Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
121
ІНСТИТУТ ПЕДАГОГІКИ І ПСИХОЛОГІЇ
ПРОФЕСІЙНОЇ ОСВІТИ АПН УКРАЇНИ
ЯКОВИШИН Петро Андрійович
УДК621.81(07)
ТЕОРЕТИЧНІ І МЕТОДИЧНІ ОСНОВИ НАВЧАННЯ СТУДЕНТІВ МЕТОДІВ АНАЛІЗУ І СИНТЕЗУ
МЕХАНІЗМІВ І МАШИН
13. 00. 04 - теорія і методика професійної освіти
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня доктора
педагогічних наук
КИЇВ –
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана в Інституті педагогіки і психології професійної освіти АПН України.
Науковий консультант - доктор педагогічних наук, професор, дійсний член АПН України ГОНЧАРЕНКО Семен Устимович, Інститут педагогіки і психології професійної освіти АПН України, м. Київ, головний науковий співробітник відділу дидактики професійної освіти.
Офіційні опоненти:
доктор психологічних наук, професор, дійсний член АПН України МОЛЯКО Валентин Олексійович, Інститут психології ім. Г.С. Костюка АПН України, м. Київ, завідувач лабораторії психології творчості;
доктор педагогічних наук, професор СИДОРЕНКО Віктор Костянтинович, Національний педагогічний університет ім. М.П.Драгоманова, м. Київ, завідувач кафедри трудового навчання і креслення;
доктор педагогічних наук, доцент КОВАЛЕНКО Олена Едуардівна, Українська інженерно-педагогічна академія, м. Харків, завідувач кафедри педагогіки та методики професійної освіти.
Провідна установа: Харківський державний педагогічний університет ім. Г.С. Сковороди, кафедра педагогіки, Міністерство освіти і науки України, м. Харків.
Захист відбудеться 11 квітня 2001р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.451.01 в Інституті педагогіки і психології професійної освіти АПН України за адресою: 04060, м. Київ, вул. М. Берлинського, 9, 5 й поверх, зал засідань.
З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Інституту педагогіки і психології професійної освіти АПН України (04060, м. Київ, вул. М.Берлинського, 9).
Автореферат розісланий 7 березня 2001р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради Цибульська Г.М.
Актуальність та доцільність дослідження. Від якості підготовки фахівців, від розкриття творчого потенціалу їхніх особистостей залежить добробут будь-якого суспільства. Тому в національній програмі відродження освіти в Україні окреслені стратегічні завдання поліпшення системи освіти з метою забезпечення оптимальних умов для самореалізації особистості як найвищої цінності нації2
.
Одним з основних і першочергових напрямів діяльності вищої школи України є запровадження в навчальний процес високоефективних освітніх технологій. Концепція такої освіти в числі загальних вимог до випускників вищих навчальних закладів передбачає:
- формування нестандартного мислення, що передбачає практичну готовність майбутнього фахівця до генерування неординарних технічних ідей; вміння виявляти суть проблеми або ситуації, оцінювати її та визначати шляхи реалізації;
Усі ці характеристики сьогодні відображають суть нової якості фахівця, бо нинішній випускник вищого закладу освіти повинен бути не лише професіоналом, але й здатним успішно адаптуватися до нових соціально-економічних умов, бути цілком конкурентноздатним на ринку інтелектуальної праці.
Теоретичні основи методики навчання учнів методів аналізу та синтезу фізичних задач у загальноосвітній школі знайшли відображення в дослідженнях Г.О. Балла, А.О. Боброва, С.Ю. Вознюка, В.С. Володарського, С.У. Гончаренка, А.І. Павленка, В.Г. Розумовського, K.M. Тулькібаєвої, А.В. Усової, Л.М. Фрідмана та ін. З методологічної точки зору розв'язування фізичних задач автори пов'язували із загальнологічним рівнем: аналітичним та синтетичним, та їхнім можливим поєднанням - аналітико-синтетичним, синтетико-аналітичним. Водночас вихідним положенням для системного визначення теоретичних основ зазначеної методики застосовувався алгоритмічний підхід до пошуку розв'язку фізичної задачі, який розглядається як процес управління з боку вчителя. Загальна структура розв'язування навчальних задач визначалася замкнутим циклом з чотирьох послідовних ланок: ознайомлення з умовою задачі → складання плану розв'язку задачі → здійснення розв'язку → перевірка правильності розв'язку задачі тощо.
Аналіз праць, присвячених методології розвитку технічних знань студентів, показав, що методика викладання загальнотехнічних дисциплін як навчальний предмет у вищій педагогічній школі, емпірично висвітлює дидактичні основи окремих дисциплін (фізики, теоретичної механіки, теорії механізмів і машин, деталей машин, опору матеріалів тощо). Традиційна методика аналізу і синтезу навчальних завдань із зазначених дисциплін орієнтована на зміст, де кількість фізико-технічних параметрів (А, В, С, D, ..., Е) у завданні є необхідною для здійснення однозначного розв'язку. Однак у навчальному процесі, як і в майбутній професійній діяльності студента, часто виникають проблемні ситуації, коли під час їх розв’язку необхідно із загальної кількості параметрів умови технічного завдання вибрати лише ті з них, що забезпечують неоднозначну, але оптимальну відповідь (ідеально-кінцевий результат розв'язку). Звісно, такий підхід буде результативним лише при розробці і впровадженні у навчальний процес методики креативного аналізу і синтезу технічних завдань.
Автори підручників із загальнотехнічних дисциплін (І.І.Артоболевський, Н.М.Беляєв, В.Н.Боков, Т.Г.Вербовський, М.М.Гернет, А.А.Ердеді, М.Н.Іванов, К.С.Колесников, О.С.Кореняко, Н.Г.Куклін, Н.Н.Нікітін, О.І.Огурцов, Д.Н.Решетов, П.А.Степін, В.І.Феодосьєв та ін.) ретельно відібрали теоретичний матеріал і практичні завдання, які детально розкривають діалектичну особливість цих дисциплін: технічну і фізичну суть теорії методів дослідження руху і структурного проектування механізмів і машин; взаємодію механізмів у машині; статичні, кінематичні та динамічні властивості передачі зусиль тощо. Разом з тим реалізовано дидактичний принцип наступності, зокрема, щодо майже всіх навчальних завдань з курсу "Теоретична механіка", які тісно пов'язані з матеріалом про рух механічних пристроїв з курсу "Теорія механізмів і машин" (М.М. Гернет, І.І.Артоболевський). Крім того, теорія і методика викладання загальнотехнічного матеріалу ґрунтується на попередніх курсах "Вища математика", “Фізика”, "Теоретична механіка", "Формально-алгоритмічна мова і програмування" та ін. Водночас запропонований авторами принцип наступності вивчення цих дисциплін є надто формалізованим, психологічно інерційним і переважно репродуктивним.
Методика формування технічних знань згідно з традиційною системою навчання студентів спрямована на розв’язання автономних завдань, не пов’язаних єдиною метою. Зокрема, вона не містить чіткого змісту, засобів та форм організації творчого технічного мислення; неадекватно враховує всю складність розумових дій і операцій студента в процесі пошуку розв'язку завдання в онтогенезі; традиційно спрямовує навчальні дії студента лише на розгляд окремо взятого, вирваного з контексту технічного завдання. Між тим, практично відсутня роль студента в процесі розв’язку завдання. Це негативно впливає на рівень сформованості знань, умінь і навичок у студентів та викликає у них ряд труднощів під час розв’язування навчальних технічних проблем.
Удосконалення навчального процесу у вищому закладі освіти має більшою мірою ґрунтуватися на суб'єкт-суб'єктній основі, коли посилена і чітко визначається роль самого студента. У даному випадку зміст і структура методики навчання студентів методів аналізу та синтезу механізмів і машин повинні зазнати адекватних змін, щоб підсилити розвиток інтересу студента до технічно-творчої діяльності, а також активізувати його навчально-пізнавальну здатність.
Розв'язування навчальних технічних завдань та відповідна діяльність студентів не повинні обмежуватися формалізованими умовами розроблених завдань у численних класичних збірниках і посібниках, їхню технічну навчальну діяльність потрібно спрямовувати в русло творчого мислення на основі гуманізації і гуманітаризації (Г.С.Альтшуллер, А.Н.Крилов, В.К.Маригодов, В.О.Моляко, А.І.Половинкін, А.Б.Селюцький тощо). Названі автори, спираючись на психолого-педагогічні дослідження С.Василевського, Т.Рибо, Д.Россмана, П.Якобсона, дійшли висновку, що навчання аналізу і синтезу технічних систем повинно передбачати не лише діалектичний, але і феноменологічний методи пізнання. Вони показали на конкретних психолого-педагогічних прикладах, що діалектика в пізнанні взагалі і в пізнанні техніки, зокрема, відповідає необхідній умові процесу розв'язку творчих навчальних завдань, а феноменологія робить процес навчання (засвоєння знань) логічно завершеним, замкнутим.
Актуальність феноменологічної проблеми розвитку технічних знань зумовлена рядом обставин, а саме:
2) нині діюча система вищої технічної освіти робить ставку на розвиток у студентів переважно неевристичного, репродуктивного технічного мислення, що гальмує формування у них креативно-технічних здібностей, а це, у свою чергу, породжує протиріччя між існуючою практикою навчання і навчальними потребами суспільного розвитку;
3) у той же час сучасний рівень наукових досліджень у галузі психології та інших суміжних з нею наук про людину відкриває нові можливості для подолання соціальних протиріч шляхом розробки більш ефективної методики аналізу і синтезу технічних систем, забезпечивши оптимальне співвідношення теорії креативного аналізу і синтезу з концепціями, які сформувалися в межах окремих методик.
Необхідність подолання цих протиріч зумовлює пошук відповіді на ряд конкретних запитань, а саме:
Поряд з цим зазначимо, що існує ще багато інших причин реалізації процесу креативного аналізу і синтезу навчальних творчо-технічних завдань як мети навчання, як методики навчання і відповідної діяльності студентів у вищій школі на практиці, незважаючи на те, що в результаті психологічних (Л.С.Виготський, О.М.Леонтьєв, В.О.Моляко, С.Л. Рубінштейн, В.А.Семиченко, О.К. Тихомирова та ін.) та психолого-педагогічних і дидактичних (Г.О. Балл, С.Я. Батишев, В.І. Качнев, І.Я.Лернер, Н.Г. Ничкало, В.Г. Розумовський, В.К. Сидоренко, М.М. Скаткін, Л.М. Фрідман та ін.) досліджень доведена їхня плідність і перспективність.
Викладене вище зумовило вибір теми дослідження “Теоретичні і методичні основи навчання студентів методів аналізу і синтезу механізмів і машин”.
Зв’язок теми роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційне дослідження є складовою науково-дослідних тем відділу педагогічних технологій неперервної професійної освіти Інституту педагогіки і психології професійної освіти АПН України “Психолого-педагогічні засади реформування організації і змісту діяльності вищої школи в Україні /теоретико-методологічний аспект)”(РК № 0196И008876), кафедри філософії Вінницького державного технічного університету “Філософсько-антропологічні принципи як основа розбудови українського суспільного ідеалу”(90-Д-190 №0197V013141) та кафедри загальнотехнічних дисциплін Вінницького державного педагогічного університету імені Михайла Коцюбинського “Розробка технології навчання з технічних дисциплін”.
Об'єкт дослідження: процес технічно-творчого навчання студентів методів аналізу і синтезу технічних систем у вищих інженерно-педагогічних і педагогічно-індустріальних закладах освіти.
Предмет дослідження: педагогічне проектування змісту і технології навчання студентів творчих методів аналізу і синтезу механізмів і машин у вищих інженерно-педагогічних і педагогічно-індустріальних закладах освіти.
Мета дослідження: теоретичне обґрунтування та експериментальна перевірка принципів, змісту та способів організації навчання студентів методів аналізу і синтезу механізмів і машин під час вивчення “Технічної механіки”, “Теорії механізмів і машин”, “Деталей машин” та “Теорії і методики технічної творчості” у вищих інженерно-педагогічних закладах освіти.
5. Загальнопедагогічний підхід впровадження креативного аналізу і синтезу механізмів і машин у вищій школі є ефективним, оскільки він виходить за межі педагогічно-індустріальних та інженерно-педагогічних факультетів педагогічних інститутів та університетів і поширюється на студентів усіх спеціальностей технічних та інженерно-педагогічних закладів освіти, оскільки там детально вивчаються всі предмети загальнотехнічних дисциплін.
Загальна гіпотеза дослідження полягає у тому, що ефективна методика навчання студентів творчих методів аналізу і синтезу механізмів і машин у сучасних соціально-економічних умовах розбудови незалежної України має ґрунтуватися на найсучасніших технологіях навчання.
Загальна гіпотеза конкретизована у таких часткових гіпотезах:
Завдання дослідження. Реалізація цілей дослідження зумовила необхідність розв’язання таких завдань:
- проаналізувати сучасний стан і тенденції розвитку теорії і методики викладання технічних дисциплін на інженерно-педагогічних і педагогічно-індустріальних факультетах вищих закладів освіти;
- з'ясувати сутність навчальних технічних завдань як елемента структури технічного знання і методів його побудови (технічних понять, законів, теорій, методів, прийомів, принципів, проблем, ситуацій тощо) у навчанні аналізу і синтезу технічних систем;
- вивчити та виявити особливості психолого-педагогічної діяльності студентів у процесі аналізу і синтезу навчальних технічно-творчих завдань в онтогенезі;
- проаналізувати процес побудови змісту і пошуку розв'язку навчальних творчих технічних завдань;
- обґрунтувати змістові теоретичні основи навчання аналізу і синтезу технічних завдань студентів на основі суб'єктно-особистісного підходу;
- теоретично обґрунтувати необхідність трансформації методики навчання студентів методів аналізу і синтезу механізмів і машин, виходячи з свідомого застосування її теоретичних основ;
- уточнити теоретико-змістовий аспект основних понять методики навчання розв'язування творчих технічних завдань, їхніх відношень і класифікацій;
- побудувати концептуальну алгоритмічну модель творчої системи навчальних творчих технічних завдань;
- перевірити в процесі експериментального навчання студентів педагогічну ефективність запропонованої методичної системи і розроблених методичних рекомендацій;
- розробити і впровадити нові програми, сучасні дидактичні засоби, мультимедійні пакети для стаціонарних і заочних систем вивчення технічних дисциплін; а також для системи підвищення кваліфікації фахівців.
Методологічною основою дослідження є загальна теорія пізнання, історія техніки, узагальнений інноваційний педагогічний досвід педагогів, учених-теоретиків і практиків, нові навчальні технічні системи навчання студентів на основі історико-генетичного і системно-структурного підходів до вивчення предмета дослідження.
Теоретичну основу дослідження становлять положення та висновки, які стосуються:
(А.М. Алексюк, В.А. Афанасьєв, О.С. Анісімова, Г.О. Балл, В.П. Безпалько, А.М. Бойко, Л.Г. Вікторова, Л.С. Виготський, С.У Гончаренко, Ю.А. Конаржевський, Н.В. Кузьміна, О.М. Леонтьєв, В.О. Моляко, С.Л. Рубінштейн тощо);
Методи досліджень. Для розв'язання поставлених завдань, досягнення мети, перевірки гіпотез використовувалася комплексна методика дослідження, зокрема:
- теоретичний пошук: вивчення джерел, матеріалів теоретичних досліджень, аналіз, синтез, абстрагування, класифікація та систематизація теоретичних даних, дедукція, порівняльний аналіз, моделювання методичної діяльності, прогнозування можливих шляхів її розвитку;
Організація дослідження. Дослідження виконувалося у 1987-1999 рр. за такими напрямами та охоплювало ряд етапів науково-педагогічного пошуку:
- на завершальному етапі (1997-1999рр.) створено програму спецкурсу “Сучасна методика розв’язування нетрадиційних технічних завдань”, розроблено методичні вказівки до курсового проекту з курсу “Деталі машин” і вдосконалено програми вивчення курсів “Теорія механізмів і машин” та “Деталі машин” [27, 31-32]; здійснено обробку і систематизацію результатів експериментальної роботи [14]; сформульовано основні висновки і визначено перспективи подальшого наукового пошуку.
Експериментальна база дослідження. Експериментальна робота проводилася на педагогічно-індустріальному факультеті Вінницького державного педагогічного університету імені Михайла Коцюбинського, на механічних факультетах Вінницького державного технічного університету, Вінницького державного сільськогосподарського інституту та інституту післядипломної освіти м. Вінниця. На різних етапах дослідження в експерименті брали участь 450 студентів і 115 викладачів вищих закладів освіти і загальноосвітніх шкіл [1-2].
Наукова новизна отриманих результатів:
Теоретичне значення отриманих результатів дослідження полягає в тому, що:
Практичне значення дослідження. На основі теорії і алгоритму розвитку технічних систем вперше розроблено і запропоновано нову методику аналізу і синтезу механізмів і машин під час розв’язку студентами навчальних технічних завдань.
Розроблено науково обґрунтовані методики з курсів “Теоретична механіка”, “Теорія механізмів і машин”, “Деталі машин”, “Технологія конструкційних матеріалів” і “Гідравліка та гідравлічні машини”, які охоплюють алгоритмічні засоби засвоєння технічних знань. Створено моделі, макети і модульно-рейтингові засади для вивчення сучасної техніки.
Підготовлено авторські програми з курсів “Сучасна методика розв’язування нетрадиційних технічних завдань”, “Теорія механізмів і машин”, “Деталі машин” для підготовки вчителів “Трудове навчання”, “Організатор технічної творчості учнів”, “Обслуговуюча праця” у загальноосвітніх і професійних закладах освіти.
Підготовлено навчально-методичні посібники “Методи аналізу і синтезу механізмів та машин” і “Структурний аналіз і синтез механізмів та машин” для інженерів-педагогів вищих закладів освіти, методичні вказівки і рекомендації щодо організації і виконання курсового і дипломного проектування, вивчення теоретичних основ та проведення практично-лабораторних занять із курсів “Технологія конструкційних матеріалів”, “Теоретична механіка”, “Теорія механізмів і машин” і “Деталі машин”.
На основі узагальнення результатів проведеного дослідження обґрунтовано науково-методичні засади навчання студентів технічно-творчого мислення.
Впровадження результатів дослідження. Результати виконаних досліджень впроваджено в практику роботи Вінницького державного педагогічного університету, Вінницького державного технічного університету, Вінницького державного сільськогосподарського інституту (акти і довідки про впровадження: Вінницький державний педагогічний університет –від 07.09.1999р.; Вінницькому державний технічний університет –від 25.02.2000р.; Вінницький державний сільськогосподарський інститут від - 27.10.1999р.);
Результати дослідження можуть бути використані авторами при розробці підручників та збірників технічних завдань і дидактичних матеріалів; методистами - при вдосконаленні навчальних і методичних посібників та рекомендацій; при удосконаленні методики формування, розвитку і засвоєння технічно-творчих знань як у вищій, так і в загальноосвітній школі відповідно до визначеної в дисертації стратегії творчого алгоритмування навчального матеріалу технічних завдань і відповідної стратегії творчого пошуку ідеально-кінцевого результату отриманої відповіді.
Особистий внесок дисертанта. Розробка концепції, методики і програми дослідження, підготовка експериментальних матеріалів і проведення дослідження, обробка емпіричних даних, формулювання нових положень і висновків, розробка і впровадження у навчальний процес алгоритмічної системи творчого підходу до розв’язування нетрадиційних навчальних технічних завдань, оцінка і критерії застосування одержаної відповіді оптимального роз’язку навчального завдання тощо.
Вірогідність отриманих результатів дослідження підтверджується адекватністю використаних методів меті та завданням проведеного дослідження; об’єктивним аналізом здобутих результатів; різнобічною апробацією основних положень дисертації в педагогічному експерименті, методичною реалізацією методичних розробок і рекомендацій у процесі вивчення загальнотехнічних і спеціальних дисциплін у вищих і загальноосвітніх закладах освіти.
На захист виносяться:
застосування малоємних речовинно-польових та інформаційних засобів для отримання відповіді → зміна або заміна завдання (перехід від аналізу механічної системи завдання до підсистеми або надсистеми) → аналіз способу усунення фізичного протиріччя → застосування отриманої відповіді → аналіз ходу розв'язку.
3. Науково обгрунтована методика навчання студентів творчих методів аналізу і синтезу механізмів і машин на основі застосування законів розвитку технічних систем.
4. Узагальнений евристично-алгоритмічний підхід до структурного, кінематичного та динамічного аналізу і синтезу навчальних технічних завдань, а також комплексний метод аналітичної, оперативної і синтетичної стадій творчого розв’язку навчальних технічних завдань.
5. Методи систематизації технічних ідей і принципи застосування їх у творчій діяльності студента.
Апробація результатів дослідження. Основні теоретичні, методологічні і практичні результати проведених досліджень, а також концептуальні положення і загальні висновки були представлені у вигляді доповідей і повідомлень на 25 науково-практичних і науково-методичних конференціях різного рівня: міжнародних (Вінниця, 1998р.; Чернівці-Київ, 1996р.; Вінниця, 1996р.; Київ, 1996р.; Вінниця, 1994р.; Тернопіль, 1993р; Вінниця, 2000р.; Львів, 1998р; Харків, 2000р.;) республіканських і всеукраїнських (Харків, 1994р.; Вінниця-Бар, 1994р.; Умань, 1993р.; Бердянськ, 1993р.; Вінниця, 1992р.; Рівне, 1991р.; Рівне, 2000р.; Херсон, 2000р.;) ряді міжвузівських, міжрегіональних і звітних наукових конференціях (Вінницький державний педагогічний університет, Вінницький державний технічний університет, Вінницький державний сільськогосподарський інститут, Національний педагогічний університет ім. М.П. Драгоманова, м. Київ та ін.).
Результати дослідження були апробовані в процесі читання лекцій, проведення практичних і лабораторних робіт, керівництва курсовими і дипломними проектами студентів з дисциплін “Теоретична механіка”, “Теорія механізмів і машин”, “Опір матеріалів”, “Деталі машин”, “Технічна творчість учнів”, “Сучасна методика розв’язування нетрадиційних технічних завдань”.
Результати дослідження висвітлені в наукових публікаціях автора (понад 60), а також використані під час створення дидактичних засобів навчання з вдосконалення вивчення загальнотехнічних дисциплін (лекції; практичні, лабораторні, курсові й дипломні роботи). Результати дослідження частково апробовані в Чернівецькому державному університеті та Рівненському державному педагогічному університеті.
Кандидатська дисертація на тему “Дослідження амплітудно-часової залежності внутрішнього тертя в алюмінії і його сплавах” захищена 1986 році. Матеріали кандидатської дисертації у тексті докторської дисертації не використано.
Публікації. З теми дисертаційного дослідження автором опубліковано 60 праць, з них 38 написано без співавторів, у тому числі: 1 монографія (1999р., 16,74 авт. аркушів, тираж 500 прим.), 1 навчально-методичний посібник, 1 навчальний посібник, 11 навчально-методичних брошур, 21 стаття у провідних наукових фахових журналах та збірниках наукових праць, а також 23 статті у збірниках матеріалів конференцій, 2 статті у збірниках наукових праць.
Структура і обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, п'яти розділів, висновків до розділів, загальних висновків, списку використаної літератури (574 назви, з них 33 іноземними мовами) і п’яти додатків на 56 с. Загальний обсяг дисертації - 478с., з яких 378 с. основного змісту (16,6 авт. аркушів); містить 106 рисунків на 96с., що включають 94 схеми, 9 діаграм, 3 графіки; 8 таблиць на 6с.
У вступі подано обґрунтування актуальності виконаного дослідження, аналізується загальний стан розробки загальнотеоретичних основ методики навчання студентів методів аналізу і синтезу механізмів і машин у вищій школі, визначено мету, об'єкт, предмет і завдання дослідження, сформульовано його методологічні основи та методи, гіпотезу і концепцію, розкрито наукову новизну, теоретичне і практичне значення роботи, викладено форми апробації та впровадження результатів дослідження, їхню вірогідність.
У першому розділі дисертації - "Передумови створення теоретичних основ методики креативного аналізу і синтезу механізмів та машин" (с. 12-65) - розкривається сутність історичного становлення і розвитку методів аналізу і синтезу механізмів та машин як передумови визначення їхніх науково-теоретичних основ. Відзначається технічна діяльність у розвитку суспільства, що займає одне з центральних місць у сучасній культурі.
Створення нових малих підприємств, фермерських господарств, колективних сільськогосподарських підприємств (КСП) та ін. вимагає від суспільства кваліфікованих, не тільки юридично або економічно, але технічно грамотних працівників. Вимоги, які визначає науково-технічний прогрес перехідного періоду розвитку українського суспільства, полягають у забезпеченні як кількісного, так і якісного стрибка в пошуку раціональних методів розвитку технічних систем.
В історії найбільш чітко висвітлені лише два моменти, що характеризують суть збагачення людства в процесі технічного розвитку. З одного боку, арсенал окремих галузей промисловості технологічними прийомами, які грунтувалися на тих або інших методичних і наукових принципах. З іншого боку, в своєму історичному розвитку людина вдосконалювала конструктивне оформлення знарядь і машин, які застосовувалися для проведення виробничих процесів.
Для методики навчання студентів методів аналізу і синтезу механічних пристроїв пріоритетне значення має вивчення систематики технологічних прийомів і в меншій мірі - конструктивні форми, в яких втілювались ці прийоми. Але незалежно від того, як впроваджувалися наукові принципи під ті чи інші технологічні й методичні прийоми в історії людства, і незалежно від того, як використовуються ці прийоми і методи в сучасному розвитку технічних систем, методична основа їх формування і розвитку повинна бути належним чином вивчена, оскільки в нових умовах, на новому етапі розвитку виробничих сил і технічних засобів виробництва ці методи і прийоми у раціонально перетвореному вигляді можуть бути з користю використані повторно.
Історія техніки дає нам картину такого розвитку, яка здійснюється з постійним поверненням, на новій основі, до старих принципів, прийомів і методів. Під час вивчення методики і принципів технічних систем, розкриваючи форми їх руху в примітивних знаряддях попередніх епох, ми можемо повернутися до них знову, впровадити їх у сучасних знаряддях із сучасних матеріалів і двигунів.
Зазначимо, що думка про необхідність розробки ефективних методів аналізу і синтезу технічних систем і розв'язку творчих завдань висловлювалася давно, ще з часів стародавнього грецького математика Паппа, в творах якого вперше зустрілося слово "евристика". Однак лише в середині XX ст. стало очевидно, що умови створення таких методів не тільки бажані, але і необхідні. Поява методів активізації перебору варіантів - знаменна віха в історії людства. Вперше було доведено на практиці можливість - нехай і в обмежених рамках - керувати творчим процесом. А. Осборн, Ф. Цвіккі, У .Гордон показали, що здатність розв'язувати творчі технічні завдання безпосередньо пов'язана з розвитком навчання. Ці вчені своїми працями підірвали міф про "осяяння", що не піддається керуванню і відтворенню. На основі проведеного педагогічного експерименту ми прийшли до висновку, що ефективність знаходження шляхів розв'язку технічного завдання, звичайно, залежить і від вибору стратегії, і від наявності засобів, які його реалізують. Проте значення того та іншого не рівноцінне. Неправильно вибраний шлях розв'язку, активність, спрямована за цим неправильним шляхом, часто заводить у глухий кут. Тому головна увага повинна приділятися стратегічним методам, вони повинні стати основоположними в методах аналізу і синтезу технічних систем. На місце методів активізації, які виявилися неефективними для пошуку ідеально-кінцевого результату навчально-технічного завдання, з'являється нова конструкторсько-творча методика КАРУВ (В.О. Моляко), яка одночасно є навчально-тренінговою в цілому і стимулюючою щодо окремих циклів творчого розв’язку завдань. Дана система ефективно застосовується як для індивідуальної, так і для колективної діяльності. Вона передбачає різноманітні модифікації залежно від конкретних умов застосування: розв’язку одного завдання, розв’язку серії завдань, систематичного розв’язку технічних завдань та ін. Водночас автори (Г.С Альтшуллер, П.Р. Амнуєль, Г.О. Балл, І.Л. Вікентьєв, Ю.В. Горін, Б.Л. Злотін, Н. Нарбут, А.Б. Селюцький, A.I. Половинкін, Л.М. Фрідман та ін.) розробили теорію розв'язку творчих завдань (ТРТЗ). Вона замінила формалізацію окремих прийомів, ситуацій, навичок джерелом творчих ідей. Проведений нами експеримент на предмет розвитку творчої діяльності студентів під час розв’язування нетрадиційних технічних завдань засвідчив, що ТРТЗ відкриває принципово інший, новий рівень творчості - не отримання окремого технічного розв'язку, а утворення принципів, з яких виникають "грони" технічних розв'язків. Ці принципи в навчальному процесі ще не вдосконалені, мають свої недоліки і переваги.
Переваги: вони дозволяють розв'язати технічні завдання на основі законів розвитку технічних систем; підвищують ККД студента під час розв'язку складних творчих завдань; спираються на широкий досвід учених, винахідників, педагогів, філософів, фізиків та ін.; швидко розвиваються, виявляються продуктивними в нетехнічних галузях (педагогіка, соціологія та ін.); викликають у студента почуття впевненості.
Недоліки: вони важкі для засвоєння, вимагають постійної підтримки творчої форми; поки що недостатньо розроблені у конкретних галузях науки і виробництва, наприклад, технічній механіці, радіотехніці, електромеханічній промисловості тощо; дають лише ідею розв'язку, а не структурну або принципову його схему (що в багатьох випадках пропонується в інших методах).
Результати дослідження на основі діяльнісного підходу дозволяють запропонувати творчу, алгоритмічно неформалізовану методику викладання змісту циклу загальнотехнічних дисциплін на суб'єкт-суб'єктній основі та виявити з урахуванням цього основні напрями вдосконалення формування технічних знань студента на сучасному етапі.
У другому розділі –“Загальнотеоретичні основи методики навчання студентів аналізу і синтезу механізмів і машин у вищій школі" (с.70-194 ) - досліджено узагальнюючу некласичну модель методологічних, дидактичних, логіко-психологічних, психолого-педагогічних основ формування, розвитку, засвоєння та передачі технічних знань. Викладено результати педагогічного експерименту з основ аналізу і синтезу простих важільних механізмів у навчальному процесі як елемент знання їх побудови і руху в уявленні студентів. Висвітлено особливості моделі побудови змісту і ходу розв'язку навчального технічного завдання. Окреслено загальні ознаки і відмінні риси понять "аналіз" і "синтез", "проектування" та "конструювання", "вхідна" і "вихідна", "ведуча" і "ведена" ланки тощо. Проаналізовано проблеми структури процесу засвоєння сучасного знання у змісті циклу дисциплін "Технічна механіка".
Розкрито особливості етапів відбору навчального матеріалу, а саме: Які технічні дисципліни і в якій послідовності потрібно вивчати? Як виразити зміст навчальної інформації про знання, що підлягають обов'язковому засвоєнню кожної технічної дисципліни, кожної теми і кожного конкретного питання? Як визначити рівень необхідних знань і як відобразити цей рівень у навчальній програмі? Як на основі дидактичних принципів забезпечити засвоєння цієї програми студентами? Як забезпечити взаємозв'язки між частинами і цілим, між окремим і загальним, між поняттями і темою чи всією дисципліною, що вивчається?
Показано, що звичайною ланкою від розв'язку проблем структури засвоєння термінів і понять до засвоєння фізичних і технічних явищ, розв'язку протиріч у змісті технічних дисциплін є структура опорних сигналів (рис.1). Запропонована методика допомагає викладачам технічних дисциплін опанувати новими прийомами роботи, за допомогою яких можна значно активізувати діяльність мислення студентів і дати їм в руки такий навчальний посібник (опорні сигнали, картки-завдання, спеціальні вправи та графічні завдання), які б викликали особливу зацікавленість у засвоєнні матеріалу, створювали б гру уявлень і сприяли творчій діяльності студентів.
Рис.1. Схема опорного сигналу до теми “Кінетостатика плоско - важільних механізмів”
На основі структурних схем системи навчання у розділі висвітлено методологічні проблеми побудови наукового технічного знання у змісті циклу дисциплін "Технічна механіка".
Показано, що розробка методології технічно-творчого мислення (МТТМ) зумовлена труднощами розв'язку технічних завдань. Особливості розв'язку таких завдань зумовлені двома ознаками - невизначеністю зони пошуку і багатоваріантністю розв'язків. Але і це ще не все. Головна причина зростання складності сучасних технічних завдань схована в безперервному підсиленні взаємозв'язків окремих елементів системи, які включають, крім технічних, також проблеми екологічні, економічні, соціальні, ідеологічні тощо.
Створення методики, яка забезпечує можливості пошуку розв'язку завдань на основі аналізу чи синтезу закономірностей розвитку механічних систем з урахуванням можливих впливів отриманих розв'язків на навколишнє середовище і саму людину, - це актуальне завдання сучасної технічної освіти.
Отже, коли мова йде про вибір найбільш перспективного напряму підвищення ефективності технічного мислення, можна стверджувати, що нині серед багатьох методик (технологій) лише алгоритм розв'язку творчих завдань (АРТЗ) найбільшою мірою задовольняє ці вимоги.
Багаторічний досвід викладання технічних дисциплін у вищих закладах освіти засвідчує, що дискусії, пов’язані з використанням АРТЗ та інших методик, існують і будуть продовжуватися до того часу, доки не з'являться нові критерії оцінки ефективності їх використання.
У роботі досліджено три основні елементи, що складають його центральну ланку. До них відноситься технічне протиріччя (ТП), яке допомагає зрозуміти умову завдання, ідеальний кінцевий результат (ІКР), який орієнтує пошук у визначеному напрямі; фізичне протиріччя (ФП), що висвітлює причини виникнення ТП, та основні перешкоди на шляху розв'язку. Решта частин методики виконують допоміжну роль, полегшують постановку ТП, формулювання ІКР і виявлення ФП. Навколо центральних ланок методики, що визначають стратегію пошуку розв'язку, групуються педагогічні, психологічні й соціальні фактори, від яких залежить ефективність технічного мислення.
Експериментально перевірено, що така методика, безумовно, не може замінити всю підготовку до технічного мислення і сам його процес. Вона може лише допомогти координації такої підготовки.
З урахуванням результатів дослідження розроблено рекомендації щодо організації навчання студентів, тренування пам'яті, формування знань, умінь, навичок самостійно знаходити творчий розв'язок завдання у нестандартних ситуаціях.
Доведено, що творчу діяльність студентів доцільно спеціально організовувати, пропонувати їм завдання, які потребують активності мислення та самостійності думок, кмітливості, вміння швидко оцінювати ситуацію. Умови цих завдань треба створювати такі, щоб для їхнього розв'язку було достатньо знань, отриманих студентами з спеціальних, загальнотехнічних і загальноосвітніх дисциплін.
На основі теорії, яка визначає і обґрунтовує мету, закономірності і принципи навчання конкретного предмета, дослідження привели нас до розв'язку проблем, які тісно пов'язані з дидактичними протиріччями.
Дидактичний підхід до поглибленого розкриття суті розв'язку технічних завдань [механічних систем] дає можливість використовувати певну ієрархію педагогічної системи, знаходити зв'язки і взаємозв'язки між окремими блоками (частинами) ТС. Тому є потреба і доцільність розкриття можливостей та застосування прийомів дидактичних протиріч. Вони допомагають викладачеві доцільно спрямувати свою діяльність у плані організації та проведенні практично-лабораторних робіт ( рис.2).
Рис.2. Схема прийомів подолання дидактичних протиріч
Практикою доведено, як знання і досвід минулого трансформуються системою прийомів розв'язку дидактичних протиріч у здатність людини і людства до пошуку нових знань, у здатність збільшувати можливості людини, задовольняти свої і чужі потреби. Тому такого типу дидактичні протиріччя зумовлюють всебічний зв'язок природничо-гуманітарної єдності принципів і підходів до розв'язку технічно-творчих завдань.
У розділі висвітлюються проблеми неоднозначності відповіді й краси розв'язку навчального технічного завдання. Механізми розкриття цих проблем створюють нові уявлення про соціальну роль навчання в розв'язку ключових проблем творчого мислення людства. В цьому випадку на будь-якому рівні синтезу можна легко отримати велику кількість варіантів розв'язків. І це вже змінює поведінку студента, особливо коли численні розв'язки будуть характеризуватися різними порядками переваг за різними ознаками. Тоді студент буде мати можливість здійснювати вибір за сукупністю кількох формально різних критеріїв (наприклад: за корисністю, довговічністю, зносостійкістю, ефективністю, нешкідливістю та ін.), а однозначний розв'язок буде дуже рідкісним винятком. Таку методологію можна назвати гуманістичною, оскільки для остаточного вибору залучаються духовно-моральні оцінки. При такому розв'язкові технічних завдань дидактичні зв'язки "оголюють" духовність студента і його систему цінностей. Крім того, розв'язок дидактичного протиріччя вимагає ініціативи, розуміння ступеня ризику і відповідальності. А, відповідно, описана методологія творчої діяльності, будучи покладеною в основу навчального процесу, вимагає формування моральних і вольових якостей, духовного розвитку студента.
У дисертації доведено, що ефективність розв'язку будь-якого за складністю технічного завдання залежить не тільки і не стільки від ступеня розуміння тієї чи іншої методики, принципу чи прийому, скільки від уміння критично оцінити, самостійно проаналізувати хід пошуку розв'язку. Навіть коли студент неухильно дотримується всіх рекомендацій методики, все одно в процесі розв'язку з'являються помилки. Їх причини є різними. В одних випадках - це наслідок неправильного розуміння або невдалого використання елементів методики. В інших - порушення логіки їхнього взаємозв'язку. Однак найчастіше помилки спричиняються психологічними факторами. У всіх цих випадках дуже важливо студенту навчитися виявляти місця виникнення помилок, знаходити та усувати причини їх появи. Логіко-психологічні фактори, які впливають на творчу діяльність студентів у процесі аналізу і синтезу пізнавальних технічних завдань, у нашому педагогічному експерименті відіграли істотну роль. Оскільки психологи, педагоги інтенсивно досліджують феноменологію творчої уяви, то такий важливий фактор, як формування мислення, розвиток творчої уяви, вміння керувати психологічними факторами, залишається "в тіні".
У розділі проаналізовано причини основних труднощів і під час навчання, і у процесі переходу студентів до практичного самостійного розв'язування завдань.
Результати проведеного дослідження показали, що початкове навчання (перше наближення) творчого процесу розв'язку завдань можна здійснювати за спрощеною схемою, обмежившись лише засвоєнням технології їх розв'язку. Наприклад, АРТЗ - це технологія, де достатньо покласти поруч маршрутний покажчик (її текст) і розв'язувати завдання згідно з послідовністю викладки тем, рекомендацій (кроків). Навіть у такому спрощеному варіанті буде досягнутий позитивний ефект. Однак навчання з залученням психологічних факторів і навчання чисто механічне (використання АРТЗ і МТТ) - два різні, не порівнянні за ефективністю рівні, два різні завдання навчання творчого мислення.
Багаторічний досвід аналізу процесу навчання ТРТЗ дав змогу дійти до висновку щодо низького рівня психологічної підготовки студента, який, у свою чергу, істотно знижує ефективність навчання, зменшує можливості використання реального потенціалу теорії та заснованого на ній методу розв'язку завдань. Найбільш виразно цей недолік проявляється на п'ятому курсі, коли студенти на основі одержаних знань самостійно приступають до розв'язку таких завдань. Наприклад, створити (синтезувати) механічний редуктор з кутовою швидкістю вихідного вала в два рази меншою, ніж на вхідному. Міркування студента зводиться передусім до необхідності вибору двигуна. Але для цього треба підключити знання конструктивних особливостей механічних передач (особливості передачі зусиль, розрахунки співвідношень передаткового числа, кутових швидкостей, діаметрів зубчастих коліс, підбір підшипників, товщини валів та ін.). Це - чисто технічні аспекти підбору та знання конструктивних особливостей статичних, кінематичних і динамічних умов передачі зусиль.
У роботі також досліджено проблеми логіко-психологічного характеру, зокрема, синтез механізму за умовами довговічності (підбір матеріалу деталей, їхні розміри, шум передачі, габарити, естетичність, компоновка, форма і фарбування та ін.). Зазначається, що для розв'язання цієї проблеми доцільно вибирати методи оптимального пошуку розв'язку такого завдання. Метод спроб і помилок (зубчасті, пасові, фрикційні, ланцюгові чи хвильові передачі) дозволить, мабуть, через певний час підібрати правильний варіант передачі. Краще застосовувати метод морфологічного аналізу. За схемою (передача - безшумність - габарити) психологічно легше підібрати оптимальні кроки розв'язку такого завдання.
При істотному ускладненні навчальних завдань, наприклад, сконструювати обертально-поступальний двоступеневий механічний редуктор чи редуктор з одним обертальним входом і трьома обертальними виходами, метод спроб і помилок є ненадійним. У психологічному плані краще звернутися до уніфікованого методу АРТЗ, до його аналітичної, оперативної і синтетичної стадій.
У освіченого студента логіко-психологічна частина творчого процесу складає чітку послідовність міркувань, початковою точкою яких є історичні, статистичні, технічні, економічні та інші фактори. Разом з тим, аналітична стадія - надзвичайно важлива частина творчого розв'язку. В багатьох випадках правильно проведений студентом аналіз дозволяє йому чітко усунути причину технічного протиріччя або гранично полегшує наступну оперативну стадію розв'язку.
Зазначено, що нині вже з успіхом застосовуються методи технічної творчості, оптимального проектування і пошукового конструювання. Сформувалась певна галузь ефективних напрямів роботи на шляху одержання розв'язку, але всі вони недостатньо орієнтовані на використання естетичної культури фахівців у виборі найкращих проектно-конструкторських розробок, особливо нових складних технічних систем. Такий недолік зумовлений недостатньо розвинутою методологією та методичними засобами розв'язку завдань на ідеально - кінцевий результат (ІКР) аналізу і синтезу пошукового конструювання.
Пошуки формуючого і результати констатуючого експериментів засвідчили доцільність використання в навчальному процесі найбільш досконалих, оптимально-творчих і оригінальних дидактичних засобів у вигляді кваліфіковано підібраних слайдів, плакатів, механічних моделей або об'ємних макетів. Така демонстрація еталонів краси з відповідними супровідними коментарями, безумовно, буде формувати і розвивати у студентів смак і відчуття прекрасного в процесі створення технічних об'єктів.
У процесі дослідження розроблено методику впровадження екстремальних властивостей різних кривих і тіл, які містять практичний технічний зміст завдання. Наприклад, евольвента, крива лінія Архімеда, за якою в оптимальному режимі працюють усі зубчасті передачі механічних зусиль, або куля, в якої існує мінімальне відношення об'єму до площі поверхні і необмежена кількість основних ліній симетрії та ін. Студенти творчо застосовують чудові властивості таких ліній на практичних заняттях з теоретичної механіки, теорії механізмів і машин, теорії і методики технічної творчості тощо. Наприклад, шестерня зубчастої передачі є дивовижна за досконалістю деталь, коли врахувати, що при невеликих розмірах і масі, завдяки специфічній формі зубців, вона може сприймати і передавати надто великі статичні й динамічні навантаження.
У третьому розділі - "Системно-структурний підхід до побудови змісту і процесу вивчення методів аналізу та синтезу механічних пристроїв" (с.194-240) – розкрито і впроваджено в практику формально-логічні і змістові логіко-психологічні елементи структури і методів креативного аналізу та синтезу простих важільних механізмів. Доведено, що формалізація розв'язку вимагає, щоб одна і та ж думка завжди висловлювалася за допомогою одних і тих же термінів, рядів слів, які розташовані одним і тим же способом. Міркування, подані подібним чином, є більш зручними для аналізу, вони суттєво полегшують процес виявлення і пояснення закономірностей засвоєння студентами методів, прийомів оптимального розв'язку технічних завдань. Не випадково метод формалізації все ширше застосовується в моделюванні уявних процесів. При цьому формалізація виступає не тільки як результат розв’язку чи пошуку такого розв'язку, але й як один з основних засобів, що забезпечує можливість його проведення.
Як показало наше дослідження, навіть у випадку розв'язку окремого навчального завдання студент має справу з певною системою знань як явного, так і невизначеного характеру процесу дій, в яких він бере безпосередню участь. У цьому випадку ми диференційовано-інтегровано досліджували процес пояснення і засвоєння будь-якої теми з циклу загальнотехнічних дисциплін методом блочного аналізу і синтезу завдання, яке розглядається у навчальному процесі.
Фрагмент блочного методу розкриття суті теми "Структурний аналіз і синтез простих важільних механізмів" наведено на рис.3.
Рис.3. Схема блочного аналізу і синтезу навчального завдання
Початкове завдання. Здійснити структурний аналіз шестиланкового плоского механізму.
Опорною умовою цього завдання є структурний аналіз механізму, суть якого складається у визначеному поділі (групуванні) ланок механізму для певної мети. Квазіопорна умова - використання методу групи Ассура. Латентні умови - ступінь вільності руху механізму, формалізований вираз П. Чебишева, умовні зв'язки ланок і кінематичних пар тощо.
Формально-емоційні умови зберігають у собі красу виділення груп Ассура, вдалу їх компоновку, чіткість і своєчасність виконання завдання і ступінь розуміння пошуку розв'язку такого завдання.
Суть змістового питання зберігає чимало складових, які закладені явно чи приховано в умові завдання. Це - визначення, властивість, теоретична обґрунтованість, доказ, новизна та ін. У нашому завданні такі питання, як змістове, формальне чи уявне несуть технічну, фізичну і логіко-психологічну суть його аналізу. Наприклад, у чому полягає необхідність поділу кінематичної схеми на групи Ассура? Як поділити схему даного механізму на групи Ассура? Тут виникає наступне питання як фізичної, так і технічної груп Ассура тощо. Іншими словами, на цій стадії розв'язку виникають протиріччя - основні і побічні, головні і другорядні, внутрішні і зовнішні та ін. Функціональний зв'язок між ними, способи і методи їх розкриття надає об'єктивної закономірності повноті аналізу такого завдання.
Зворотне завдання: Схематично побудувати шестиланковий кулісний плоский механізм.
Це - завдання синтезу плоского механізму. В цьому випадку на перший план висуваються проблеми теоретичного змісту структурного аналізу і синтезу механізмів.
Підзавдання 1. Схематично побудувати шестиланковий плоский важільний механізм з групою Ассура ІІ класу 3 порядку.
Особливістю такої побудови є усунення протиріччя можливих умовних зв'язків у кінематичних парах такого механізму з існуючим законом його плоского руху. Міні-завдання можна розв'язати завдяки розумінню структурного аналізу і синтезу.
Підзавдання 2. Схематично побудувати плоский важільний механізм, до складу якого входило б 2 куліси і 1 шатун?
Розв'язок цього підзавдання полягає в особливостях знань ознак ланок і кінематичних пар, їх взаємозв’язку і ступеня руху.
Підзавдання 3. Скласти структурну схему механізму, побудовану за умовою міні-завдання 2. Реформатор (студент) обов'язково залучає до розв'язку такого завдання метод структурного аналізу завдання (групи Ассура), його особливості поділу на частини і логічний зв'язок між ними.
Складання завдання за аналогією початкового завдання згідно з ситуацією, яка виникла. Схематично побудуйте структурну схему сінокосарки, модель якої перед Вами. Завдання такого типу вимагає від студента, крім теоретичного підґрунтя, розуміння особливостей конструкції, масштабування, реального принципу руху і зіставлення даної моделі з тими загальними знаннями про техніку, які є у власному досвіді.
Узагальнююче завдання. За кінематичною схемою (рис.4) провести структурний аналіз і побудувати структурну схему механізму.
У цьому випадку має місце комплексний аналіз на основі підзавдань 1, 2, 3, з урахуванням особливостей змісту і структури технічного навчального завдання.
Педагогічний експеримент показав, що навчання творчого розв’язку завдання згідно з структурованою його основою наштовхує студента на підбір інструменту (прийомів, методів, методик і засобів), на подолання природних чи штучно створених в умові завдання, фізичних і технічних протиріч. Такий пошук розв'язку автоматично переходить у ранг квазідослідницького (Альтшуллер Г.С., Єсаулов А.Ф.).
Розроблені нами методичні рекомендації щодо такої організації навчального процесу доповнюють і підсилюють орієнтовну частину аналізу і синтезу творчих навчальних завдань не тільки на допоміжних етапах розв'язку, але, завдяки впровадженням ТРТЗ і АРТЗ, вони спонукають традиційне спрямування розв'язку на виконавчу і творчу частини дій студента.
Досліджено, що використання понять про ідеально-кінцевий результат розв'язку творчого завдання, технічних і фізичних протиріч істотно упорядковує процес розв'язку. Ідеальний розв'язок (механізм, машина) допомагає визначити спрямування пошуків, а технічні протиріччя, притаманні даному завданню, вказують на перешкоди, які необхідно подолати.
Здійснюючи науковий пошук, ми враховували і той факт, що протиріччя інколи бувають досить глибоко заховані в умовах технічного завдання. До того ж виявлене протиріччя не зникає саме собою, необхідно шукати шляхи його подолання.
Рис.4. Узагальнена схема структурного аналізу плоского шарнірного механізму
Далеко не завжди вдається одним кроком подолати шлях від постановки завдання до його розв'язку. Треба створювати раціональну тактику, яка дозволяє крок за кроком просуватися до розв'язку завдання. Таку тактику дає алгоритм розв'язку творчих завдань( рис.5).
Досліджено, що використання понять про ідеально-кінцевий результат розв'язку творчого завдання, технічних і фізичних протиріч істотно упорядковує процес розв'язку. Ідеальний розв'язок (механізм, машина) допомагає визначити спрямування пошуків, а технічні протиріччя, притаманні даному завданню, вказують на перешкоди, які необхідно подолати.
Здійснюючи науковий пошук, ми враховували і той факт, що протиріччя інколи бувають досить глибоко заховані в умовах технічного завдання. До того ж виявлене протиріччя не зникає саме собою, необхідно шукати шляхи його подолання.
Рис.5. Схема взаємозв'язку процесів мислення та розв'язку творчих завдань
У розділі показано, що основна мета постановки завдання АРТЗ - перехід від розпливчастої творчої ситуації до чітко побудованої і гранично простої схеми (моделі) завдання. Однак необхідно завжди пам'ятати, що правильна постановка творчого завдання - це половина його розв'язку. Нерідкісні випадки, коли розв'язок завдання знаходять у процесі його постановки. Тому не потрібно економити час на аналіз і постановку завдання. Треба чітко і коротко описати характеристику технічної системи. Сформулювати міні-завдання, вказати не лише на технічні ознаки системи, але і природні, які взаємодіють з технічними. Скласти технічне протиріччя (ТП) з поясненням того, що при цьому позитивне, а що негативне, записати формулювання моделі завдання тощо.
На прикладі розробленого нами навчального технічно-творчого завдання - синтез відбійного електромолота - показано евристичний підхід креативного синтезу механічного пристрою. В аналізі моделі завдання зазначена ефективність використання ресурсів простору, часу, речовин і полів. Зрештою, крок за кроком від аналізу моделі завдання, визначення ідеально-кінцевого результату, фізичного протиріччя, мобілізації і застосування речовинно-польових ресурсів і використання отриманого результату у студента розвивається нетривіальне мислення, формується готовність і вміння поєднати несумісне, здійснити неможливе - в цьому суть АРТЗ.
Експериментально доведено, що за умов правильної організації роботи з АРТЗ кожний крок логічно випливає із попереднього. Логічність аж ніяк не заважає появі принципово нових (творчих) ідей. Нове виникає як результат застосування незвичайних операторів АРТЗ: відбувається переорієнтація завдання на ІКР, вимоги загострюються і доводяться до ФП, макро-ФП, трансформуються в мікро-ФП тощо. Неупорядкована (вільна думка) при розв'язку завдання методом спроб і помилок АРТЗ спирається на високу організованість мислення в поєднанні з нетривіальністю уявних операцій і свідомим використанням знань про закономірності розвитку техніки.
У четвертому розділі – “Система методичного забезпечення навчання студентів креативного аналізу і синтезу механізмів та машин” (с. 240-315) - обгрунтовано основні методичні принципи добору навчального матеріалу з питань аналізу і синтезу важільних механічних пристроїв.
Встановлено, що в практиці нинішньої освіти переважаючим залишається вивчення уже сформованого і звичного. До того ж не система, а часткове стає її основою. В такому випадку більшість студентів володіють деякими системами і окремими їхніми частинами і лише одиниці з них бачать всю систему предметної галузі діяльності та здатні свідомо і результативно в ній працювати. Зокрема, доведено, що професійні навички, отримані в процесі навчання, не відповідають рівню сучасних знань і раціональним методам їх реалізації. В розв'язку більшості практичних завдань переважає метод спроб і помилок. А він неминуче пов'язаний з ризиком помилок на рівні уже прийняття рішень.
На прикладах курсового і дипломного проектування (аналіз і синтез творчих технічних ідей) розроблено методику синтезу. Синтезуюча діяльність тут спрямована на матеріалізацію знань і ґрунтується на мисленні образно - логічного типу, на технічних асоціаціях, формування яких залишається без достатньої уваги.
Слід зазначити, що в змістовому характері традиційних завдань курсового проектування (КП) відображено давно минулий етап розвитку машинобудування, коли до нової техніки і технічних систем пред’являлися лише вимоги функціонування і довговічності. Саме таке проектне завдання не містить вимог до уніфікації, надійності, компактності, маси механічного пристрою, не вимагає ніяких змін щодо ступеня точності передачі конструктивних елементів, розташування приводу в просторі і його монтажу, технології виготовлення, безпеки, естетики, взаємодії з навколишнім середовищем тощо. Тому такі традиційні завдання, як правило, формують лише ремісницькі навички (засвоєння типових розрахунків, техніки компонування, креслення, оформлення конструкторської документації та ін.).
Нами розроблено дидактичні принципи творчого підходу до курсового проектування і його методичне забезпечення. Суть методики полягає в тому, що в ній поєднані елементи проблемного і програмованого навчання. На основі системного підходу змодельована реальна творча проектно-конструкторська діяльність студента з використанням евристичних прийомів і ЕОМ на етапі пошуку розв'язку. Основна увага студента спрямована на логічну операцію і на обґрунтування рішень, які приймаються: більша частина формальних операцій виконується на ЕОМ за спеціально розробленими програмами. В завданні за допомогою певної кількості умов і обмежень моделюється проблемна ситуація творчого рівня. Програмування міні - завдань і хід їх розв'язку досягається за допомогою врахування взаємозв'язків і можливих протиріч між компонентами цієї множини.
У розділі викладено методичні основи формування системи технічних понять та науково-технічної термінології в процесі аналізу і синтезу механізмів та машин. У минулому було здійснено багато спроб встановити правильну термінологію в тих чи інших галузях науки і техніки (Лавуазьє і Бертолле, Лінней, Альберті Франческо, Лука Пачіолі, Леонардо да Вінчі, Галілей та ін.). В усіх спробах спостерігається прагнення знайти і встановити чіткі правила впорядкування термінології.
Кожний предмет творчого мислення має багато ознак. При визначенні технічних понять слід визначати ті ознаки, які є необхідними і разом з тим достатніми для ефективного функціонування. З одного боку, вони мають забезпечувати рівність даного поняття з іншими, а з іншого –вказувати на специфічність, тобто виділяти дані поняття з класу споріднених. Наприклад, ланка - система твердих тіл, нерухомо пов'язаних між собою. В соціальній уяві, ланка — це окрема група людей, що виконує певні соціальні функції і об'єднані однією ідеєю і задумами. Крім того, ланку в технічних системах часто підміняють деталлю, елементом чи твердим тілом. Зокрема, студентам достатньо відома тема з курсу “Деталі машин”- механічні передачі, де коробку зміни швидкостей можна визначити так: стальна відливка, яка передає обертальний рух; фасонна або складна механічна станина, яка передає рух; механічний пустотілий корпус (станина), в якому розміщені вали з вмонтованими на них шестернями для передачі обертального моменту механічного руху та ін.
Досліджено, що навіть така велика кількість ознак не повністю характеризує такий механічний пристрій, як коробка зміни швидкостей. Крім того, кожна з них є обмеженою: коробка зміни швидкостей може бути не стальною, а дюралюмінієвою, або одно -, дво - чи триступеневою та ін. Таким чином, у цій сукупності ознак немає необхідних і достатніх умов. Істотна ознака —це призначення коробки зміни швидкостей змінювати число обертів вихідного валу відносно вхідного.
Цей приклад стверджує, що немає самодостатніх визначень і не можна уявити собі визначення творчо-технічного поняття, яке б знаходилося поза системою даної галузі знань. Таке визначення коробки зміни швидкостей для металообробних верстатів повинно будуватися на іншій основі. Але інше формулювання, інша інтерпретація поняття не повинні порушувати граничні умови і перекручувати його зміст.
Аналіз існуючих технічних визначень засвідчить, що використання технічних термінів повинно бути розумним, творчим, щоб зберегти суть передачі знань студенту, але, з іншого боку не громіздким, пізнавальним у засвоєнні тих чи інших суттєвих ознак і критеріїв матеріалу, який йому подається.
У п'ятому розділі – “Організація, методика проведення і результати педагогічного експерименту” (с.315-374) –викладено результати експериментальної роботи, на основі яких сформульовано висновки стосовно ефективності створеної системи експерименту. Розкриваються особливості організації пошукового і формуючого експериментів, формулюються робочі гіпотези та наводяться дані їх статистичної перевірки, представлено результати експертної оцінки запропонованої методики навчання студентів методів аналізу і синтезу механізмів та машин.
Констатуючим педагогічним експериментом (на першому етапі 1989-1993рр.) було охоплено 324 студенти. Встановлено, що:
а) вивчення циклу загальнотехнічних дисциплін на 3-4 курсах (особливо “Теорія механізмів і машин”, “Деталі машин”, “Технічна творчість учнів”) спирається на сучасні методи розвитку нетрадиційних технічних завдань і закони розвитку технічних систем;
б) узагальнене вміння навчання студентів процесів аналізу і синтезу простих технічних завдань потребує суттєвого вдосконалення;
в) аналіз і синтез навчальних технічних завдань розглядаються відірвано від законів розвитку техніки, застосування речовинно - польових ресурсів, сучасних методів творчого пошуку розв'язку завдання, визначення оперативних зон простору і часу, розкриття теорії і алгоритму творчих (винахідницьких) навчальних завдань, їхніх особливостей і закономірностей.
Для вирішення цих проблем засобами впровадження сучасної методики розв'язування нетрадиційних навчальних технічних завдань були визначені шляхи вдосконалення експерименту і запропонована відповідна система.
Формуючий педагогічний експеримент проводився на 1-5 курсах педагогічно-індустріального, фізико-математичного факультетів, на курсах підвищення кваліфікації вчителів фізики і трудового навчання Вінницького державного педагогічного університету, машинобудівному факультеті Вінницького державного технічного університету та Вінницького державного сільськогосподарського інституту.
Поелементний аналіз успішності 284 студентів експериментальних та 312 студентів контрольних груп довів ефективність впровадження методів творчого аналізу і синтезу в процес роз’язування нетрадиційних технічних завдань. Найбільша якість успішності студентів виявлена саме під час їхніх практичних занять, які за традиційною методикою засвоюються ними на низькому рівні: студенти експериментальних груп (ЕГ) на 67% краще застосовують закономірності законів розвитку технічних систем; на 76% - вищий коефіцієнт засвоєння прийомів подолання технічних і фізичних протиріч; на 56% краще володіють правилами побудови речовинно-польових ресурсів і використовують конкретні механізми розв'язку навчальних завдань тощо. Більша частина студентів ЕГ добре розуміє фізичну суть і правильно виділяє головну ознаку умови завдання (64% проти 24% в КГ), конфліктну пару “інструмент –виріб” (на 44% краще) тощо.
Узагальнені результати засвоєння навчального матеріалу з розв'язку творчих навчально-технічних завдань з циклу загальнотехнічних дисциплін у дисертації представлені у вигляді таблиць та діаграм. Довірчі інтервали ЕГ і КГ не перекриваються, що свідчить про істотні відмінності у рівнях знань цих двох груп студентів.
Головним результатом порівняльного педагогічного експерименту можна вважати той факт, що ефективність і результативність навчання студентів методів аналізу і синтезу механізмів і машин у ЕГ у порівнянні з КГ стало вищою, а за підсумками окремих розділів (“статика”, “кінематика”) - істотно вищою. Крім того, близько 84% студентів ЕГ указували на існування та називали альтернативні способи розв'язку навчальних технічних завдань, які його допускали, в той час як серед студентів КГ цей показник становив лише 14%.
На другому етапі (1993-1999рр.) вивчалися можливості вдосконалення навчального процесу з циклу загальнотехнічних дисциплін і технічної творчості студентів, аналізувалися тенденції розвитку фізичної і технічної освіти та методики творчого пошуку розв'язку нетрадиційних навчально-технічних завдань. У результаті цього було визначено зміст загальнотехнічних основ методики навчання студентів методів аналізу і синтезу механізмів та машин для спеціальностей “Трудове навчання”, “Організація технічної творчості”, “Інженер-механік”, “Інженер-технолог”, “Інженер-фізик”тощо. Підготовлено спецкурс “Сучасна методика розв'язування нетрадиційних технічних завдань”, розроблено і видано методичні рекомендації для студентів.
На основі узагальнення результатів дослідження в дисертації сформульовані загальні висновки.
ВИСНОВКИ
1. У структурі змісту вищої технічної освіти значна роль належить аналізу і синтезу навчальних творчо-технічних завдань. Створено значний емпіричний базис, але існує потреба в теоретичному узагальненні та розробці теоретичних основ методики навчання студентів, складовими якої є:
а) класична методика розглядає знання теорій та методів активізації процесу навчання під час аналізу і синтезу механічних систем лише у пояснювально-ілюстративному плані;
б) традиційні методи навчання пошуку розв'язку технічних завдань ґрунтуються не на аналітично-синтезуючих аспектах творчого мислення, а на використанні виключно готових моделей діяльності студента. Це, фактично, обмежує застосування суб'єктно-особистісного, розвиваючого, інноваційного і творчого підходів у традиційному навчанні розв'язку нетрадиційних технічних завдань.
в) існуюча методика навчання студентів методів аналізу та синтезу механічних систем орієнтована на роботу студента лише з окремо підібраним аналітичним чи конструктивно синтезуючим навчальним технічним завданням у дискретній відірваності від інших типових завдань. Як носій творчого оператора головної функції отримання ідеально-кінцевого результату, вона і розрахована лише на лінійну залежність функції розгляду навчальних творчих завдань;
г) теоретичні знання і практичні дії пошуку розв'язку творчих навчальних технічних завдань, їх змістовної структури, умови виникнення, генезису і функціонування ще недостатньо досліджені на теоретичному рівні і не враховані в практичній діяльності навчання студентів методів аналізу та синтезу механізмів і машин у вищій школі;
д) традиційна методика навчання студентів методів аналізу та синтезу механізмів і машин не враховує навичок (поетапного набуття досвіду) з творчого пошуку розв'язку технічних завдань студентом, використання отриманого досвіду під час розв’язування нових технічних завдань. Навчальна дія студента в процесі розв'язку технічного завдання не достатньо спрямовується на досягнення оптимального результату відповіді;
е) недостатньо впроваджуються і використовуються як на теоретичному, так і на практичному рівнях результати досліджень у суміжних дисциплінах і їх міжпредметних зв'язках, які в останні роки активно розвиваються в філософії, психології, проблемології, раціології, педагогічній психології, дидактиці, фізиці тощо.
. Переорієнтація навчання студентів методів аналізу та синтезу механізмів і машин із ілюстративно-пояснювального аспекту на шлях застосування законів розвитку технічних систем і онтогенетичного розвитку особистості студента відповідає концептуальній засаді методологічної переорієнтації навчальних програм вищих закладів освіти (ВЗО) з інформативних аспектів вивчення загальнотехнічних дисциплін на формування, розвиток, засвоєння і передачу знань на основі особистісних якостей студента, здійснення принципу гуманізації та гуманітаризації навчання.
Завдання, викладені в існуючих збірниках і навчально-методичних посібниках з теоретичної і прикладної механіки у ВЗО, енциклопедично насичені розрізненими фактами, описом механічних явищ на застарілому політехнічному матеріалі. Традиційна методика навчання студентів методів аналізу та синтезу механічних систем розрахована здебільшого на лінійний характер пошуку розв'язку технічних завдань, що є за змістом емпіричною ілюстрацією підручника. При розв'язку навчальних технічних завдань у такому ракурсі досягається мета практичної ілюстрації, пояснення лише окремих елементів знання у циклі загальнотехнічних дисциплін, що інколи надмірно завантажує пам'ять студента і не спонукає його до творчого мислення. Відповідно до цих потреб сучасна методика навчання студентів методів аналізу та синтезу механізмів і машин у вищій школі повинна враховувати і доповнювати зміст навчання творчими методами формування, розвитку, засвоєння і передачі технічних знань.
. Доведено, що головним дидактичним змістом методики навчання студентів методів аналізу і синтезу механізмів і машин при вивченні загальнотехнічних дисциплін у вищій школі стає не тільки і не стільки ілюстрація практичного застосування розглянутого технічного знання в процесі аналізу та синтезу механічних систем, а усвідомлене навчання творчої технології пізнання явищ, котрі відбуваються у технічних системах, де роль головної функції (змістовного "ядра") виконує висока організованість мислення в поєднанні з нетривіальністю мисленнєвих операцій і свідомим використанням знань про закономірності розвитку діалектико-технічного стилю мислення. Поряд з цим психолого-педагогічним змістом процесу пошуку розв'язку навчальних технічних завдань є моделювання - гранично спрощена схема розв’язку конфлікту (протиріччя), котре складає суть навчального завдання.
Як показав змістовий аналіз навчальних технічних завдань, виділення оперативної зони, тобто області, зміна якої є необхідною і достатньою умовою для отримання відповіді у поєднанні з іншими науковими методами пізнання (гіпотеза, аналогія, ідеалізація, сходження від абстрактного до конкретного, зведення конкретного чуттєвого до абстрактного тощо) дало можливості для реалізації алгоритмічного уявлення "багатоекранного мислення". Безперечно, розвиток цього спрямування у майбутньому дозволить реалізувати програмне забезпечення на багатопроцесорних ЕОМ.
4. На основі узагальнення результатів проведеного дослідження установлено, що навчально-пізнавальна діяльність студентів у процесі творчого аналізу та синтезу механічних систем усвідомлено відтворює певний цикл (цілісність системи) наукового пізнання. А саме: аналіз технічного завдання (перехід від розпливчатої технічної ситуації до чітко побудованої і гранично простої схеми (моделі) завдання); аналіз моделі завдання (залучення до розв’язку фізефектів, які зв’язані з простором, часом, речовиною, силовим полем); застосування інформаційного фонду (використання досвіду, який сконцентрований в інформаційному фонді теорії розв'язку творчих технічних завдань); зміна або заміна навчального технічного завдання (зміна смислу технічного завдання - зняття початкових обмежень, які зумовлені психологічною інерцією); аналіз способу усунення фізичних протиріч; перевірка якості отриманої відповіді; застосування отриманої відповіді; максимальне використання ресурсів знайденої ідеї; аналіз ходу розв'язку - завершальна частина алгоритмічного розв’язування творчих технічних завдань.
Алгоритмічний підхід передбачає творчу діяльність студента у процесі аналізу і синтезу розв'язку навчального технічного завдання, однак його можна успішно застосувати в інших творчих видах навчання; економічних, політичних, психологічних, біологічних тощо.
5. Проведений нами алгоритмічний і модульно-логічний аналіз творчих навчальних технічних завдань та їх розв'язків дав змогу обгрунтувати багатоаспектність і складність взаємопов’язаних структур. Досліджено, що більшість навчальних технічних завдань латентно існує у формально-логічному аспекті розв'язку завдання на рівні лінійних зв’язків і змістовному та логіко-психологічному - на рівні допоміжних "кроків", фізичних і технічних моделей, що потребують психолого-педагогічного обґрунтування оптимального пошуку відповіді.
Встановлено, що синтез навчальних технічних завдань, з боку формально-логічного підходу, може бути проведений класично-алгоритмічними способами, а водночас, з боку логіко-психологічного, –евристично-алгоритмічними способами.
Алгоритмічний (класичний і евристичний) підхід і методи пошуку розв'язку навчальних технічних завдань не створюють творчих протиріч, а доповнюють один одного і є формою діалектичної взаємодії теоретичної надбудови емпіричного базису в процесі пошуку ІКР завдання.
. Створена нами креативна методика навчання студентів методів аналізу і синтезу механізмів і машин обгрунтовує алгоритмічний (класичний і евристичний) підхід до пошуку розв'язків з виділенням модельних гіпотез, аналогій, фізичних і технічних протиріч, застосування ідеально-кінцевого результату, речовинно-польових ресурсів, інформаційного фонду тощо.
Співвідношення класичних і евристичних компонентів у АРТЗ у онтогенезі особистості студента динамічно змінюється, а також залежить від різних змістовних типів навчальних технічних дисциплін.
. Узагальнення результатів дослідження дало змогу дійти висновку, що назріла психолого-педагогічна проблема навчання студентів вмінь і навичок відділяти ідею аналізу і синтезу від її "носія" (системи) і переносити на інші "носії" (надсистему чи підсистему). Це тонка і складна мисленнєва операція: вміння одночасно бачити систему, надсистему чи підсистему творчих операцій розв’язку навчального завдання, оскільки в багатьох випадках ідея, одержана під час розгляду системної дії розв’язку навчального завдання, корисна не для самої механічної чи технічної системи, а для підсистеми або надсистеми.
. Системний підхід навчання студентів методів аналізу і синтезу механічних систем має певну змістову ієрархічну структуру і відтворює як формалізовані, так і логіко-психологічні функціональні дії на процес оптимального розв'язку, актуалізує креативні й евристичні умови подолання протиріч та реалізує оптимальну відповідь технічного завдання.
. Розроблена нами теоретична і методична система навчання студентів методів аналізу і синтезу механізмів і машин у вищій школі створює нові можливості для розвитку, засвоєння і передачі технічних знань, дозволяє краще враховувати індивідуальні здібності і нахили особистості студента.
Отримані результати дисертаційного дослідження можуть бути використані викладачами на лекційних, практичних і лабораторних заняттях зі студентами з курсів загальнотехнічних, спеціальних технічних дисциплін та дисциплін, де необхідно проявити творчий підхід до висвітлення чи розкриття економічних, психолого-педагогічних, фізичних навчальних та виробничих проблем; авторами підручників та збірників завдань і задач, дидактичних матеріалів; методистами - при вдосконаленні навчальних і методичних посібників та рекомендацій; студентами педагогічних, політехнічних, технологічних, машинобудівних та інших закладів освіти, де вивчаються проблеми формування, розвитку, засвоєння та передачі технічних знань.
Здійснене дослідження не вичерпує всіх аспектів проблеми навчання методів аналізу і синтезу механізмів і машин. Подальшого дослідження потребують такі аспекти досліджуваної проблеми:
- розробка методики навчання студентів методів творчого пошуку розв'язку навчальних технічних завдань у окремих загальнотехнічних курсах (“Теоретична механіка”, “Теорія механізмів і машин”, “Опір матеріалів”, “Деталі машин”, “Гідравліка”, “Теплотехніка”, “Технологія конструкційних матеріалів”, “Металорізальні верстати та інструменти” тощо);
- впровадження логіко-психологічних, психолого-педагогічних та психолого-дидактичних інновацій у творчо-алгоритмічне навчання студентів аналізу та синтезу технічних систем у сучасній вищій школі;
- застосування методичних основ теорії і алгоритму розв’язку творчих завдань, поряд із загальнотехнічними дисциплінами, у спеціальних технічних дисциплінах (“Автомобіль і трактор”, “Сільськогосподарські машини”, “Робото-технічні системи” тощо);
СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДОСЛІДЖЕННЯ
Статті у наукових та науково-методичних виданнях
Навчально-методичні матеріали
Статті у збірниках матеріалів конференцій
Яковишин П.А. Теоретичні і методичні основи навчання студентів методів аналізу і синтезу механізмів і машин. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора педагогічних наук за спеціальністю 13. 00. 04 - теорія і методика професійної освіти. -Інститут педагогіки і психології професійної освіти АПН України, Київ, 2001.
Дисертація присвячена теоретико-методичному обгрунтуванню та практичній реалізації творчих навчальних технічних завдань як динамічно ефективної діючої педагогічної системи. Розкриваються основні тенденції розвитку, засвоєння і передачі технічних знань в умовах переорієнтації освіти від пояснювально-ілюстративних аспектів у навчанні на розвиток творчої особистості студента. Створено оригінальну психолого-педагогічна систему творчого аналізу і синтезу навчальних технічних завдань та раціональна методика впровадження цієї системи в навчальний процес. Запропонована методика орієнтує студентів на складові елементи будь-якої технічної системи в нерозривній єдності з логіко-психологічними та індивідуальними здібностями студента.
Ключові слова: навчання загальнотехнічних дисциплін, алгоритм навчальних творчих завдань, дидактична система, технічна система, аналіз, синтез, метод.
Yakovyshyn P.A.. Theoretical and Methodical Basis of Teaching students Analysis and Synthesis of Mechanisms and Machines. - Manuscript.
Thesis for thedegree of Doctor Pedagogic sciences. Specialty - 13.00.04. - The and Methods of Teaching of professional education. -Institute of Pedagogics and Psychology of Vocational Training of the Academy of Pedagogic Sciences of Ukraine, Kiev,2001.
The thesis is dedicated to the theoretical and methodical substantiation and practical realization of creative academic technical Knowledge as a dynamic developing and effective pedagogic system. New tendencies oriented towards the development of the student as a personality are presented in this work. Original psychological and pedagogic system of the creative analysis and synthesis of academic technical subjects as well as efficient methods of using this system at lessons have been suggested in the work. Any technical system is regarded as unseparable from individual capacities of the student.
Key Words: teaching basic technical subjects, algorithm of academic creative tasks, didactic system, technical system, analysis, synthesis, method.
Яковишин П.А. Теоретические и методические основы обучения студентов методам анализа и синтеза механизмов и машин. - Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени доктора педагогических наук по специальности 13. 00. 04. - теория и методика профессионального образования. -Институт педагогики и психологии профессионального образования АПН Украины, Киев, 2001.
Диссертация посвящена теоретико-методическому обоснованию и практической реализации творческих учебных технических задач как динамической эффективно действующей педагогической системы. В работе проведен анализ тенденций формирования теоретического и практического базисов учебных творческо-технических задач в структуре высшего технического образования. Результаты исследований вскрыли необходимость теоретического обобщения и разработки теоретических основ методики обучения студентов методам анализа и синтеза механизмов и машин, а именно: традиционные методы обучения поиска решений технических задач базируются не на аналитически синтезирующих аспектах творческого мышления, а на использовании исключительно готовых моделей деятельности студента, что фактически делает невозможным использование субъективно-личностного, развивающего, инновационного, творческого подходов в традиционном обучении; существующие методики обучения студентов анализу и синтезу механических систем ориентирована на работу студента лишь на отдельно подобранные аналитические или конструктивно синтезируемые учебные технические задачи в дискретной оторванности от других типичных задач.
Научно обоснована и разработана концепция переориентации обучения студентов методам анализа и синтеза механических систем из иллюстративно-объяснительного аспекта на путь использования закона развития технических систем и индивидуального развития личности студента. Представление креативной методики согласно концептуальным основам методической переориентации учебных программ вузов из информативных аспектов изучения общетехнических дисциплин на формирование, развитие, освоения и передачу знаний на основе личностных качеств студента, осуществление принципов гуманизации и гуманитаризации обучения. При этом главным дидактическим содержанием методики обучения студентов методам анализа и синтеза механизмов и машин в вузе становится не только и не столько иллюстрация практического применения рассмотренного технического знания и метода анализа и синтеза механических систем, а осознанное обучение творческой технологии познания общетехнических дисциплин, где роль главной функции (содержательного “ядра”) принадлежит высокой организованности мышления в сочетании с нетривиальностю мыслительных операций и осознанным использованием знаний о закономерностях развития диалектико-технического стиля мышления.
Основная концепция учебно-познавательной деятельности студентов в процессе творческого анализа и синтеза механических систем осознанно воспроизводит определенный цикл (целостность системы) научного познания, а именно: анализ технической задачи; переход от нечеткой творческой ситуации к конкретно построенной и предельно простой схеме (модели) задачи; анализ модели задачи; определение технического и физического противоречий; использование информационного фонда теории решения творческих технических задач (физэффекты, приемы, методы, законы и т.д.); анализ способов устранения физических и технических противоречий; проверка качества полученного ответа; анализ хода решения и использование результатов ответа.
Основной целью методики является алгоритмичный подход к формированию умений поиска решений творческих учебных технических задач, не создавая творческих противоречий, а развивая их в форме диалектического взаимодействия теоретической надстройки эмпирического базиса в процессе поиска идеально-конечного решения задачи. Расширение ориентации разработанной методики от рассмотрения отдельно взятого метода или учебно-технической задачи к использованию системного подхода, что имеет определенную содержательную, иерархическую структуру и воспроизводит как формализованные, так и логико-психологические функциональные воздействия на процесс поиска оптимального решения, актуализует поиск креативных и эвристических методов преодоления противоречий и реализации технической задачи.
Разработанная методическая система обучения студентов методам анализа и синтеза механизмов и машин в высшей школе создает новые возможности для развития технических знаний, позволяет лучше учитывать индивидуальные способности и наклоности личности студентов.
Ключевые слова: обучение общетехническим дисциплинам, алгоритм учебных технических задач, дидактическая система, техническая система, анализ, синтез, метод.
2 Україна XXI століття: Стратегія освіти: Державна національна програма відродження освіти // Освіта. - 16 серпня 1992. - С. З - 4.