Развитие технического мышления обучающихся профессиональных образовательных организаций

Современные научные достижения приводят к интенсивному развитию производственных отраслей, следствием чего является быстрое моральное старение техники, необходимость ее замены на более высокотехнологичное, экономичное, экологически безопасное оборудование, для обслуживания которого требуется высококвалифицированный персонал.

Участие в современном технологическом процессе предполагает особый вид мышления – технический. Техническое мышление — это способность использовать весь комплекс политехнических знаний и умений для осознания сущности технических систем и быстрой ориентации в технических вопросах. Развитое техническое мышление позволяет быстро понять принцип работы неизвестных ранее машин и отдельных ее узлов и механизмов, ориентироваться в общей схеме и во взаимодействии частей конструкции.

Проблемам развития технического мышления посвящен целый ряд фундаментальных, экспериментальных и прикладных психологических исследований (Т.В. Кудрявцев, Б.Ф. Ломов, А.Ф. Эсаулов, И.С. Якиманская и др.). Данные исследования свидетельствуют об актуальности проблемы развития технического мышления в системе профессионального образования.

Существенную роль в развитии технического мышления обучающихся играет графическая подготовка, в процессе которой формируются умения создавать технические образы и оперировать ими. Оперировать техническим образом – это значит не только иметь представление о конкретном предмете (станке, механизме), находящемся в статическом состоянии, но и видеть его в движении, изменении, взаимодействии с другими техническими объектами, т.е. в динамике. Любая графическая модель есть плоскостное изображение, по которому требуется воссоздать пространственное положение реального технического объекта. “Оперирование образами технических объектов чертежа составляет важнейшую особенность технического мышления” [4]. Своеобразие технического мышления заключается в его специфической трёхкомпонентной структуре: понятийно-образно-практической [2].

Развитие технического мышления начинается в младшем школьном возрасте и продолжается в ходе формирования обобщенных технических знаний и выработки общетрудовых и общетехнических умений [2]. При этом увеличиваются объём и качество понятийного компонента, происходит накопление образов в памяти, совершенствуются навыки практических действий. Очевидно, что успешность развития технического мышления зависит от мотивации самостоятельной активной деятельности обучающихся и созданных для этого условий.

Учебная дисциплина “Инженерная графика” относится к общепрофессиональному циклу образовательных программ среднего профессионального образования. Её цель - овладение обучающимися теоретическими знаниями по изображению предметов на плоскости чертежа, приобретение навыков чтения и выполнения эскизов, чертежей, схем по выбранной специальности, с использованием нормативной документации.

Рассмотрим развитие компонентов технического мышления на уроках инженерной графики. Понятийный компонент технического мышления имеет большой объём и интегрированный характер. Для решения задач, которые ставятся перед обучающимися, требуется актуализация знаний из области геометрии, технической механики, электротехники, спец. предметов.

Все встречающиеся в учебных пособиях понятия могут быть разделены на три категории: геометрические (масштаб, линии, грань, ребро, плоскость, геометрические фигуры и т.д.), проекционные (типы линий, сечение, разрез, выносной элемент и т.д.) и технические (названия деталей и их элементов, машин, узлов, технологических операций и т.д.). Государским Л.М. и Эйдельсом Л.М. была проведена работа по классификации и подсчету примерного количества понятий в учебниках по черчению (таблица 1).

Примерное количество понятий по черчению Таблица 1

Конечно, простой подсчет понятий еще не дает полной картины трудностей, возникающих в процессе обучения. Одни понятия конкретны, другие абстрактны и требуют более высокого уровня пространственных представлений. Одни понятия отличаются общим характером, содержат в себе меньше признаков (например, родовые понятия), другие образуются на основе дополнения их новыми частными признаками (видовые понятия).

Трудности, возникающие в процессе обучения, связаны с тем, что обучающиеся должны овладевать новыми понятиями, в то время как старые сведения, на которые опираются новые, усвоены неглубоко или чисто формально.

Практический компонент на уроках инженерной графики развивается при решении практических задач на основе технического материала.

Используются задачи трёх типов:

1. На воссоздание образа технической детали путем восприятия технического рисунка, чертежа и словесного описания особенностей. Сюда же относятся и "обратные" задачи, в которых необходимо на основе восприятия реального объекта (или по памяти) выполнить чертеж в трех проекциях.

2. Основанные на выполнении логических операций и создании нового образа, отличного от исходного, изображенного на чертеже. К этому типу относятся задачи на доконструирование, восполнение недостающего звена в сборочной единице и прочие.

3. Задачи, в которых требуется на основе восприятия и осмысливания графических изображений установить причинно-следственные соотношения и зависимости (чтение чертежа), позволяющие сделать вывод о характере движений отдельных деталей простейших механизмов и устройств (например, передачи шарнирные, рычажные, кулачковые, фрикционные, устройства типа клапанов: предохранительных, обратных, дроссельных, регулирующих и прочие).

Все перечисленные типы задач, характерные для многих областей производственно-технической деятельности, различны в своем техническом содержании, однако они могут быть решены только путем активной работы воссоздающего и творческого воображения (образный компонент).

Психологический процесс, который происходит в сознании обучающихся, при решении задач связан с созданием образа одного или нескольких предметов и оперированием им. Оперирование образом заключается в следующем:

• Мысленное расчленение предметов и явлений на образующие их части, выделение в них отдельных частей, признаков, свойств.
• Мысленное соединение отдельных частей, признаков, элементов в единое целое.
• Мысленное объединение предметов, понятий, элементов в единое целое.

Оперирование сформированным образом осуществляется посредством внимания, памяти, эмоций. Очевидно, что развитость этих психических процессов оказывает положительное влияние на развитие образного компонента (понятийно-образного).

Изучив учебную литературу по черчению и инженерной графике для различного уровня образования школьного, начального, среднего, высшего профессионального обучения, проанализировав задания, которые предлагаются обучающимся и студентам, автором сделан вывод, что большинство заданий направлено на практическую деятельность: выполнить комплексный чертёж, аксонометрию, разрезы, сборочный чертёж и т.д. Лишь небольшая часть учебных изданий содержат задания с числовой формой ответа на развитие понятийно-образного компонента. Там не менее, выполнение таких заданий позволяет эффективно развивать понятийно-образный компонент, отрабатывать навыки создания образов с наименьшими временными затратами. Например, при выполнении такого задания по теме “Сечение”, предложенного Вышнепольским И.С. [1], обучающиеся создают около 24 образов деталей и их сечений, затратив десять-пятнадцать минут учебного времени. При выполнении же практического задания на построение сечения учащиеся создают только два, три образа, при этом увеличиваются и временные затраты.

Исходя из опыта педагогической деятельности, наблюдая за работой обучающихся на уроках черчения и инженерной графики, анализируя результаты выполнения практических заданий, автором сделаны выводы об уровне развития технического мышления обучающихся первого курса учебного учреждения СПО.

1. У большинства обучающихся наблюдаются пробелы в теоретических знаниях. Что выражается в следующем: путают или не знают вообще условные обозначения (диаметр, плоская поверхность, длина, толщина, фаска и т.д.), не знают правил простановки размеров, не знают названия плоскостей, правил построения аксонометрических и ортогональных проекций, условности и упрощения при выполнении сечений и разрезов.
2. При изображении деталей на чертеже большинство обучающихся правильно воспринимают общую форму, но допускают ошибки при изображении элементов: отверстий, пазов, отдельных рёбер и т.д. Причиной может быть недостаточно развитые умение детального анализа и внимание, создание ошибочного образа детали (представление).
3. При повышении сложности задач (чтение и выполнение чертежей по специальности) обучающиеся испытывают больше затруднений, и увеличивается время на их выполнение. Это связано, во-первых, с использованием профессиональных понятий, терминов, которые ещё не прочно усвоены при изучении спец.дисциплин, с появлением новых условных обозначений (сварные швы, профиль проката и т.д.). Во-вторых, усложняется конструкция деталей, увеличивается их количество на чертеже. В-третьих, на чертеже появляется текстовая информация: технологические и эксплуатационные требования, параметры деталей, узлов, т.е. увеличивается информационная содержательность чертежа, требуется большая концентрация внимания и памяти.

В ходе бесед с обучающимися были выявлены основные причины затруднений при решении задач:

1. Недостаток жизненного опыта: учащиеся не видели деталь, изображённую на чертеже, “вживую”, не знают её назначение.

2. Слабые навыки создания и оперирования образами.

3. Необходимость создания и удержания нескольких образов одновременно.

Вышесказанное объясняет актуальность развития технического мышления на уроках черчения, как фактора успешного профессионального становления обучающихся профессональных УЗ.

Список литературы

1. Вышнепольский И.С. Техническое черчение с элементами программированного обучения: учебник для средних проф-тех. училищ. – М.: Машиностроение, 1988 – 240 с.
2. Кудрявцев Т.В. Психология технического мышления Текст. / Т.В. Кудрявцев. - М.: Педагогика, 1975. - 304 с.
3. Ройтман И.А. Методика преподавания черчения. – М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2002 г. – 240 с.
4. Якиманская И.С. Развитие пространственного мышления у школьников. – М.: Педагогика, 1980 г. – 240 с.