

08.06.06. – № 109 / УрГУПС. – Екатеринбург, 2006. – 22 с.

209

elib.pstu.ru

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ 3D-КОМПЬЮТЕРНОГО ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И ГАСПАР МОНЖ

Работая над темой о необходимости реорганизации нашего теоретического курса – начертательной геометрии – в актуальный курс, отражающий современные тенденции развития САПР, я поднял огромный пласт советской литературы по темам «начертательная геометрия» и «геометрическое моделирование».

Особый интерес вызвал период с 40-х по 90-е гг. Потрясен тем, сколько издавалось наших тематических сборников (сейчас издается 4–5 в год по 100 экз.), тематикой защищенных в то время диссертаций, направленных на становление и развитие содержания курса и геометрическое моделирование (не то что сейчас – одна педагогика, «компетенции», «дебеты и кредиты»).

Учитывая направленность поиска, я с огромным интересом изучал многочисленные статьи по преобразованиям чертежа и созданию аппарата проецирования. Их много, поскольку для серьезных задач недостаточно просто ортогонально спроецировать объект, проецировать приходится по сложным алгоритмам: центрально, криволинейно по винтовой линии, по окружности, квадратично и др., – а еще и преобразовывать чертеж: заменой плоскостей проекций, афинно, по Кремону и т.д. На этом фоне я еще раз понял, что 3D-компьютерное моделирование – это высокоэффективный современный метод геометрического моделирования, в котором в сравнении с начертательной геометрией даже самые сложные теоретические проблемы разрешаются просто и наглядно. Все решается и находится по реалистичной виртуальной 3D-модели без каких-либо ее преобразований.

Понял лукавство тех, кто утверждает, что понижение размерности пространства с 3 до 2, т.е. переход к 2D-конструктивным методам моделирования трехмерных задач, упрощает решение. Не упрощает, а усложняет, поскольку требует указанных преобразований, не говоря уже о том насилии над мышлением, когда естественный нам трехмерный мир (да, мы трехмерные) требуется воспринимать и изучать через его двумерные образы. Хотя согласен с тем, что это насилие активно формирует пространственное мышление. Но ведь можно это делать и рациональными методами, родственными 3D-геометрическому моделированию (однако это отдельная важная тема).

210

elib.pstu.ru