UA   ENG
ДонНТУ   Портал магистров

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

Введение

За последние годы в обществе складывается абсолютно новое понимание основной цели образования. Преподаватель в первую очередь должен задумываться о формировании у студента способности к саморазвитию и самореализации.

Ушинский К. Д. к основным дидактическим принципам относил: сознательность и активность обучения; наглядность; последовательность; прочность знаний и навыков. Эти принципы и сегодня являются основополагающими в обучении.

Наглядные методы – это те, при которых усвоение необходимого материала значительно зависит от использования наглядных пособий, а также технических средств, используемых в данном процессе [1]. Используются со словесными и практическими методами обучения, для наглядно-чувственного ознакомления с описываемыми процессами, объектами, явлениями.

1. Актуальность темы

Высокая учебная мотивация является залогом успешности усвоения учебного материала и повышения качества знания. Применение наглядности является прекрасным средством, влияющим на учебную мотивацию. Наглядность вызывает интерес и побуждает к деятельности, способствует переходу учебной мотивации на более высокую ступень – внутреннюю мотивацию, что создает условия для становления духовности личности.

Наглядность – один из ведущих принципов обучения. Наглядность в обучении способствует формированию представления, правильно отображающего объективную действительность, и вместе с тем воспринимаемые явления, предметы и процессы анализируются и обобщаются в связи с учебными задачами [2].

Развитие и широкое распространение компьютерных технологий позволяет педагогам активно использовать их во время объяснения. Использование мультимедиа технологий поможет учителю представить материал более значимым и легкодоступным образом, используя различные элементы мультимедиа. Благодаря включению в лекцию цифровых медиа-элементов учащиеся лучше усваивают материал, поскольку они используют несколько сенсорных чувств, что помогает уделять больше внимания представленной информации и лучше сохранять эту информацию в памяти.

Средства и формы обучения, основанные на новых информационных технологиях, становятся важной составляющей любого процесса обучения. Развитие компьютерных технологий повлияло на возникновение нового вида образовательного процесса – дистанционного обучения. Дистанционное обучение обеспечивается применением совокупности таких образовательных технологий, при которых взаимодействие обучаемого и преподавателя осуществляется независимо от места их нахождения и распределения во времени на основе педагогически организованных телекоммуникационных средств [3].

Несмотря на то, что в основном компьютерные технологии включаются в учебный процесс в качестве «поддерживающего» средства для повышения наглядности в рамках исторически сложившейся системы обучения, совершенно очевидно, что в будущем процесс обучения будет уже невозможен без современных информационных технологий.

2. Цель и задачи исследования, планируемые результаты

Целью работы является: исследование, анализ и разработка компьютерно-ориентированных интерактивных средств повышения наглядности обучения при преподавании графических дисциплин для студентов ВУЗов.

Для выполнения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

  1. Обзор и анализ методов и инструментов интерактивного компьютеро-ориентированного обучения.
  2. Анализ компьютерных систем, как средства повышения наглядности и повышения качества преподавания графических дисциплин.
  3. Обзор и анализ существующих средств повышения наглядности.
  4. Разработка электронного учебника, с применением методов и средств повышения наглядности.

Объектом исследования являются средства повышения наглядности.

Предмет исследования – определение оптимальных методов и средств повышения наглядности преподавания графических дисциплин.

3. Обзор исследований и разработок

Электронные учебные пособия и обучающие системы в области графической подготовки студентов активно разрабатываются и внедряются в учебный процесс, что объясняется необходимостью в качественной графике и обеспечении интерактивного взаимодействия с обучаемым. Разрабатывавшиеся в некоторых высших учебных заведениях обучающие системы предлагают учебный материал в виде электронных учебников и тестовые задания в виде текстов и статических изображений.

Проблемами методологии наглядности и визуализации учебной информации занимались классики мировой и отечественной дидактики Я. А. Коменский, Дж. Дьюи, К. Д. Ушинский, И. Я. Лернер, М. И. Махмутов.

Вопросы проектирования визуально-информационной модели рассмотрены в педагогических трудах С. В. Арановой, А. А. Вербицкого, М. К. Мамардашвили и теоретика визуальных исследований Дж. Митчелла [4-7]. Проблемы рассмотрения способа информатизации и визуализации изучались такими учеными, как Р. Крам, Д. Желязны, Д. Ланков, Э. Тафти [8-11].

3.1 Обзор международных источников

В настоящее время во всем мире активно ведутся исследования и разработки в области применения визуализации, повышения наглядности в преподавании.

Пэт Ханрахан занимается Научной визуализацией, рассматривает использование образов в науке и методы, используемые для научной иллюстрации [12].

Курс электронного обучения Visual-Literacy.org о визуальной грамотности, оценки, применения или создания концептуальных визуальных представлений для студентов бизнеса, общения и инженерии [13].

3.2 Обзор национальных источников

Вопросами повышения наглядности, повышения качества знаний и использования мультимедийных технологий при преподавании графических дисциплин занимается огромное количество ученных и преподавателей высшей школы стран СНГ (Александрова Е. П., Носов К. Г., Столбова И. Д., Слободской Р. Б, Тормосов Ю. М., Швайгер А. М., Вольхин К. А., Юсупова М. Ф., Карабчевский В. В.). Рассмотрим подробнее результаты работы некоторых из них.

Вольхин К. А. в своем электронном учебно-методическом комплексе «Начертательная геометрия» использует различные виды работы теоретические основы начертательной геометрии, индивидуальные графические задания различных уровней сложности, практикум по решению задач, тесты, контрольные вопросы и список литературы. При работе с пособием предусмотрена возможность использования прикладных графических программ AutoCAD, bCAD-Студент и Компас для просмотра трехмерных геометрических моделей, представленных на рисунках объектов. Пособие может использоваться как в автономном, так и в сетевом режиме.

Изложение теоретических основ курса начертательной геометрии традиционно сопровождается рисунками (рис. 3.1). Большинство рисунков, иллюстрирующих понятия и методы решения задач, представлены и в наглядном изображении, и на эпюре (плоском чертеже). Использование прикладных графических программ для просмотра трехмерных моделей позволяет изменять масштаб изображения и направление взгляда на изучаемый объект [14].

Пример наглядного представления материала в разработке Вольхина К. А.

Рисунок 3.1 – Пример наглядного представления материала в разработке Вольхина К. А.

Швайгер А. М. является автором электронного учебника по начертательной геометрии. Данная работа является компьютерной версией Конспекта лекций Сенигова Н. П., Гусятниковой Т. В., Ларионовой Н. В., Дукмасовой В. С., выпущенного в ЧПИ (ЮУрГУ) в 1989 году. Ряд слайдов (динамических и статических) к разделу Кривые поверхности любезно были предоставлены доцентом Хейфецом А. Л. Раздел текстовых упражнений разработан совместно с инженером ЦДО Шавриной А. Б.

Наряду с лекционным материалом конспект содержит большое количество примеров решения конкретных геометрических задач. Конспект отличается от известных учебников по начертательной геометрии прежде всего рациональной компоновкой учебного материала, большим объёмом иллюстративного материала, в том числе динамического (рис. 3.2). [15].

Страница из электронного конспекта Швайгера А.М.

Рисунок 3.2 – Страница из электронного конспекта Швайгера А. М.

Юсупова М. Ф. внедрила в учебный процесс интерактивный курс Начертательная геометрия с использованием мультимедиа. Информационная часть указанного интерактивного курса сопровождается анимационными роликами, которые наглядно демонстрируют преобразования пространственных моделей в эпюр, сущность преобразования комплексного чертежа, правила и порядок построений по дисциплине [16].

Демонстрация анимационных рисунков сопровождается текстом, описывающим процессы, изображенные на этих рисунках. Для лучшего восприятия информации, предоставленной на выведенной странице, предусмотрено озвученные выводимого текста. Функция управления просмотром анимационных рисунков позволяет многократно просматривать тот же рисунок, останавливать его в любой момент с последующим продолжением его просмотра.

Слободской Р. Б. и Тормосов Ю. М. создали мультимедийный учебник по курсу Начертательная геометрия, который содержит более 200 анимированных и статических иллюстраций, с помощью которых подтверждаются и разъясняются основные положения дисциплины, демонстрируется ход различных процессов с участием геометрических объектов, проводится пооперационное выполнение геометрических построений, используемых при решении сложных для понимания задач. Учебник построен следующим образом: читателю предоставляется текст, содержащий выделенные цветом ключевые слова, которые являются гиперссылками (рис. 3.3). При обращении к гиперссылкам осуществляется вывод на экран рядом с текстом соответствующих видеофрагментов.

Интерфейс мультимедийного учебника

Рисунок 3.3 – Интерфейс мультимедийного учебника

3.3 Обзор локальных источников

В Донецком национальном техническом университете Карабчевский В. В. считает, что студенты плохо представляют пространственную сущность построений, выполняемых на ортогональных плоскостях в соответствии с методом Монжа. Любые учебники и другие пособия, равно как и статические компьютерные иллюстрации не решают эту проблему в полной мере. Поэтому была разработана обучающая система, позволяющая выполнять построения на эпюре Монжа и при этом одновременно порождать трехмерные представления объектов и просматривать результаты в аксонометрии.

Система может применяться как для работы под управлением пользователя, так и в режиме проигрывания обучающих уроков. Для создания уроков используется специальный язык, описывающий геометрические фигуры и операции над ними. При решении задач студенты могут применять различные методы преобразования чертежа. Опуская на плоскость перпендикуляр, можно наблюдать отдельные этапы решения и видеть, действительно ли построенный отрезок перпендикулярен плоскости (рис. 3.4). [17]

Построение перпендикуляра из точки к плоскости в одной из версий обучающей системы Карабчевского В.В

Рисунок 3.4 – Построение перпендикуляра из точки к плоскости в одной из версий обучающей системы Карабчевского В. В

Карабчевским В. В. был разработан электронный учебник по курсу Начертательная геометрия (рис. 3.5) в котором применяется ранее описанная система. Каждый раздел учебника содержит информацию в традиционной форме (тексты и изображения), сценарии и тесты с применением вышеописанных систем, а также указания по применению AutoCADа для практического решения задач. Главным преимуществом этого учебника являются анимированные изображения, которые показывают преобразования чертежа из двухмерного в трехмерное изображение.

Интерфейс электронного учебника Карабчевского В.В.

Рисунок 3.5 – Интерфейс электронного учебника Карабчевского В. В

4. Анализ аналогичных систем

Проанализировав результаты работы всех вышеперечисленных ученных, можно сделать вывод, что электронные учебные материалы (учебники, конспекты лекций, учебно-методические комплексы) актуальны в современном мире и оказывают положительное влияние на усвоение учебного материала и активизацию учебной деятельности студентами при обучении графическим дисциплинам. Все они являются конкурентоспособными в отечественном образовательном пространстве. Но выбор все-таки остается за ВУЗом и преподавателем, в частности.

Но в большинстве рассмотренных материалов наглядное представление и визуализация построенных моделей организована на достаточно низком уровне. Особенно страдает анимационное представление моделей, развертка 2D-чертежей в 3D-модели, интерактивное взаимодействие со студентом.

5. Методология повышения наглядности

Процесс обучения студентов предполагает передачу знаний от преподавателей к учащимся. Известны различные формы передачи этих знаний. С методической точки зрения данные формы объединяются в три метода взаимной коммуникации обучающего (преподавателя) и обучаемых (студентов)[18]. Это:

Первый метод предполагает авторитарную форму взаимодействия, когда студенты слушают преподавателя, конспектируют информацию вслед за ним в виде текста или изображений. Обратная связь преподавателя со студентами осуществляется посредством контрольных опросов и работ. Такой метод не развивает самостоятельность мышления учащихся.

Второй метод предполагает активность каждого учащегося, а не только преподавателя, отсутствие авторитарного давления и мер управления и контроля с его стороны, студенты и преподаватель находятся на равных правах. Студенты активно задают вопросы, высказывают своё суждение, не являются пассивными участниками занятия.

В настоящее время, в связи с развитием средств компьютерной коммуникации, получил широкое развитие интерактивный метод обучения. Он предполагает многостороннее взаимодействие обучающей и обучаемой сторон. Построен на взаимодействии учащегося с учебным окружением, учебной средой, которая служит областью осваиваемого опыта. По сравнению с традиционным обучением в интерактивном методе меняется взаимодействие педагога и учащегося: активность педагога уступает место активности учащихся, а задачей педагога становится создание условий для их инициативы.

В современном интерактивном обучении значительную роль играют компьютерные средства обучения и повышения наглядности.

Выделяют такие категории учебных средств:

Учитывая, глобальную информатизацию и модернизацию учебного процесса, можно выделить новые категории наглядных средств обучения(рис. 5.1).

Схема наглядных средств обучения

Рисунок 5.1 – Схема наглядных средств обучения

К натуральным вещественным моделям относят реальные предметы, муляжи, геометрические тела, макеты объектов и т.д. Печатные пособия или условные графические изображения – это чертежи, эскизы, схемы, графики, географические карты, планы, диаграммы и т.д. Экранно-звуковыми средствами наглядности являются кино и телефильмы, диапозитивы, анимация, 3d-модели, интерактивная графика и др.

Графики и схемы упрощают восприятие и облегчают восприятие текста человеком. Иногда нескольких схем достаточно для того, чтобы понять смысл изложенного на нескольких страницах проекта.

Бурное развитие 3-х мерной графики – научная визуализация сформировалась в самостоятельную отрасль науки, вобрав в себя основы дифференциального исчисления, геометрии, программирования. Переход на 3D-технологии превратил графику из средства представления в мощный метод решения научных проблем. Трехмерная визуализация может широко применяться для образовательных систем в различных областях науки. Обучение с использованием трехмерных моделей очень наглядно и позволяет разнообразить формы подачи материала и повышать интерес слушателя.

Наибольшее значение виртуальная визуализация имеет в интерактивных системах обучения, таких, как разнообразного вида тренажеры.

Тенденции развития современных информационных технологий приводят к постоянному возрастанию сложности информационных систем (ИС), и соответственно содержанию дисциплин их изучения для различных специализаций. Современные дисциплины в области ИКТ характеризуются следующими особенностями: сложность описания (большое количество функций, процессов, элементов данных и сложные взаимосвязи между ними), что требует изучения законов и методик моделирования и анализа данных и процессов, а также новых интеллектуальных инструментов.

Методика современного преподавания с использованием компьютерной графики и аудиовизуальных средств должна ориентироваться на будущие и современные технологии, в том числе и на тенденции развития способов использования информационно-компьютерных средств и технологий. В современной методике конечно должны быть представлены необходимые технические условия, программное обеспечение и требования к пользователю, которые создают условия для обращения к цифровой графике и компьютерному дизайну. Но еще более важно то, что в состав учебно-методических комплексов должна быть заложена изначально возможность их модернизации и интеграции с динамичным изменением информационного ресурса.

Фундаментом современной инженерной деятельности являются компетенции в области современных программ CAD, которые позволяют создавать виртуальные параметрические модели твердотельных объектов. Отсюда раздел «Компьютерная графика» имеет практическую направленность современного процесса обучения графическим дисциплинам, и в программе обучения он представлен обязательным лабораторным практикумом. Данный вид учебной деятельности предполагает организовать первоначальную инструментальную подготовку обучаемых, чтобы дальнейшая самостоятельная работа студентов над учебными проектами была более приближена к профессиональным действиям. Поэтому отдельно необходимо остановиться на разработке эффективной методики формирования у студентов первоначальных навыков работы в графических средах. При ограниченном времени, отводимом в программе обучения на лабораторные занятия в компьютерном классе, студентам важно дать оперативные установки использования основного спектра возможностей редактора при графических построениях, подготовить рекомендации по рациональным алгоритмам проектирования 3D-объектов, продемонстрировать позволяемые компьютером вариативные способы решения задач геометрического моделирования [19].

Для повышения эффективности подачи и восприятия материала планируется разработка электронного учебного пособия с наглядным поэтапным построением моделей, преобразования пространственных моделей в эпюр, руководством по выполнению демонстрационных заданий. На рис. 5.2 приведена схема подготовки наглядности по графическим дисциплинам в виде электронного учебника.

Схема подготовки наглядности по графическим дисциплинам

Рисунок 5.2 – Схема подготовки наглядности по графическим дисциплинам
(анимация: 7 кадров, 7 циклов повторения, 16 килобайта)

Разработка подобного рода учебных пособий с применением современных информационных технологий, позволит улучшить эффективность не только лекционных и лабораторных занятий, но и организовать самостоятельную работу студентов. Для этого в такие информационные системы должен быть добавлен модуль тестирования и контроля знаний.

Выводы

В ходе научно-исследовательской работы была подробно изучена и проанализирована предметная область компьютерных систем, как средства повышения наглядности и повышения качества преподавания графических дисциплин. Был проведен обзор теоретических и практических достижений ученых по проектированию электронных мультимедийных средств обучения и контроля знаний. Подробно рассмотрен функционал, интерфейс этих программ и произведен их анализ.

Были сделаны выводы о низком качестве графической части подобных программных продуктов. Для дальнейшей работы над дипломным проектом была поставлена задача разработки средств повышения наглядности при обучении графическим дисциплинам, определена основная схема подготовки наглядности.

При написании данного реферата магистерская работа еще не завершена. Окончательное завершение: май 2018 года. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора или его руководителя после указанной даты.

Список источников

  1. Наглядные методы обучения: виды, классификация и особенности [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.syl.ru/article/36....
  2. Артемов В.А. Психология наглядности при обучении // М.: Просвещение, 1998, 176 с.
  3. Вздорнова Л. С. Применение информационных технологий обучения и совершенствование системы профессиональной подготовки специалистов железнодорожного транспорта [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://refdb.ru/look/16784...
  4. Аранова С. В. К методологии визуализации учебной информации. Интеграция художественного и логического // Вестник Адыгейского государственного университета. Серия 3: Педагогика и психология. – 2011. – No2. – с.18 –24.
  5. Вербицкий А. А. Активное обучение в высшей школе: контекстный подход // М.: Высш. шк., 1991
  6. Мамардашвили М. К. Проблема сознания и философское призвание // Как я понимаю философию. Изд. 2-е. – М., 1992.
  7. Mitchell W. J. T. What is visual culture? // Irvin Lavin, ed. Meaning in the Visual Arts: Views from the Out-side. – Princeton, N. J.: Institute for Advanced Study, 1995.
  8. Желязны Д. Говори на языке диаграмм // М.: Манн, Иванов и Фербер, 2012.
  9. Lankow J., Ritchie J., Crooks R. Infographics: the Power of Visual Storytelling// – New Jersey: John Wiley&Sons Inc,2012.
  10. Tufte E. Beautiful Evidence // Cheshire: Graphic Press, 2006. – 213 p.
  11. Крам Р. Инфографика. Визуальное представление данных // СПб.: Питер, 2015. – 384 с.
  12. Hanrahan P. Teaching Visualization // ACM Siggraph Computer Graphics, vol. 39, no. 1, 2005.
  13. Курс электронного обучения Visual-Literacy.org [Электронный ресурс]. – Режим доступа: www.visual-literacy.org
  14. Вольхин К. А. Начертательная геометрия [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ng.sibstrin.ru/wolchin...
  15. Швайгер А. М. Конспект лекций. Начертательная геометрия [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://fet.mrsu.ru/text/...
  16. Юсупова М. Ф. Методика інтерактивого навчання графічних дисциплін у вищих технічних навчальних закладах.
  17. Карабчевский В. В. Мультимедийный учебник по начертательной геометрии. // Образование и виртуальность-2002. Сборник научных трудов 6-й Международной ВИРТ-2003 конференции Украинской ассоциации дистанционного образования. Харьков-Ялта:УАДО, 2002. – с. 198 – 203.
  18. Хрящев В. Г., Морозова Н. В., Суркова Н. Г. Способы активной и интерактивной подготовки студентов технического вуза по инженерной графике // Альманах современной науки и образования Тамбов: Грамота, 2016. № 6 (108). c. 106 – 111.
  19. Александрова Е. П., Носов К. Г., Столбова И. Д. Организация графической подготовки студентов на основе информационно-коммуникационных технологий [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://dgng.pstu.ru/conf...