Система информационно-технологического обеспечения графической подготовки студентов технического вуза

Актуальность исследования определяется назревшей в современных социально-экономических условиях потребностью в специалистах высокого уровня профессиональной компетентности, в том числе в сфере традиционной и автоматизированной инженерной графики. Это требует развития педагогических систем общеинженерной графической подготовки студентов, создания в технических вузах профессионально-ориентированной информационно-технологической среды и адекватных ей психолого-педагогических условий, направленных на совершенствование процесса графической подготовки студентов и повышение ее эффективности, с целью формирования значимых для учебной и профессиональной графической деятельности способностей и качеств личности будущих специалистов.

Педагогическая наука, поддерживающая инновационную образовательную парадигму, стремится преодолеть существующий разрыв между необходимым и фактическим уровнем профессиональной подготовки в российских вузах (К.Я.Вазина, А. А. Вербицкий, М. Н. Катханов, Ю. Ф. Катханова, В. В. Карпов,.

B.Н.Крутиков, О. К. Лихачев, Л. М. Пыжевич, A.M.Саранов, О. К. Филатов и др.).

Общеинженерная графическая подготовка студентов при условии совершенствования ее организационно-педагогического и методического обеспечения в направлении соответствия информационно-технологическому прогрессу и современным квалификационным требованиям, предъявляемым обществом к выпускникам технических вузов, может внести реальный вклад в решение этой задачи.

Изучением и разрешением различных проблем совершенствования графического образования будущих специалистов серьезно занимались многие ученые-педагоги: И. Н. Акимова, Л. В. Андреева, О. В. Анякина, А. Я. Блаус, А. Д. Ботвинников, Г. Ф. Горшков, Ж. Ж. Есмуханова, В. И. Нилова, Н. Г. Плющ, Г. А. Хомиченко, Н. Ф. Четверухин, В. И. Якунин и др.

Современная общеинженерная графическая подготовка оказалась в эпицентре информатизации профессионального образования. Информатизации образования, которая стала одним из главных условий общественного прогресса, в современном информационно-технологическом мире принадлежит особая роль (В.Н.Агеев, С. А. Алексеев, Б. Н. Богатырь, Т. П. Воронина, Б. С. Гершунский, А. Л. Денисова, В. А. Извозчиков, Е. И. Машбиц, И. В. Роберт, Б. Я. Советов, О. К. Тихомиров,.

C.А.Христочевский и др.). Она подразумевает коррекцию содержания образования в соответствии с требованиями научно-технических достижений, совершенствование методики обучения и воспитания на основе современных компьютерных технологий и предполагает использование в образовательном процессе таких новых информационных технологий (НИТ) как автоматизированные обучающие системы (АОС), ориентированные на различные сферы жизни и профессиональной деятельности человека, телекоммуникационные системы и сети высокой производительности. В графической подготовке студентов технических вузов появились уникальные информационные технологии — системы автоматизированного проектирования (САПР). С появлением в технических вузах интеллектуальных компьютерных систем автоматизированного проектирования роль графической подготовки в фундаментальном инженерном образовании существенно возросла: расширилась содержательная область графической подготовки, обогатились ее интеллектуально-творческие возможности, утвердилась культурно-мировоззренческая значимость, наметилась личностно-развивающая ориентация.

Это стимулировало начало исследований, связанных с обучением студентов работе с интеллектуальными интерактивными графическими информационными технологиями и системами автоматизированного проектирования (В.В.Алейников, Г. В. Виноградова, Г. Ф. Горшков, Е. А. Ерофеева, Г. М. Овчинникова и др.), а также с решением проблемы формирования профессионально важных качеств личности будущего специалиста, являющихся целью и необходимым условием эффективности графической подготовки (В.Н.Кокурошникова, В. И. Нилова и др.).

Проведенный анализ показал, что на сегодняшний день не решены проблемы активизации развития образно-графического мышления и пространственного воображения у будущих инженеров, воспитания интеллектуальной, культурной, творческой личности в условиях применения в образовательном процессе технического вуза графических информационных технологий и систем.

Не систематизированы результаты исследований по применению новых информационных технологий в процессе развития профессионально значимых деловых и личностных качеств будущих специалистов (С.А.Алексеев, А. В. Богомолов, Г. П. Волкова, И. С Ладенко, Н. В. Сафонова, А. Н. Филатов и др.), при этом важно отметить, что формирование этих качеств не является побочным эффектом обучения, не происходит само по себе. Напротив, как отмечается в многочисленных исследованиях (Л.В.Андреева, Т. А. Варенцова, А. Ш. Гусейнов, В.А.Кор-вяков, Н. Б. Крылова, А. В. Мудрик и др.), воспитание таких качеств у студенческой молодежи требует особого внимания и специального педагогического воздействия, для чего в технических вузах необходимо сознательно создавать соответствующую атмосферу. Современная общеинженерная графическая подготовка должна содержать в структуре целей и содержании организационно-педагогической и методической работы совокупность элементов формирования на основе системного применения интеллектуальных компьютерных САПР значимых для учебной и профессиональной графической деятельности качеств личности. Исследования, проведенные нами в 1996;2004 годах, подтвердили это положение.

Таким образом, несмотря на то, что в течение последнего десятилетия опубликованы многочисленные результаты исследований педагогов высшей профессиональной школы, посвященные компьютеризации инженерной графической подготовки, в их работах не рассмотрены специфические аспекты решения проблемы совершенствования общеинженерной графической подготовки в технических вузах в условиях информатизации на основе использования дидактического и функционального потенциалов интеллектуальных компьютерных систем автоматизированного проектирования.

Следует отметить также, что до сих пор отсутствуют единые подходы к решению проблемы создания в технических вузах системы информационно-технологического обеспечения общеинженерной графической подготовки будущих специалистов, интегрирующей в себе необходимые компоненты организационно-педагогического, методического и технологического обеспечения традиционной и компьютерной инженерной графики.

Это позволило нам сделать предположение о необходимости теоретического обоснования и экспериментальной проверки эффективности системы информационно-технологического обеспечения общеинженерной графической подготовки студентов технического вуза, которая в условиях информатизации и компьютеризации приобретает особый приоритетный статус в фундаментальном инженерном образовании. Направленный на решение этой научной проблемы анализ диссертационных трудов, статей и монографий, а также обобщение практического опыта графической подготовки студентов технических вузов позволили установить следующие противоречия в системе графической подготовки будущих специалистов между:

• объективно существующей стратегической потребностью общества в специалистах, имеющих фундаментальную общеинженерную графическую подготовку, способных квалифицированно и творчески использовать в научной и практической деятельности интеллектуальные компьютерные графические технологии и системы, и недостаточным уровнем традиционно существующего организационно-педагогического и методического обеспечения графической подготовки в технических вузах, не учитывающих глобальных процессов, происходящих в информационно-технологическом социуме;

• низким уровнем сформированности у значительной части студентов младших курсов таких профессионально важных качеств личности, как чувство долга и ответственности, самосознание, логическое, образно-графическое, пространственное, техническое мышление, способность профессионального творческого саморазвития, информационная и коммуникативная культура, и высоким уровнем требований к развитию этих качеств для успешной учебно-познавательной и учебно-профессиональной графической деятельности будущих специалистов.

• потенциальными возможностями использования интеллектуальных компьютерных 3-мерных (3D) инженерных САПР в качестве педагогического средства формирования профессионально важных для учебно-познавательной, учебно-профессиональной и профессиональной графической деятельности качеств личности будущих специалистов и традиционными подходами к организации и педагогическому обеспечению процесса обучения графическим дисциплинам, не использующими эти возможности;

• разносторонностью и результативностью проведенных исследований по проблематике совершенствования и повышения качества графической подготовки и недостаточным научным обоснованием системно-синергетического потенциала компьютерных информационных технологий автоматизированного проектирования для интеграции необходимых компонентов организационно-педагогического, дидактического и методического обеспечения общеинженерной графической подготовки студентов.

Анализ выделенных противоречий позволил сделать предположение о их разрешимости в системе информационно-технологического обеспечения общеинженерной графической подготовки студентов технического вуза, интегрирующей в себе необходимые компоненты организационно-педагогического и методического обеспечения на основе использовании функциональных и дидактических возможностей интеллектуальных компьютерных САПР и ориентированной на формирование личностных качеств будущего специалиста, значимых для его учебной и профессиональной графической деятельности.

Из выявленных противоречий вытекает педагогическая проблема: какими должны быть принципы, способы организации и структура системы информационно-технологического обеспечения общеинженерной графической подготовки студентов технического вуза, чтобы в процессе учебно-познавательной и учебно-профессиональной графической деятельности студентов формировались профессионально важные личностные качества, гарантирующие соответствие результатов общеинженерной графической подготовки будущих специалистов поставленным целям и современным квалификационным требованиям к выпускникам технических вузов, предъявляемым высоким уровнем социально-экономического и информационно-технологического развития?

Исследование путей решения этой проблемы привело к необходимости углубленного анализа систем организационно-педагогического и методического обеспечения общеинженерной графической подготовки студентов в информационно-технологическом, профессионально ориентированном и личностно-формирующем аспектах для научного осмысления и оценки системносинергетического потенциала трехмерных (3D) САПР, универсальности их функциональных и дидактических возможностей. Результаты этого анализа привели к идее разработки системы информационно-технологического обеспечения графической подготовки студентов технического вуза. При этом проблема использования трехмерных (3D) интеллектуальных компьютерных САПР в современном блоке общеинженерных графических дисциплин должна рассматриваться комплексно, как проблема обучения собственно инженерной компьютерной графике, виртуальному электронному моделированию и основам автоматизированного проектирования, и как проблема реализации потенциальных обучающих и личностно-формирующих возможностей средств этих профессиональных НИТ.

Цель исследования — научное обоснование, разработка и экспериментальная проверка эффективности системы информационно-технологического обеспечения графической подготовки студентов технического вуза.

Объект исследования — система графической подготовки студентов технического вуза в условиях информатизации и повышения квалификационных требований к выпускникам технических вузов.

Предмет исследования — принципы, способы организации, структура и функционирование системы информационно-технологического обеспечения графической подготовки студентов технического вуза на основе использования компьютерных графических информационных технологий.

Гипотеза исследования состоит в следующем.

1. Предполагается, что в процессе учебно-познавательной и учебно-профессиональной графической деятельности студентов будут сформированы профессионально важные личностные качества, гарантирующие соответствие результатов графической подготовки будущих специалистов поставленным целям и современным квалификационным требованиям к выпускникам технических вузов, если в вузе будет организована система информационно-технологического обеспечения графической подготовки студентов, интегрирующая в себе необходимые компоненты организационно-педагогического и методического обеспечения на основе использовании функциональных и дидактических возможностей интеллектуальных компьютерных САПР.

2. Предполагается, что эффективность функционирования системы информационно-технологического обеспечения графической подготовки студентов зависит от выполнения следующих условий:

— в основу организации системы должны быть положены такие специфические педагогические принципы как: принцип осознанной потребности в информатизации графического образования и качественной графической подготовке будущих специалистовактуализации дидактических возможностей функционального и интеллектуального потенциалов компьютерных систем автоматизированного проектирования (САПР) — единства организационно-педагогического, методического и информационно-технологического обеспечения общеинженерной графической подготовкирелевантности традиционной и компьютерной составляющих общеинженерной графической подготовки студентовучета лич-ностно-формирующих воздействий информационно-технологических способов организации графической подготовки студентовформирования ценностного отношения к продуктам учебно-профессиональной графической деятельности студентовэквивалентности обучения и воспитания в процессе графической подготовки студентов с использованием интеллектуальных графических информационных технологийличной заинтересованности, энтузиазма, мастерства и творческого примера педагога;

— в структуру и содержание системы информационно-технологического обеспечения графической подготовки студентов технического вуза будут включены следующие необходимые компоненты: подсистема методов и приемов организации образовательного процесса графической подготовки студентов с использованием интеллектуальных компьютерных САПРподсистема организационных форм образовательного процесса, построенных на основе использования интеллектуальных компьютерных САПРподсистема учебных и учебно-методических пособий, адекватных выбранным средствам, методам и организационным формам (учебно-методический комплекс общеинженерной графической подготовки на основе использования интеллектуальных компьютерных САПР);

— функционирование системы информационно-технологического обеспечения графической подготовки студентов технического вуза будет организовано в специально созданной информационно-технологической компьютерной учебно-профессиональной среде, обеспеченной соответствующими организационно-педагогическими, техническими и программными средствами обучения и воспитания, такими как современная компьютерная и мультимедийная техника, периферийные устройства (принтеры и плоттеры), программные продукты конструк-торско-графических информационных технологий (системы автоматизированного проектирования с возможностью трехмерного виртуального моделирования и их приложения), электронные учебные пособия и т. д.

В соответствии с поставленной целью и сформулированной гипотезой исследования в работе решались следующие задачи :

1. Определить роль и место интеллектуальных инженерных систем автоматизированного проектирования в графической подготовке студентов технического вуза на основе анализа тенденций развития новых информационных технологий в профессиональном образовании.

2. Проанализировать проблему организационного и методического обеспечения качества графической подготовки студентов технического вуза в условиях информатизации и компьютеризации образования.

3. Проанализировать проблему повышения требований к личности будущего специалиста в аспекте общеинженерной графической подготовки, организованной на основе функциональных возможностей и дидактического потенциала интеллектуальных компьютерных САПР.

4. На основе системно-синергетического подхода разработать концептуальную модель системы информационно-технологического обеспечения графической подготовки студентов технического вуза.

5. Выявить и обосновать основные и специфические принципы и способы организации и управления системой информационно-технологического обеспечения графической подготовки студентов.

6. Разработать авторский учебно-методический комплекс графической подготовки на основе использования интеллектуальных компьютерных САПР и методику его реализации.

7. Экспериментально доказать необходимость и достаточность сформулированных в гипотезе условий.

Теоретико-методологической основой исследования являются труды исследователей по проблемам: философии, теории, методологии и практики информатизации образования: (В.Н.Агеев, В. В. Алейников, Б. Н. Богатырь, А.А.Веря-ев, Т. Н. Воронина, В. П. Линькова, С. Пейперт, И. В. Роберт, Н. Н. Серебрякова, М. С. Чванова и др.) — развития и применения систем искусственного интеллекта (С.В.Астанин, А. А. Зенкин, В. П. Зинченко, А. И. Змитрович, Г. С. Поспелов, В. М. Сергеев, О. К. Тихомиров и др.) — подходов, использующих методы системного анализа (В.П.Беспалько, А. Я. Блаус, Л. Г. Викторова, Г. Ф. Горшков, Н. А. Довгалевская, З. Д. Жуковская, Т. А. Ильина, Н. В. Кузьмина, А. И. Уемов, Э. Г. Юдин и др.) — оптимизации образовательного процесса на основе НИТ (С.И.Дворецкий, А. Л. Денисова, Д. Джонассен, Л. Х. Зайнутдинова, В. А. Извозчиков, О. К. Лихачев, Д. П. Муравлев, В. В. Петрусинский, И. В. Роберт, А. В. Соловов и др.) — профессионального обучения пользователей новых информационных технологий в высшей школе (В.В.Алейников, Г. В. Виноградова, Е. А. Ерофеева, О. К. Тихомиров и др.) — психологии личности и психологических аспектов обучения и воспитания (Б.ГАнаньев, В. И. Андреев, А. Г. Асмолов, Л. А. Барановская, Л. С. Выготский, П. Я. Гальперин, Дж. Гилфорд, В. В. Давыдов, Э. Ф. Зеер, Е. П. Ильин, А. Г. Ковалев, И. С. Ладенко, Н. Д. Левитов,.

A.Н.Леонтьев, С. П. Ломов, А. К. Маркова, А. Маслоу, Т. А. Матис, Л. И. Рувинский,.

B.М.Симонов, М. А. Тимошенко и др.) — совершенствования учебно-воспитательного процесса в высшей школе (В.П.Зинченко, А. И. Кочетов, В. С. Кузин, Б. Т. Лихачев, А. В. Мудрик, С. А. Новоселов, Е. В. Шорохов и др.) — содержания профессионального образования и качества общетехнической подготовки студентов профессиональной школы (С.И.Архангельский, Ю. К. Бабанский, С. Я. Батышев, В. С. Безрукова, О. В. Варникова, К. Н. Катханов, В. С. Леднев, И. Я. Лернер, И. П. Подласый и др.) — графической подготовки будущих специалистов (И.Н.Акимова, А. Я. Блаус, Ж. Ж. Есмуханова, Б. Ф. Ломов, Л. А. Найниш, В. И. Нилова, С. А. Фролов, И. С. Якиманская, В. И. Якунин и др.) — педагогической технологии (В.П.Беспалько, А. А. Вербицкий, В. Н. Воронин, Т. Ф. Гурова, О. В. Долженко, З. Д. Жуковская, З. З. Кирикова, В. А. Крутецкий, А. Я. Савельев, Н. Ф. Талызина, Ю. Г. Татур, О. К. Филатов, В. Л. Шатуновский и др.).

В качестве источниковедческой базы использовались документы, специальная литература, публикации в научных сборниках и специализированных журналах, монографическая литература и диссертационные исследования, а также материалы по тематике настоящего исследования, полученные на основе информационного поиска в Internet. Среди них: электронные каталоги Российской государственной библиотеки, электронная документация, размещенная на сайте Министерства образования Российской Федерации, материалы международных, всероссийских, межвузовских, региональных и отраслевых конференций.

Для решения поставленных задач в исследовании использовалась совокупность методов:

• теоретические методы:

— анализ педагогической, психологической, философской, методической, технической литературы и информации, размещенной на сайтах Internet, по проблеме исследования;

— системно-синергетический подход для определения основ педагогического проектирования;

— синтез, абстрагирование, конкретизация, моделирование;

— сравнительный анализ нормативных документов, учебных программ, содержания научных исследований и публикаций, определяющих роль и место новых информационных технологий прикладного назначения в системе высшего профессионального образования;

— изучение передового педагогического опыта;

— рефлексия собственной учебной и педагогической деятельности;

• эмпирические методы:

— наблюдение;

— анкетирование и собеседование при работе со студентами и преподавателями;

— изучение продуктов традиционного и компьютерного графического творчества студентов;

— сбор и обобщение оперативной информации по вопросам создания и применения традиционных и электронных учебных пособий путем участия в межвузовских, региональных, отраслевых, всероссийских и международных конференциях по актуальным вопросам графического образования молодежи и графическим информационным технологиям и системам;

— педагогический эксперимент;

— экспериментальная опытно-конструкторская работа (ОКР) и научно-методическая работа со студентами по линии НИРС;

— подготовка студентов к участию в международных, всероссийских, региональных олимпиадах и конкурсах по инженерной графике и графическим информационным технологиям и системам;

• методы математической статистики для обработки результатов экспери мента.

Иллюстративный и дидактический материал по методическому обеспечению графической подготовки студентов, а также представленные в диссертации учебно-профессиональные работы студентов Снежинской государственной физико-технической академии выполнены средствами универсальной параметрической компьютерной системы автоматизированного проектирования Рго/ENGINEER (Parametric Technology Corporation, США).

Научная новизна исследования состоит в том, что в нем:

• обоснована зависимость качества графической подготовки студентов технического вуза от степени реализации системно-синергетического потенциала компьютерных информационных технологий автоматизированного проектирования в процессе интеграции необходимых компонентов организационно-педагогического, дидактического и методического обеспечения общеинженерной графической подготовки студентов;

• предложена концептуальная модель и на ее основе разработана система информационно-технологического обеспечения графической подготовки студентов технического вуза, функционирование которой способно обеспечить наиболее полную реализацию системно-синергетического потенциала ф компьютерных информационных технологий автоматизированного проектирования в процессе интеграции необходимых компонентов организационно-педагогического, дидактического и методического обеспечения общеинженерной графической подготовки студентов;

• сформулированы специфические принципы организации системы информационно-технологического обеспечения графической подготовки студентов технического вуза и рекомендованы правила их реализации;

• обоснована необходимость создания специальной компьютерной учебно-¦ф. профессиональной среды, оптимальной для функционирования системы информационно-технологического обеспечения графической подготовки студентов технического вуза,.

• разработан авторский учебно-методический комплекс (УМК) по современному циклу графических дисциплин, в который входят рабочие программы, методические разработки, демонстрационные и стендовые материалы, 21 учебное пособие, в том числе 8 электронных, зарегистрированных в установленном порядке на правах научных публикаций, включающий в качестве составляющих: УМК по начертательной геометрии, УМК по инженерной графике, УМК по компьютерной графике и основам автоматизированного проектирования.

Теоретическая значимость исследования заключается во вкладе в теорию профессионального образования следующих его результатов:

• теоретически обоснован системно-синергетический подход к совершенствованию графической подготовки студентов технического вуза, основанный на комплексном использовании функциональных возможностей и дидактического потенциала интеллектуальных компьютерных САПР в направлении формирования в процессе учебно-познавательной и учебно-профессиональной графической деятельности студентов профессионально важных личностных качеств будущего специалиста;

Щ • разработаны теоретические модели педагогической системы графической подготовки студентов в условиях информатизации и системы информационно-технологического обеспечения графической подготовки студентов технического вуза;

• выделена и развита система понятий и терминов, отражающая наиболее существенные стороны исследуемых профессионально важных качеств в условиях информатизации и компьютеризации графической подготовки;

• теоретически обоснованы и разработаны способы реализации авторского дидактического комплекса, ориентированного на совершенствование и повышение эффективности графической подготовки и формирование проф фессионально важных для графической деятельности качеств будущего специалиста.

Практическая значимость исследования заключается в следующем:

• исследование может быть использовано педагогическими и научно-педагогическими работниками профессионального образования, а также непосредственно студентами в целях повышения качества преподавательской, научно-исследовательской, учебно-познавательной, учебно-профессиональной и профессиональной инженерно-графической деятельностирезультаты исследования использованы при разработке учебных планов, рабочих программ, учебных пособий, методических рекомендаций по курсам «Начертательная геометрия», «Инженерная графика», «Компьютерная графика», «Основы автоматизированного проектирования», а также курсовых и исследовательских работ конструкторского направления в Сне-жинской государственной физико-технической академии, готовящей квалифицированных специалистов для Российского Федерального ядерного центраразработанный и апробированный в процессе графической подготовки как в традиционных, так и электронных (дистанционных) вариантах исполнения, авторский учебно-методический комплекс, созданный посредством интеллектуальных компьютерных САПР, может быть адаптирован к различным компьютерным графическим системам и использован другими вузами в образовательном процессе по графическим дисциплинамрезультаты диссертационного исследования используются в образовательном процессе подготовки будущих инженеров специальностей «Приборостроение», «Средства поражения и боеприпасы», «Динамика и прочность машин», «Технология машиностроения», «Ядерная физика», для подготовки преподавателей из числа успешных студентов, обучения и повышения квалификации преподавателей графических дисциплин в Сне-жинской государственной физико-технической академииавторские учебные пособия и практические руководства используются для обучения специалистов Российского Федерального ядерного центра Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики (РФЯЦ ВНИИТФ), Института сильноточной электроники Сибирского отделения РАН, графической подготовки студентов вузов Москвы, Санкт-Петербурга и др. вузовна основании Положения о порядке присвоения учебным изданиям грифа Министерства образования Российской Федерации, утвержденного приказом Минобразования России от 14.07.1999 № 81, учитывая заключение Учебно-методического объединения вузов Российской Федерации по университетскому политехническому образованию от 17.02.2003 № 16−06/93, рецензии независимых экспертов, Министерство приняло решение о присвоении учебному изданию «Рго/ENGINEER. Деталь-Сборка-Чертеж» грифа «Допущено Министерством образования Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности «Средства поражения и боеприпасы» направления подготовки дипломированных специалистов «Оружие и системы вооружения»;

• обучаясь по разработанной методике, только в 2002;2004 гг. студенты СГФТА стали победителями и призерами следующих олимпиад и конкурсов: X. XII Всероссийских и I Международной олимпиад студентов по графическим информационным технологиям и системам (НГТУ — Н. Новгород), региональной олимпиады студентов по САПР КОМПАС (ОмГТУ — Омск), 5-й и 6-й Всероссийских дистанционных олимпиад учащейся молодежи по дисциплинам графического цикла (РГАТА — Рыбинск), 4-го Международного конкурса пользователей инженерных графических технологий компании Parametric Technology Corporation (США), 6-го Всероссийского конкурса «КОМПЬЮТЕРНЫЙ ИНЖИНИРИНГ-2004» (МАТИ — Москва);

• профессиональная компетентность в сфере современной инженерной графики, высокий уровень умений и навыков работы с мощными графическими информационными технологиями и системами автоматизированного проектирования, а также личностные качества, сформированные в процессе общеинженерной графической подготовки, позволяют студентам СГФТА выполнять крупные ответственные и наукоемкие работы, связанные с профессиональным использованием конструкторских модулей и графических редакторов интеллектуальных компьютерных систем автоматизированного проектирования.

Основные этапы исследования:

1 этап: (1997 — 1998 г. г.) — исследовалось явление всеобщей информатизации и компьютеризации, анализировался процесс внедрения новых информационных технологий в образование, проводилось изучение нормативной документации по изучаемым вопросам, оценивались роль и место интеллектуальных компьютерных САПР в графической подготовке высшей профессиональной школыизучался опыт обучения студентов компьютерной графике и геометрическому моделированию за рубежом и в Россииобосновывалось программное обеспечение САПР для использования в образовательном процессе вузавыявлялись закономерности эффективной учебно-познавательной и учебно-профессиональной графической деятельности студентоввыяснялось состояние проблемы формирования профессионально важных личностных качеств будущего специалиста в технических вузах и пути ее решенияисследовалось организационно-педагогическое и методическое обеспечение графической подготовки студентов с целью проектирования эффективных систем общеинженерной графической подготовки студентов, нацеленных на формирование качеств личности будущего специалистаанализировался понятийно-терминологический аппаратнакапливался эмпирический материал для последующей исследовательской работывыявлялись противоречия, разрабатывалось направление решения исследуемой проблемы, формулировалась гипотеза, определялись объект, предмет, цели, задачи и методика исследования. 0 2 этап: (1998 — 1999 г. г.) — проводились констатирующие эксперименты по изучению уровня школьной подготовки первокурсников по геометрии и черчениюанализировались показатели контрольных мероприятий по оценке знаний, умений и навыков фундаментальных общеинженерных графических дисциплин — начертательной геометрии, инженерной графики, инженерной компьютерной графикишло изучение продуктов графического творчества студентовпроводилось анкетирование студентов, преподавателей и специалистов Российского Федерального Ядерного Центра для определения состояния проблемы воспитания профессионально важных качеств будущего специалистаопределялись наиболее значимые для профессиональной графической деятельности личностные качест-* ва специалистаразрабатывались авторские рабочие программы и календарные планы нового курса «Основы автоматизированного проектирования» и прикладных учебных дисциплин, ориентированных на обучение студентов профессиональной работе с интерактивными САПРшел поиск эффективных методик графической подготовки студентов, основанных на комплексном использовании функционального и педагогического потенциалов интеллектуальных компьютерных САПРразрабатывались компоненты системы информационно-технологического обеспечения графической подготовки студентов технического вуза.

3 этап: (1999 — 2002 г. г.) — разрабатывались теоретические основы проектирования и функционирования системы информационно-технологического обеспечь чения графической подготовки студентов технического вузапроводились экспериментальные исследования по формированию познавательных, мотивационных, деятельностных и эмоционально-волевых компонентов готовности к предстоящей графической подготовке и деятельности на более высоком учебном и профессиональном уровне, с творческим использованием интеллектуальных систем автоматизированного проектированияисследовались и разрабатывались модели формирования конкретных профессионально важных личностных качеств будущего специалиста, необходимых для успешной инженерной графической подготовки и практикиопределялись критерии оценки уровня их развитияуточнялась рабочая гипотезапроводился анализ возможностей использования внутренних ^ компьютерных коммуникационных сетей (лаборатории компьютерной графики и параметрического моделирования, электронной библиотеки) как средств профессионально и личностно ориентированной графической подготовки студентоввелась опытно-экспериментальная работа по внедрению разработанной системы информационно-технологического обеспечения графической подготовки в Сне-жинской государственной физико-технической академиивносились изменения в систему профессиональной подготовки будущих инженеров с учетом новых возможностей инженерных информационных технологийадаптировались системы формирования конкретных профессионально важных качеств личности будущего специалиста к графической подготовке на основе непрерывного обучения сту-ф дентов работе с интеллектуальными компьютерными САПР.

4 этап (2002 — 2004 г. г.) — осуществлялся систематический теоретический анализ и обобщение результатов опытно-экспериментальной работы по совершенствованию образовательного процесса графической подготовки студентов, нацеленной на формирование важных для учебной и профессиональной графической деятельности личностных качеств будущего специалистаобобщались научные факты, формировались основные выводыподтверждена гипотеза, что в результате создания в техническом вузе информационно-технологической учебно-профессиональной среды при определенных психолого-педагогических условиях в процессе учебно-познавательной и учебно-профессиональной графиче-#. ской деятельности у студентов будет развит комплекс наиболее важных в профессиональном отношении личностных качеств, обеспечивающих формирование профессиональной компетентности будущих специалистов в сфере традиционной и автоматизированной инженерной графической деятельности, гарантирующих соответствие результатов графической подготовки будущих специалистов поставленным целям и современным квалификационным требованиям к выпускникам технических вузов, предъявляемым высоким уровнем социально-экономического и научно-технического развитияметодами математической статистики осуществлялась обработка полученных в процессе исследования данныхполученные результаты внедрялись в практикузавершалось оформление ф результатов научного исследованияизданы авторские учебные пособия для студентов технических вузов и монография.

На защиту выносятся следующие положения:

— Реализация системно-синергетического потенциала компьютерных информационных технологий автоматизированного проектирования в процессе интеграции необходимых компонентов организационно-педагогического, дидактического и методического обеспечения общеинженерной графической подготовки студентов технических вузов позволит привести в соответствие результаты учебно-познавательной и учебно-профессиональной графической деятельности будущих специалистов с современными квалификационными требованиями к графической подготовке выпускников технических вузов. Реализации системно-синергетического потенциала компьютерных информационных технологий автоматизированного проектирования способствует создание системы информационно-технологического обеспечения графической подготовки студентов технического вуза.

— В основу организации системы информационно-технологического обеспечения графической подготовки студентов должны быть положены следующие специфические педагогические принципы: принцип осознанной потребности в информатизации графического образования и качественной графической подготовке будущих специалистовактуализации дидактических возможностей функционального и интеллектуального потенциалов компьютерных систем автоматизированного проектирования (САПР) — единства организационно-педагогического, методического и технологического обеспечения общеинженерной графической подготовкирелевантности традиционной и компьютерной составляющих общеинженерной графической подготовки студентовучета лич-ностно-формирующих воздействий информационно-технологических способов организации графической подготовки студентовформирования ценностного отношения к продуктам учебно-профессиональной графической деятельностиэквивалентности обучения и воспитания в процессе графической подготовки студентов с использованием интеллектуальных графических информационных технологийличной заинтересованности, энтузиазма, мастерства и творческого примера педагога.

— Достижению целей системы информационно-технологического обеспечения графической подготовки студентов технического вуза способствует включение в ее структуру следующих необходимых компонентов: подсистемы методов и приемов организации образовательного процесса графической подготовки студентов с использованием интеллектуальных компьютерных САПРподсистемы организационных форм образовательного процесса, построенных на основе использования интеллектуальных компьютерных САПРподсистемы учебных и учебно-методических пособий, адекватных выбранным средствам, методам и организационным формам (учебно-методический комплекс общеинженерной графической подготовки на основе использования интеллектуальных компьютерных САПР).

— Необходимым условием эффективного функционирования системы информационно-технологического обеспечения графической подготовки студентов технического вуза является организация специальной информационно-технологической компьютерной учебно-профессиональной среды, обеспеченной соответствующими организационно-педагогическими, техническими и программными средствами обучения и воспитания, такими как: современная компьютерная и мультимедийная техника, периферийные устройства (принтеры и плоттеры), программные продукты конструкторско-графических информационных технологий (системы автоматизированного проектирования с возможностью трехмерного виртуального моделирования и их приложения), электронные учебные пособия и т. д.

Достоверность и обоснованность результатов исследования обеспечены: основательной проработкой и объективностью исходных методологических позицийорганизацией опытно-экспериментальных исследований в единстве с педагогической практикой и с ориентацией на нееиспользованием комплекса способов, адекватных объекту, целям и задачам педагогического исследованиявоспроизводимостью результатов исследовательской работырешением всех конкретных задач, поставленных в исследованиииспользованием методов математической статистики для проверки достоверности полученных результатовактом приемкиприсвоением грифа Министерства образования РФ учебному пособию «Рго/ENGINEER: Деталь — Сборка — Чертеж" — успешными выступлениями студентов СГФТА в региональных, всероссийских и международных олимпиадах и конкурсах по графическим дисциплинамопытно-конструкторской и профессиональной деятельностью студентов и выпускников СГФТА в сфере автоматизированного проектирования и современной инженерной графикиприсуждением призовых мест авторским учебно-методическим комплексам: по компьютерной графике и основам автоматизированного проектирования — 2 место, по начертательной геометрии — 3 место (6-й Всероссийский конкурс «КОМПЬЮТЕРНЫЙ ИНЖИ-НИРИНГ-2004», МАТИ им. К. Э. Циолковского, «Научно-исследовательский центр автоматизированных систем конструирования» — Москва).

Апробация и внедрение результатов исследования. Ход и результаты теоретических и экспериментальных исследований докладывались и обсуждались на научных конференциях и методических семинарах:

• международных — Н. Новгород, 2001;2004; Снежинск, 2003; Самара, 2003; Москва, 2003, 2004; Шуя, 2004; Владивосток, 2004;

• всероссийских — Екатеринбург, 2002; Н. Новгород, 2003; Рыбинск, 2003; Пермь, 2004;

• отраслевыхНовоуральск, 1999; Озерск, 1999, 2002; Северск, 2003;

• методических семинарах — СГФТА и кафедры общетехнических дисциплин.

По теме диссертационного исследования диссертантом опубликовано 3 монографии- 43 учебных пособия, в том числе 8 электронных, зарегистрированных на правах научных публикаций- 36 статей, докладов и тезисов в сборниках научных трудов и научных журналах- 13 авторских рабочих программ, 11 учебно-методических разработок и ОКР.

Структура диссертации определена предметом и логикой исследования и состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографии (572 наименований) и приложений. Кроме текстовых материалов, в работу включены схемы, таблицы, рисунки, демонстрационная компьютерная графика.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.

1. Проанализированы научные взгляды на тенденции и перспективы информатизации образования в условиях развития человеческой цивилизации в XXI веке: задачи комплексного внедрения НИТ в сферу производства, образования и науки определяют доминирование в технических вузах профессионально ориентированных аспектов НИТ, нашедших отражение в компьютеризации учебно-профессиональной графической деятельности средствами САПР.

2. Обоснована ведущая роль инженерного образования в процессе информатизации и компьютеризации человеческой научно-технической деятельности и существенное повышение значимости и статуса инженерных графических дисциплин в результате появления интеллектуальных конструкторских САПР в графи* ческой подготовке студентов технического вуза.

3. Проанализирована проблема организационного и методического обеспечения графической подготовки студентов технического вуза в условиях информатизации и компьютеризации, выявившая интеллектуальное, техническое и учебно-методическое несоответствие традиционных методов, организационных форм и средств обучения современному уровню информационно-технологического прогресса и новой концепции инженерного образования, что негативно сказывается на качестве графической подготовки.

4. Исследована проблема формирования профессионально важных качеств ф личности будущего специалиста у студентов современного технического вуза в процессе графической подготовки, организованной на основе функциональных возможностей и дидактического потенциала конструкторских САПР в контексте повышения квалификационных требований, предъявляемых обществом к выпускникам технических вузов. Это связано с прогрессивными явлениями научно-технического развития и с проблемой негативной трансформации личностного воспитания молодого поколения, истоки которой кроются в побочных эффектах социальных процессов послеперестроечного периода в нашей стране.

5. Исследовано реальное состояние сформированности профессионально важных качеств будущего специалиста атомной отрасли у студентов базового вузапо результатам исследования выделен комплекс профессионально важных личностных характеристик, которые, с одной стороны, формируются в системе информационно-технологического обеспечения графической подготовки, с другой, — обеспечивают эффективность, и высокое качество графической подготовки.

6. Доказано, что комплекс выделенных в процессе исследования наиболее важных профессиональных качеств будущего специалиста лежит в основе формирования профессиональной компетентности студентов технического вуза в сфере графической подготовки.

7. Исследован и развит понятийно-терминологический аппарат выделенного комплекса профессионально важных качеств будущего специалиста применительно к современной инженерно-графической подготовке.

8. Подтверждена потребность в новых походах к графическому образованию студентов, изменения его целей, принципиальной основы, структуры, содержания, методик, средств обучения и воспитания в современных условиях.

9. Обоснован системно-синергетический информационно-технологический подход, примененный нами к организационно-педагогическому и методическому обеспечению графической подготовки студентов технического вуза и который позволяет совершенствовать образовательный процесс, способствует реальному повышению эффективности графической подготовки благодаря управлению формированием профессионально важных качеств будущего специалиста.

10. Разработана концептуальная модель системы информационно-технологического обеспечения графической подготовки студентов технического вуза, организованная на принципах системно-синергетического подходаструктурные и функциональные компоненты такой системы испытывают влияние педагогической надсистемы графической подготовки и отражают современную концепцию информатизации и компьютеризации инженерного образования.

11. Теоретически обосновано, что в структуру и содержание системы информационно-технологического обеспечения графической подготовки студентов целесообразно включить следующие взаимосвязанные компоненты:

• цели, соответствующие целям системы инженерной графической подготовки в условиях ее информатизации и компьютеризации;

• педагогические принципы, среди которых можно выделить общие и специфические;

• способы организации общеинженерной графической подготовки студентов технического вуза с использование интеллектуальных компьютерных САПР (методы и приемы компьютеризированной графической подготовки, а также организационные формы образовательного процесса по графическим дисциплинам с использованием компьютерных САПР);

• средства обучения и воспитания студентов в процессе графической подготовки, к которым мы относим техническое, информационное, программное обеспечение и учебно-методический комплекс графической подготовки на основе интеллектуальных компьютерных САПР.

12. Выявлены и теоретически обоснованы основные принципы и способы организации и управления системой информационно-технологического обеспечения графической подготовки студентов.

13. Сформулированы следующие специфические принципы функционирования системы информационно-технологического обеспечения графической подготовки студентовпринцип осознанной потребности в информатизации графического образования и качественной графической подготовке будущих специалистовактуализации дидактических возможностей функционального и интеллектуального потенциалов компьютерных систем автоматизированного проектирования (САПР) — единства организационно-педагогического, методического и информационно-технологического обеспечения общеинженерной графической подготовкирелевантности традиционной и компьютерной составляющих общеинженерной графической подготовки студентовучета личностно-формирующих воздействий информационно-технологических способов организации графической подготовки студентовформирования ценностного отношения к продуктам учебно-профессиональной графической деятельности студентов с использованием инженерных компьютерных САПРэквивалентности обучения и воспитания в процессе графической подготовки студентов с использованием интеллектуальных графических информационных технологийличной заинтересованности, энтузиазма, мастерства и творческого примера педагога. Даны рекомендации по применению этих принципов.

14. Разработаны новые методы совершенствования графической подготовки студентов на основе комплексного использования функционального и дидактического потенциалов САПР, направленные на повышения эффективности графической подготовки, благодаря формированию у студентов компетентности в сфере традиционной и компьютерной инженерной графики, образно-графического, пространственного, логического мышления, профессиональной чести, информационной культуры, способностей творческого саморазвития: метод взаимной ответственности, метод осознанности восприятия учебной информации, метод дидактических ассоциаций, метод виртуального творчества.

15. Создана информационно-технологическая компьютерная учебно-профессиональная среда, обеспеченная соответствующими средствами обучения и воспитания, такими как современная компьютерная и мультимедийная техника, периферийные устройства (принтеры и плоттеры), программные продукты конструкторско-графических информационных технологий (системы автоматизированного проектирования с возможностью трехмерного виртуального моделирования и их приложения), электронные учебные пособия и т. д.

16. Разработан, экспериментально апробирован и используется в учебных целях авторский дидактический комплекс графической подготовки на основе применяемой в атомной отрасли и учебном процессе базового технического вуза САПР.

17. Экспериментально доказано позитивное влияние технологии графической подготовки, разработанной на основе графической информационной технологии САПР, на формирование профессионально важных качеств будущего специалиста, обусловливающих успешную учебно-профессиональную графическую деятельность студентов и профессиональную конструкторско-графическую деятельность инженера.

17. Доказано, что между уровнями сформированности профессионально важных качеств личности будущего специалиста и учебно-профессиональной компетентности студента в области инженерных геометрических и графических дисциплин на определенных этапах графической подготовки существует прямая и обратная зависимость.

18. Основные положения и результаты исследования автора отражены в 3 монографиях- 35 учебных пособиях, в том числе 8 электронных, зарегистрированных на правах научных публикаций- 40 статьях и тезисах докладов в сборниках научных трудов, в научных журналах, рекомендованных ВАК РФ- 13 авторских рабочих программах, 9 методических рекомендациях и ОКР.

19. Исследования показали, что эффективность использования интеллектуальных научно-промышленных компьютерных технологий в графической подготовке конкретного технического вуза зависит от:

• концептуальной разработанности педагогических инструментальных средств, используемых в организации учебного процесса по циклу графических дисциплин;

• уровня адаптивности информационно-технологической профессионально ориентированной дидактической компьютерной среды и системы информационно-технологического обеспечения графической подготовки современного инженера в базовом вузе будущей информационно-профессиональной среде на производственном объекте;

• уровня сформированности готовности студентов к решению профессиональных конструкторско-графических задач традиционными и современными, более совершенными средствами, к которым относятся интеллектуальные инженерные информационные технологии САПР.

1.

2.

3.

4,.

5, 6 7 8 9.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Глобальная информатизация и компьютеризация общества сегодня являются одной из доминирующих реальностей цивилизации.

Приоритетный характер задач комплексного внедрения НИТ в сферу производства, образования и науки актуализировал проблему применения компьютерного инжиниринга в графическом образовании и определил основные тенденции использования инженерных информационных технологий и систем в графической подготовке студентов технических вузов.

Сформировались внешние и внутренние предпосылки информатизации профессионально ориентированной инженерной графической подготовки студентов технических вузов, с одной стороны, обусловленные потребностями общества, государства, отрасли, региона, предприятия, личности, с другой — информационными, технологическими и коммуникационными потребностями технических вузов.

Обеспечение высокого качества подготовки инженеров в современных условиях требует изменения подходов к формированию личности. Анализ проблемы формирования профессионально важных качеств личности будущего специалиста у студентов технического вуза в условиях информатизации и компьютеризации графической подготовки позволил выделить и обосновать систему личностных качеств, представляющих наибольшую ценность для учебной и профессиональной инженерно-графической деятельности. К таким качествам мы относим профессиональную честь и самосознание, образно-графическое мышление и пространственное воображение, техническое мышление, творческую активность, информационную и коммуникативную культуру, способности саморазвития (са-^ мообучения, самоорганизации, самоконтроля).

Потребность реализации концепции личностно-ориентированного образования в условиях информатизации вызвала необходимость исследования проблемы личностного воспитания современной молодежи. Нежелательные деформации личностного воспитания в конце XX столетия обострили проблему формирования личности будущего специалиста, в связи с чем на основании анкетного опроса и экспертной оценки был выделен комплекс профессионально важных качеств личности будущего специалиста, обусловливающих успешность и эффективность учебно-познавательной, учебно-профессиональной и профессиональной конструкторско-графической деятельности.

Актуальность проблемы формирования личности в процессе инженерно-ф графической подготовки стимулировала наше исследование специфики влияния информатизации графической подготовки на формирование профессионально важных качеств личности будущего специалиста в понятийно-терминологическом аспектебыли даны или уточнены определения некоторых понятий в свете информационных преобразований в инженерном графическом образованииэто: «учебно-профессиональная компетентность», «профессиональная графическая подготовка», «графические способности», «учебно-профессиональная честь», «профессиональная честь специалиста атомной отрасли», «виртуальное графическое творчество», «виртуальное техническое творчество», «методология развития виртуального технического творчества», «учебно-творческая виртуальная графическая деятельность», «инженерно-графическая культура», «информационно-графическая культура», «учебно-профессиональная культура». На основе анализа проблемы формирования профессионально важных качеств будущего специалиста у студентов современного технического вуза в процессе общеинженерной графической подготовки, выделена и обоснована открытая система понятий профессионально важных качеств личности будущего специалиста, определяющих эффективность графической деятельности студентов и специалистов. Это в некоторой мере восполняет пробел в изучении проблемы формирования личности в процессе получения молодыми людьми инженерного образования. Впервые в рассмотрении понятийно-терминологического аппарата учтен методический аспект формирования профессионально важных качеств личности будущего специалиста в условиях графической подготовки в техническом вузе.

Проблемы интеграции и координации знаний и умений в области начертательной геометрии, традиционной инженерной графики и компьютерного моделирования, связанные с необходимостью совершенствования образовательного процесса и улучшения качества графической подготовки, показали актуальность создания инновационной информационно-технологической дидактической базы инженерно-графических дисциплин на основе использования функциональных и педагогических возможностей производственных систем автоматизированного проектирования (САПР).

Синергетический подход и научные основы организационно-педагогического и методического обеспечения графической подготовки студентов позволили нам построить концептуальную модель педагогической системы инженерной графической подготовки, внутренним системообразующим компонентом которой выступает система информационно-технологического обеспечения графической подготовки студентов технического вуза, которая успешно реализуется при обучении студентов Снежинской государственной физико-технической академии.

При внедрении НИТ в процесс инженерной графической подготовки традиционные дидактические методы претерпевают качественное изменение. Опыт показывает, что в условиях компьютеризации образования в процессе обучения студентов технических вузов современному циклу графических дисциплин можно широко и многообразно использовать следующие общие педагогические методы:

• стимулирования и мотивации учебно-познавательной и учебно-профессиональной деятельности, определяемые новыми социальными и личностными потребностями, связанными с компьютерной модернизацией и повышением статуса инженерно-графической деятельности;

• вербальные методы с компьютерной иллюстрацией и динамической демонстрацией учебной и профессиональной информации;

• закрепление студентами изучаемого материала с использованием возможностей электронных библиотек, баз знаний САПР и визуально-динамических электронных учебных пособий на их основе;

• методы контроля эффективности педагогического процесса с использованием компьютерного самоконтроля;

• практическое комплексное применение графических знаний, умений и навыков начертательной геометрии, инженерной графики и компьютерного моделирования двухи трехмерных геометрических, технических и иных объектов существующей и виртуальной реальности;

• самостоятельная работа студентов, предполагающая обновление ее содержания и средств на основе применения систем автоматизированного проектирования;

• профессиональной направленности, приближающие традиционные графические дисциплины (начертательную геометрию и инженерную графику) к конст-рукгорско-производственной деятельности благодаря возможностям виртуального автоматизированного проектирования и конструирования с возможностью поиска новых технических решений и создания новых технических объектов;

• воспитания конкретных профессионально важных деловых и личностных качеств будущего специалиста, что достигается созданием специальной профессионально ориентированной информационно-технологической учебной среды и на ее основе специальных психолого-педагогических условий;

• развития и саморазвития умственных способностей, основанные на генетической ориентации интеллектуальных САПР на формирование пространственно-образного и инженерно-геометрического мышления, творческой активности и необходимо предполагающие самосовершенствование в компьютерной и традиционной инженерной графике;

• личного творческого примера педагога, который должен не только владеть классическими графическими науками, графическими умениями и высокой графической культурой, но и быть профессионалом в сфере использования инженерных графических информационных технологий.

Теоретически обоснованная и разработанная в диссертационном исследовании система информационно-технологического обеспечения графической подготовки студентов технического вуза прошла экспериментальную проверку положений гипотезы о практической эффективности такой педагогической системы благодаря ее нацеленности на формирование профессионально важных качеств личности будущего специалиста и создания для этого специальной информационно-технологической профессионально ориентированной среды и психолого-педагогических условий.

Эксперимент подтвердил возможность и необходимость формирования профессионально важных личностных качеств, необходимых для успешного осуществления учебной и профессиональной графической деятельности.