Mgdc6V1DZU

итоге завершается курсовым проектом по «Технологии материалов» выполняя двойную функцию. С одной стороны, разработанные в рамках системы задачи и задания, способствуют успешному достижению целей обучения общетехническим дисциплинам, с другой, они ориентированы на обучение основам методологии исследовательской деятельности (самоанализу, временной структуре деятельности, средствам и методам деятельности, построению и организации деятельности) и включают задачи и задания самого разного уровня сложности и различной направленности. В силу этой двойственности, каждое из них необходимо подвергать анализу по следующим направлениям: соответствие разработанных задач поставленным целям занятия и их направленности на развитие всех выделенных основ методологии научно-исследовательской деятельности.

Обычно при проведении лабораторного занятия выделяют три основных этапа:

1 этап – осмысление нового учебного материала;

2 этап – этап практических действий;

3 этап – рефлексивно-оценочный.

В формирующем эксперименте предлагалось решение задач на всех этапах проведения занятия, с учетом дидактической цели каждого из них.

Особенность лабораторных и практических занятий по указанным дисциплинам заключается в том, что на первом этапе занятия студентам необходимо вспомнить часть теоретических знаний, ко-

торые были изучены на лекциях. Усвоение этого материала на лабора-

торном занятии с опорой на плакаты, макеты, методические пособия происходит значительно эффективней.

Для более полного усвоения нового учебного материала студентами экспериментальных групп мы использовали в процессе обучения различ-

71

ные формы учебной работы, активизирующие их познавательную деятельность [3, 103]. На этом этапе обучения студенты заканчивают работу в разное время, поэтому преподаватель имеет возможность внимательно ознакомиться с результатами деятельности обучающихся, разъяснить возникшие вопросы.

Следующий этап лабораторной работы – практическая деятельность студентов при помощи ранее освоенных типовых методов исследовательской деятельности и приемов решения творческих задач.

Очевидно, что после овладения основами методологии исследовательской деятельности, выполнение практических действий и, в частности, проведение экспериментов будут выполняться на более высоком уровне. Овладение методикой поиска и решения творческих задач на основе ТРИЗа – ФА также оказывает положительное влияние на ход занятия. Основный эффект обучения заключаются в том, что как правило резко снижаются затраты времени на решение возникающих задач, значительно повышается интерес студентов к лабораторным исследованиям, создается ситуация при которой возрастает эффективность, полезность, результативность познавательной деятельности студентов.

Задачи этого этапа отличаются практической направленностью, так как студенты осуществляют исследовательско-практическую деятельность. Работа проводится в малых группах по 2–3 человека [28]. Перед каждой группой ставится проблема. Группа должна выработать возможные варианты ее решения и обосновать их, основываясь на имеющихся теоретических знаниях. В случае сильных затруднений, студентам предлагается решить задачу при помощи АРИЗ [10].

На этапе самоанализа проводится диагностика хода действий по решению поставленной проблемы и заданных творческих задач. Она, как правило, включает элементы обучающей диагностики и проводится с применением системного и функционального анализа. Основной ее особенностью является проверка «идеальности» хода решения по АРИЗ. Это способствует выявлению уровня методологической компетентности обучающихся в построении и отборе методов и средств своей учебной исследовательской деятельности. Кроме этого, задания составлены таким образом, чтобы включать сущностный материал рассматриваемой темы, поэтому их выполнение позволяет оценить степень достижения целей занятия. В процессе обучения частные постановки единичных задач преобразуются преподавателем в систему конкретных учебных заданий и вопросов, решение и ответы на которые должны показать глубину и полноту овладения каждым студентом запланированными по предмету знаниями и умениями.

При составлении задач мы учитывали следующие принципы, направленные на усвоение технических знаний:

72

определение принципа действия устройства и назначения технического объекта (определить назначение, объяснить по кинематической схеме принцип действия устройства и процесс работы конструкции);

функционально-стоимостный и системный анализ конструкции (определить основные конструктивные элементы объекта, определить их название и функцию; обосновать их конструкцию, определить рабочие детали, их материал; выявить нежелательные эффекты и возможный «сверхэффект»);

определение процессов и явлений, происходящих в конструкциях и устройствах, влияющих на их работоспособность (назвать процессы и явления определяющие работу технического объекта, определить факторы влияющие на потерю работоспособности конкретной технической системы);

анализ неисправностей технического объекта и определение способов их предотвращения (найти основные неисправности в техническом объекте, сделать анализ причин неисправностей, выявить способы диагностики, устранения и предупреждения их);

анализ факторов влияющих на конструкцию и технологию изготовления определенных технических систем (определить возможностей внесения конструктивных изменений в зависимости от технологических возможностей и технических требований к объекту).

С учетом вышесказанного нами была разработана система задач и заданий к лабораторным, практическим, расчетно-графическим и курсовым работам по общетехническим дисциплинам. Ее использование способствует достижению целей, поставленных перед занятием и позволяет развивать у студентов исследовательскую деятельность, через обучение основам методологии общетехнических дисциплин.

73

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

К трудностям можно отнести преобладание образного или понятийного плана решения задач, отсутствие тесного взаимодействия между ними. Понятийный путь решения заключается в установлении причинноследственных отношений между элементами технической системы. Но если он слабо подкреплен живыми представлениями о реальном объекте, то успешность решения будет невелика. Обратный случай, когда имеется образный план мало связанный с логикой причинно-следственных зависимостей, также сильно затрудняет решение.

Изучение других дисциплин, входящих относящихся к техническим, также сопровождается подобными заданиями (приложение).

Для выявления уровня у студентов сформированности навыков исследовательской деятельности, выполняется курсовой проект по дисциплине «Технология материалов» [140] и сдаются экзамены по «Гидравлике» и «Технологии материалов», содержащие в билетах проблемные задания.

Темы курсовых работ подобраны таким образом, что при работе студенту необходимо провести мини-исследование связанное с анализом конструкции или используемых материалов, совершенствованием технологии изготовления данной детали. Подбор тем осуществляется таким образом, чтобы студенты не могли найти готовые решения поставленных проблем в различных источниках, а провели самостоятельное исследование в рамках задания на проект.

74

Защита курсовой работы происходит в форме эвристической беседы. Студенту необходимо провести анализ хода исследования и проектирования. Выявить недостатки, если они есть, и предложить пути их устранения. Предложить идеи по совершенствованию исследуемого объекта и технологии его изготовления.

При сдаче экзамена студенту необходимо ответить на поставленный вопрос по следующей схеме: выделить проблему, содержащуюся в вопросе, сформулировать гипотезу, выбрать методы ее проверки, при их помощи выбрать аргументы, подтверждающие или опровергающие гипотезу, выдвинуть идеи по решению проблемы, проверить выдвинутые идеи по критериям ТРИЗа, проанализировать ход исследования.

3.3. Анализ и оценка эффективности использования методической системы для обучения исследовательской деятельности

Для анализа эффективности использования предлагаемой методической системы, необходимо в первую очередь провести анализ контингента обучающихся, с целью выявления степени его начальной технической подготовки. Ключевым показателем позволяющим определить степень начальной общетехнической подготовки студентов является выявление уровня развития технического мышления. Одним из наиболее удобных инструментов для его определения является тест Беннета [94].

В тесте Беннета выделяется пять уровней развития технического мышления: очень низкий, низкий, средний, высокий, очень высокий. Важной особенностью данного теста является разделение показателей уровней развития технического мышления для юношей и девушек (приложение 6).

Вторым ключевым фактором для успешного обучения исследовательской деятельности является наличие педагогических условий для развития навыков исследовательской деятельности у студентов. Для выявления существования необходимых педагогических условий мы разработали анкету (приложение 5). И в период с 2008 по 2013 гг. проводили анкетирование студентов МГГУ изучающих технические дисциплины. В проведенном анкетировании приняло участие 123 чел. Результаты анкетирования студентов 1–5 курсов подтверждают, что созданные в МГГУ педагогические условия для развития навыков исследовательской деятельности у

75

обучающихся не позволяют полностью реализовать потенциальные возможности всех студентов (диаграмма 1).

Рассмотрение личностной учебной и исследовательской деятельности студента позволяет утверждать: исследовательская деятельность личности имеет целостный и интегративный характер и формируется на основе познавательного опыта личности (целостной картины знаний, умений и навыков использования дидактических методов развития исследовательских умений и навыков); ценностного отношения к познанию и его продуктам.

Диаграмма 1. Результаты анкетирования на желание участвовать в НИРС

Выявление степени сформированности умений по организации своей деятельности проводилось на основании анализа хода решения технической задачи. При этом в качестве ключевого показателя мы использовали результаты наблюдения за студентом, с точки зрения организации им своей деятельности в ходе решения творческой технической задачи. Анализ продуктов деятельности студентов осуществлялся в процессе решения типовых творческих задач по дисциплине «Техническое творчество» включаемого в образовательный процесс в качестве курса по выбору.

Выявление уровня имеющейся методологической и исследовательской подготовки проводился нами при помощи задания на исследование технической системы. Это задание подразумевало под собой отбор методов исследования проблемы, планирование своей деятельности в виде блок-схемы или алгоритма, формулирование предложений по решению поставленной проблемы, анализ полученных в ходе исследования результатов. Данное задание выполнялось письменно, на листе бумаги. В качестве примера одной из таких задач является следующая проблема: «имелся железный мост через реку, но через некоторое время возникла необходимость построить мост той же прочности и грузоподъемности но меньшей массы. Как это сделать?»

76

Анализ решений предлагаемых студентами позволяет разделить их на четыре основных группы по результату работы согласно таксономии предложенной В.П. Беспалько [22].

I уровень – репродуктивный, деятельность по образцу или инструк-

ции;

II уровень – вариативный, репродуктивная деятельность по изменению изученного с целью применения его в ранее рассмотренных типовых ситуациях;

III уровень – частично-поисковый, деятельность по применению приобретенных знаний и умений в нетиповых ситуациях;

IV уровень – поисковый, проблемно-ориентированная деятельность, когда студент сам выявляет и формулирует проблему.

При анализе процесса решения задач и других продуктов деятельности студентов, удалось отчетливо выяснить, что именно и почему мешает студенту справиться с решением задачи.

Так, если студент не знаком основными понятиями общетехнических дисциплин и не имеет сформированного хотя бы на среднем уровне технического мышления, то у такого обучающегося процесс решения задач заходит в тупик, и носит репродуктивный характер, самостоятельность рассуждений и выводов отсутствует, деятельность планируется строго по известному образцу, элементы анализа

исамоанализа отсутствуют. Иногда предлагаемые решения носят характер случайного предположения, не подкрепленного выводами

ирассуждениями.

Практика реализации методической системы показала, что при решении задач представляющих проблемные ситуации, студентам часто приходится опираться на образное мышление (представлять объекты в общем и по частям, представлять условия эксплуатации объекта) как компонент технического мышления.

Анализ ошибок сделанных студентами при решении исследовательских проблемных задач показал, что наиболее широко распространены

ошибки, обусловленные слабым владением языком техники. Студенты на этапе понимания сути поставленной задачи, не могут уяс-

77

нить ее смысл, т.к. не способны интерпретировать техническую информацию, содержащуюся в задаче. Также встречаются трудности связанные с отсутствием умения грамотно представить в виде эскиза, чертежа, схемы, рисунка свою идею. Не зная и не умея при помощи условных знаков изобразить передачу движения, деталь, соединения и т.д., обучающиеся заходят в тупик. Более того, без умения представлять себе положение, форму и перемещение элементов технических объектов студент вообще не имеет возможности увидеть в реальности технический объект. От того, насколько точно студент сумел нарисовать образ технического объекта в мысленном воображении, во мно-гом зависит эффективность решения задачи. Поэтому этому компоненту подготовки необходимо уделять серьезное внимание при решении задач.

В ходе анализа было установлено, что при решении задач студенты применяют уже известные им действия, – те, которые они обычно уже использовали на практике. Это подтверждает известное положение о том, что опора на практические действия имеет важнейшее значение в процессе решения задач, что обусловлено стереотипностью или «зашоренностью» мышления. При проведении лабораторных работ или практических работ рассматриваются типовые учебные технические задачи или конкретные примеры из опыта чужой творческой деятельности. Студенты выполняют свое задание по аналогии с приведенными примерами, без учета особенностей рассматриваемой технической системы. Они не стремятся вникнуть в сущность задания и их решение носит поверхностный характер. Поэтому возникают значительные трудности с усвоением учебного материала т.к. каждое задание носит индивидуальную осо-

бенность, позволяющую освоить определенные способы и методы деятельности.

78

Таким образом, наблюдение за процессом решения проблемных задач студентами, подтверждает необходимость специального обучения исследовательской деятельности, как обязательного условия для успешного решения профессиональных технических задач и повышения качества подготовки.

На основании анализа полученных в ходе нашей работы результатов, нами был сделан вывод, что именно низкий уровень обученности исследовательской деятельности является главной и наиболее серьезной причиной недостатков в техническом образовании студентов вуза, оказавшей основное влияние на другие выделенные причины.

Это подтвердило выводы, сделанные Г.А. Альтшуллером о необходимости специального обучения решению технических задач представляющих собой проблемную ситуацию при помощи алгоритма, которые были сделаны в ходе исследования технологии решения технических задач, по решениям полученными другими авто-

рами [6, 7, 10, 46].

Знание традиционных ошибок студентов в процессе решения творческих технических задач позволяет найти пути по их устранению и корректировке системы подготовки.

После рассмотрения особенностей использования системы заданий в процессе обучения, перейдем к обсуждению результатов, полученных при ее апробации.

Для оценки эффективности использования методической системы в обучении исследовательской деятельности главными задачами являлись:

1.Разработка системы диагностики уровня развития умений и навыков исследовательской деятельности.

2.Разработка критериев и показателей развития у студентов умений и навыков исследовательской деятельности.

Разработка и апробация системы диагностики эффективности систе-

мы обучения исследовательской деятельности проводилась в процессе практического применения предлагаемой методической системы.

Определение уровня развития технического мышления по тесту Беннета дает информацию об умениях читать чертежи, разбираться в схемах,

79

технических устройствах и их работе, решать простейшие физикотехнические задачи. Анализ выполнения студентами исследовательских творческо-конструкторских заданий позволяет получить представление о умении четко планировать свою деятельность, производить отбор средств и методов решения поставленной задачи.

Но для нашего исследования этого оказалось недостаточно. Связано это с тем, что эти средства исследования не дают полную необходимую информацию об обученности использованию, отобранных нами в 2.2. основ методологии и о том, как это влияет на процесс усвоения материала по изучаемым дисциплинам. По ним также трудно судить о том, какие элементы учебного процесса недостаточно эффективны, какие изменения следует внести в содержание познавательной деятельности студентов. Выявленные недостатки в предлагаемой системе диагностики оказались существенными для нашего исследования и потребовали разработки специальной системы диагностирования направленной на определение уровня овладения исследовательской деятельностью в технических дисциплинах.

Анализ результатов обучения исследовательской деятельности проводится при помощи контрольного среза при сдаче комплексного экзамена по «Теплотехнике», с разделением по следующим группам:

­репродуктивные решения без алгоритма и анализа;

­вариативные решения с признаками алгоритма, но без анализа;

­частично-поисковые с наличием алгоритма и элементов анализа;

­поисковый с наличием алгоритма, анализа и самоанализа;

­нет ответа.

Для диагностики уровня обученности исследовательской деятельности используется система из четырех заданий представляющих собой контрольную работу по «Теплотехнике и тепловым машинам» (приложение 4), которая позволяет выявить сформированности умений по использованию выделенных основ методологии исследовательской деятельности:

­построения и организации исследовательской деятельности;

­средств и методов исследовательской деятельности;

­рефлексии (самоанализу) процесса деятельности и полученных результатов;

­временной структуры деятельности.

При выполнении данных заданий необходимо сформулировать ос-

новное предположение определить цель и задачи исследования и произвести отбор методов исследования, четко спланировать свою деятельность и оценить ее результаты.

Мотивации участия в исследовательской деятельности проверяется при помощи анкетирования. Для чего мы воспользовались анкетой составленной на базе анкеты использованной В.Г. Каташевым для проверки мо-

80