03.03.2012 14886

Использование компьютерной техники в процессе развития технического творчества учащихся

 

В настоящее время компьютеры являются незаменимыми помощниками человека. Они используются практически во всех областях деятельности человека, и везде компьютеры выступают как инструмент деятельности труда программиста, инженера-конструктора, дизайнера, модельера, экономиста и т.д. Привить навыки работы на компьютере, помочь осознать школьникам значение компьютера в современной жизни, показать области применения компьютеров призвана образовательная область «Технология». Наиболее широко и полно это можно осуществить при изучении а «Информационные технологии» и при выполнении школьниками проектов.

«Информационные технологии» включен в образовательную область «Технология» не случайно. Понятия «информация» и « технология» являются неотъемлемой частью современной жизни.

Значение слова информация дается в разных словарях, оно происходит от латинского informatio - разъяснение, изложение. В Большой Советской Энциклопедии написано, что информация - это сведения, передаваемые одними людьми другим людям устным, письменным или каким-либо другим способом, а также сам процесс передачи или получения этих сведений. Как отмечает С.С. Свириденко, в широко принятом смысле информация - это сведения, знания, сообщения, являющиеся объектами хранения, передачи, преобразования и помогающие решать поставленную задачу. Информация - это новые сведения, которые могут быть использованы человеком для совершенствования его деятельности и пополнения знаний».

Под информационными технологиями подразумеваются современные виды технического обслуживания, организованные на базе компьютерной техники и средств телекоммуникаций. Информационные технологии - процессы, связанные с переработкой информации. Инструментом переработки информации является компьютер, значит информационные технологии в большей части являются компьютерными технологиями.

Основу современных технологий, по мнению С.С. Свириденко» составляют три технических достижения:

- Появление новой среды накопления информации на машинных носителях (магнитные ленты, магнитные диски, лазерные диски и т.п.).

- Развитие средств связи, обеспечивающих доставку информации практически в любую точку земного шара без существенных ограничений во времени и расстоянии, широкий охват населения средствами связи (радиовещание, телевидение, сеть передач данных, спутниковая связь, телефонная сеть).

- Возможность автоматизированной обработки информации с помощью компьютера по заданным алгоритмам (обработка, хранение, передача, представление в нужной форме и т.д.).

Таким образом, компьютер занимает особое место в организации новых информационных технологий и передаче информации.

«Информационные технологии» предполагает ознакомление учащихся с возможностями использования компьютерной техники для решения ряда практических задач, то есть для овладения школьниками компьютерной грамотностью.

При этом следует различать, что компьютерная грамотность - это практические умения подготовки и редактирования текстов, чертежей, рисунков, выполнение простейших расчетов и поиска информации на ЭВМ, а не навыки программирования на ЭВМ, изучение которых возлагается на другой школьный предмет «Основы информатики и вычислительной техники».

Введение этого, безусловно важного, а программы в практику школ сдерживается, на наш взгляд, множеством проблем. Это и недостаточная оснащенность школ компьютерной техникой, и несовершенство отечественных КУВТ, и наличие различных типов компьютерной техники в разных школах и многое другое. Но можно выделить, на наш взгляд, две важнейшие причины, которые в наибольшей степени препятствуют введению этого курса.

Причина первая, и наверное самая главная - это слабая подготовка учителей трудового обучения к проведению занятий по «Информационным технологиям», да и не только по ним. Предметом «Технология обработки конструкционных материалов с элементами машиноведения» также предусматривается активное использование компьютерной техники на занятиях в школьной мастерской.

С целью выявления соответствия между требованиями программы и положением дел на практике, нами было проведено анкетирование 58 учителей трудового обучения Брянской и Кировской областей. Вопросы были разбиты на три группы. По первой группе вопросов было выявлено отношение учителей к использованию компьютерной техники, умение работать на ПЭВМ. Получены следующие результаты:

- большинство учителей согласны с требованиями программы по применению компьютерной техники на уроках технологии;

- лишь два учителя используют компьютер в своей работе (они преподают и труд и информатику);

- 10% опрошенных высказали готовность к использованию компьютерной техники на уроках технологии;

- на вопрос «Что бы вызвало у вас затруднение при применении компьютерной техники на уроках технологии?» многие сослались на отсутствие знаний по работе с компьютером;

- все опрошенные, кроме одного, отметили, что существует необходимость в обучении на каких- либо курсах по ликвидации компьютерной безграмотности и использованию компьютерной техники в своей работе.

Таким образом, существует настоятельная необходимость в проведении курсов повышения квалификации учителей трудового обучения по использованию компьютерной техники.

По второй группе вопросов выявлялось понимание учителями роли и места компьютерной техники в трудовой подготовке учащихся.

На вопрос «Если вы не готовы к использованию компьютерной техники на уроках технологии, то смог ли бы сделать это вместо вас учитель информатики?» около 60% респондентов ответили «Нет» и 30% ответили, что смогли бы совместно с учителем трудового обучения.

Из анкеты также было выяснено, что не все учителя представляют себе ясно роль компьютерной техники на уроках технологии.

Примерно такие же результаты вызвали ответы у студентов старших курсов технолого - экономического факультета Брянского педуниверситета, что говорит о слабой подготовке студентов к использованию компьютеров на уроках в школе. Все это позволяет сделать вывод о том, что необходимо ввести в базовый учебный план технолого - экономических факультетов курс «Информационные технологии», а для учителей, уже работающих в школе, проводить специальные курсы.

По третьей группе вопросов было выявлено наличие и качество программного обеспечения для уроков технологии.

Выяснилось, что на данный момент ни в одной из школ нет программного обеспечения, необходимого для использования на уроках трудового обучения.

Некоторые учителя отметили отсутствие компьютерной техники или низкое качество имеющейся в школе.

В какой-то мере решить данную проблему, как нам кажется, можно предложив студентам выполнение курсовых проектов по разработке программного обеспечения для школьных уроков технологии. Это будет способствовать повышению уровня знаний студентов, приобретению необходимого навыка работы на компьютерной технике, созданию новых педагогических программных средств для уроков технологии и проверке их во время школьной практики.

Причина вторая, не менее важная, заключается в несовершенстве разработанной программы, недостаточной проработке всего а «Информационные технологии».

Построение этого а программы является логически обоснованным с точки зрения периодизации обучения. Целесообразность деления обучения на стадии и их периоды отмечал в своих работах академик С.Я. Батышев. Его концепцию периодизации можно использовать в определении роли и места компьютерной техники в е « Информационные технологии» образовательной области «Технология».

На основе периодизации процесса обучения А.В. Коптелов выделяет ведущие дидактические функции компьютерной техники на каждой из ступеней обучения, где изучается «Информационные технологии».

На первой ступени (1-4 классы) этот изучается во втором классе. Ведущая функция - познавательно-развивающая.

В пятом классе, на второй ступени (5-7 классы) ведущая функция - инструментальная. Причем, по мнению автора, это не единственная, а лишь ведущая в данный период обучения функция ПЭВМ.

На третей ступени (8-9 классы) ведущая функция учебно - проектировочная. Информационные технологии изучаются на этой ступени в восьмом классе.

На четвертой ступени обучения (10-11 классы) ведущей, по мнению автора, является прикладная инструментальная функция, способствующая осуществлению меж предметных связей, обобщению и систематизации знаний школьников в области обработки и преобразования информации.

Но в программе а «Информационные технологии», на наш взгляд, имеются неоправданные и большие перерывы в последовательности изучения материала.

Так, во втором классе начальной школы, в соответствии с программой, должны формироваться понятия об информации, управлении, навыки обращения с ПЭВМ.

Далее следует двухгодичный перерыв, а в пятом классе уже происходит изучение текстового, графического редакторов, выполнение расчетов на ЭВМ в режиме калькулятора, что сразу скажем практически невозможно сделать за отведенное на это время (6 часов). К этому следует добавить, что школьники могут забыть как понятия об информации, так и умения работы на ЭВМ, приобретенные во втором классе. Для восполнения этого пробела потребуется некоторое время.

Более продумана программа а « Информационные технологии» для 8, 10 и 11 классов, однако, так же непонятна прерывность в изучении данного а. Выходит, что в 6, 7, а затем в 9 классах школьники практически не будут работать с компьютерной техникой, что в наше время кажется просто неразумным и непрактичным. Таким образом, теряется преемственная связь в изучении этого важного а программы.

С нашей точки зрения, более рациональным будет следующий подход к изучению этого а программы в интересующих нас 5-7 классах. Необходимо в каждом классе уделить по несколько, например, по 6 часов, для изучения этого.

Так, в пятом классе изучаются те же основные понятия, что и в начальной школе, но на более высоком уровне, расширяются знания о компьютерной технике, средствах связи. Учащиеся должны иметь представление об информации, основных действиях с информацией; знать составные части компьютера, назначение внешних устройств компьютера; уметь правильно включать и выключать компьютер, управлять компьютером. Здесь же необходимо предусмотреть и практическую работу на ПЭВМ.

В шестом классе учащиеся должны понимать организацию хранения информации на компьютере, работать с клавиатурой и мышью, получить первоначальные сведения о текстовом и графическом редакторах.

В седьмом классе более глубоко изучается текстовый и графический редактор, выполняются практические расчеты на ЭВМ, учащиеся получают первоначальные понятия о программировании.

Такое постепенное усложнение материала, с одновременным закреплением и углублением ранее изученного материала будет способствовать формированию систематических знаний по информационным технологиям.

Ниже предлагается примерная программа а «Информационные технологии» для 5-7 классов общеобразовательной школы на базе компьютеров IBM, отвечающая приведенным выше требованиям. Рассмотрим подробнее содержание предлагаемой программы.

Для IBM PC существует большое количество разнообразного программного обеспечения, приемлемого для использования в школьном образовании.

В зависимости от модели компьютеров, подготовленности учеников, компетентности учителя можно подобрать соответствующие программы. Нами выбраны минимальные конфигурации компьютеров (оснащение «Пилотных классов»), а соответственно и программное обеспечение. В качестве текстового редактора используется текстовый процессор «Лексикон», при работе с компьютерной графикой применяется графический редактор «Cpen», а в режиме калькулятора - среда программирования Qbasic. Еще раз подчеркнем, что предлагаемое программное обеспечение не является догматичным, оно выбирается учителем.

В процессе изучения данного а программы у школьников необходимо сформировать первоначальные умения в использовании компьютера как средства, позволяющего создавать рисунки или тексты и при этом расширяющего границы творческой деятельности человека за счет широких инструментальных возможностей современного программного обеспечения. Приведем некоторые методические рекомендации учителю при обучении учащихся «Информационным технологиям» по предлагаемой нами программе.

В пятом классе школьники должны углубить и расширить представления детей об информационных технологиях, полученных в начальной школе. Они должны различать знаковую и образную формы представления информации, иметь понятия о различии формальных и разговорных языков. Знать правила включения и выключения компьютерной техники, знать состав компьютерного рабочего места, названия и назначение отдельных устройств компьютера (монитор, клавиатура, винчестер и т.д.).

При изучении в 6 классе темы « Хранение информации» школьники должны изучить такие понятия как « внешний носитель информации», «файл», «имя файла», «расширение имени файла», «маска файла».

При изучении графического редактора необходимо рассмотреть его назначение, область применения и возможности. Школьников надо познакомить с работой интерактивного интерфейса, использование которого позволит делать выбор из меню перемещением графического курсора. Для этого следует ввести новые для школьников понятия « окно редактирования», «меню», «пиктограмма», «графический курсор». Эти термины понадобятся школьникам и в дальнейшем при изучении других программных средств. Учащиеся должны научиться работать с каким-либо конкретным редактором на практике, овладеть основными его режимами, выбирать их, используя манипулятор « мышь» из нескольких пиктографических меню.

При изучении возможностей конкретного редактора можно использовать различные организационные формы проведения урока. Например, все ученики одновременно работают с одним из режимов редактора, затем переходят к другому. Учитель в таком случае может контролировать ход занятия, выявлять характерные ошибки, указывать на эти ошибки всем ученикам одновременно. Желательно при проведении занятий использовать демонстрационный монитор для показа отдельных непонятных для учеников фрагментов работы.

При работе с текстовым редактором новыми для школьников будут понятия «текстовый редактор», «текстовый курсор», «меню редактора», «инверсия», «функциональные клавиши». Школьники должны ясно представлять себе области применения текстовых редакторов, других систем для работы с текстовой информацией. Они должны овладеть работой с основными режимами редактора. Обязательной при проведении занятий является практическая часть, основанная на реальных нуждах и потребностях школьников.

В седьмом классе учащиеся более детально, по сравнению с шестым классом, изучают дополнительные возможности текстового и графического редакторов, работают в различных режимах. При оценке выполненных заданий педагог должен учитывать не только художественную сторону работы школьника, но и степень овладения им разнообразными возможностями редактора. Большое значение в этом классе следует уделять к проведению занятия по теме «Использование компьютера в режиме калькулятора». Важно не учить школьников программированию, а показать им возможности компьютерной техники, главное отличие ее от калькуляторов. В качестве заданий при выполнении расчетов должны быть примеры, известные школьникам из реальной жизни.

Изучение информационных технологий должно тесно соприкасаться со всеми предметами программы технология. Так, при изучении работы ЭВМ в режиме калькулятора можно предложить учащимся подсчитать затраты на материалы для какого-либо изготовленного ими изделия, рассчитать длину проволоки, необходимую для изготовления кольца заданного диаметра и т.д. При изучении графического редактора стоит обратить внимание учащихся на использовании ЭВМ в работе конструкторов, дизайнеров, модельеров. Заданиями для таких занятий может быть, например, художественное оформление изделий, изготавливаемых учащимися.

Такая направленность будет способствовать более осознанному отношению школьников к компьютерной технике. В любом случае компьютер должен являться инструментом деятельности, позволяющим автоматизировать трудоемкие операции при работе с графическими изображениями, текстом, при выполнении расчетов и т.д.

Наиболее широко такая деятельность раскрывается при выполнении школьниками проектов.

Проекты - основа программы образовательной области «Технология», так как одна из главных задач этого предмета - научить школьников воплощать в действительность свои идеи, используя при этом имеющиеся и приобретая новые знания о материалах, технике, технологии и т.д.

Возрождение на новой основе метода проектов, как ведущего метода в системе трудовой подготовки к самостоятельной жизни, отражает необходимость повысить уровень усвоения и углубления обобщенных знаний о способах деятельности и взаимосвязи их с конкретными знаниями и умениями. В программе «Технология» проекты выступают как итоговые задания, в результате которых учителю предоставляется возможность произвести обобщенную оценку знаний, умений и навыков школьников, усвоенных на протяжении всего учебного года.

В процессе работы над проектом школьники решают проблемы различного характера: выбор объекта; разработка его конструкции и технологии, сначала на уровне идеи, а затем воплощение идеи в виде графического документа; оценка технико-технологических возможностей; экономической, экологической и социальной целесообразности; изготовление проекта, его контроль; возможные способы его реализации.

Перестройка системы образования выдвигает ряд новых проблем, связанных с совершенствованием трудового обучения школьников.

Одной из актуальных проблем трудовой политехнической подготовки школьников является проблема формирования конструкторско - технологических знаний и умений у учащихся на занятиях в школьных мастерских.

Учить детей конструированию, технологии производства, начиная с простейших изделий - значит формировать у них техническое мышление, развивать их технические способности, техническое творчество.

Формирование у школьников конструкторско-технологических знаний и умений предусматривает раскрытие перед ними научно - технических принципов построения объектов техники и технологии.

Конструирование является предварительной разработкой устройства изделия, есть процесс создания его образца, представления о нем, доведенного обычно до рабочих чертежей.

Однако, этим не заканчивается труд современного конструктора. Он с нетерпением ждет изготовления конструкции, при возможности наблюдает за процессом изготовления, оказывает практическую помощь технологам (часто вносит изменения в конструкцию).

Тем более никак не может удовлетворить подростка «идеальное существование» в его сознании продукта труда, например, в виде чертежа. Учащиеся, обладая недостаточным пространственным воображением, стремятся дополнить его практическим изготовлением предмета, осязать сам предмет. В процессе такого изготовления им приходится решать ряд технологических задач. Поэтому конструкторские знания и умения учащихся «переходят» в технологические.

Занятия в учебных мастерских и обучение учащихся технологическим операциям в процессе изготовления изделий «настраивает» школьников на технологический лад. Технология, как бы, подчиняет себе конструирование, конструкторские вопросы и задачи, которые как правило ускользают вообще из поля зрения учителя, не ставятся перед учащимися. Таким образом, учебно-технологическая логика трудового обучения требует рассматривать вопросы конструирования в связи с технологией.

Психология подростка, для которого главное - «делать», изготавливать, - требует учитывать такое его стремление.

Наконец, учить конструированию можно только на примерах конкретных изделий, целесообразно - в процессе их изготовления. А сам процесс конструирования является для учащихся более сложным процессом, чем изготовление изделий или планирование технологического процесса.

Важно, анализируя труд конструктора и технолога, отобрать такое основное содержание их знаний и умений, которое будет доступно для учащихся 5-7 классов и может быть сформировано у них на занятиях в учебных мастерских. Лишь в этом случае учащиеся получают знания и умения тесно связанные с жизнью, необходимые им в дальнейшей практической работе.

Одним из ведущих компонентов в формировании всесторонне развитой личности является конструкторско - технологическая деятельность учащихся на уроках труда. Здесь теоретические знания, полученные по основам наук, находят осмысленное применение в процессе обучения самостоятельному конструированию, получают практическое воплощение при создании изделия. Таким образом, обеспечивается развитие творческих способностей учащихся путем соединения в их деятельности физического и умственного труда.

Кроме того, трудовой процесс должен ориентироваться на приемы и средства, применяемые в современном производстве. В конструкторской деятельности таким средством выступает компьютерная техника. ЭВМ является орудием труда инженера-конструктора, инженера-технолога. Учащиеся должны иметь представление о культуре труда инженерно-технических работников, ведь цель трудового обучения в школе - деятельность педагогическая, творческая, направленная на воспитание у школьников высокой культуры труда.

Этим условиям удовлетворяют проекты как один из главных элементов образовательной области «Технология». В соответствии с программой учащиеся должны самостоятельно разработать, а затем и изготовить какое-либо комплексное изделие, удовлетворяющее нескольким показателям. Среди них: общественная или практическая значимость, смысловая направленность, наличие финансовой и материальной базы, соответствующая возрасту, знаниям, умениям и навыкам школьников сложность и, в то же время, доступность изделия и т.д. Таким образом, выполнение проекта является важным элементом трудового воспитания.

Именно такие уроки позволяют значительно разнообразить область применения компьютерной техники в школе, позволяют отойти от традиционной роли ЭВМ как электронного учебника и стать настоящим помощником школьников при разработке проектов.

Здесь компьютеры, как никогда, могут быть полезны учащимся на организационно-подготовительном этапе и, частично, на заключительном, при расчете себестоимости. Рассмотрим наиболее перспективные направления использования компьютерной техники в проектной деятельности учащихся.

При подборе объектов труда можно использовать компьютерную технику как информационно-справочную систему. В этом случае она включает в себя комплекс различных способов выбора проектов (банк проектов, таблицу морфологического анализа). Работая с программой, учащиеся решают проблему выбора изделия и, частично, его конструкции. Такой тип программ легко реализуется на различных типах ПЭВМ, имеющих дисковую память, позволяющую хранить множество различных примеров проектов, которые легко добавляются, удаляются или видоизменяются. Кроме того, добавленная функция морфологического анализа позволяет получить до нескольких тысяч различных вариантов одного изделия.

Некоторой разновидностью такой программы может быть программа баз данных, включающая различные сферы деятельности, проблемы и готовые решения проектов в виде схем, чертежей, описания технологии изготовления и т. д. Она также помогает школьникам выбрать проект, но не предусматривает той широты вариантов проекта, как в первом случае.

Могут быть также различные комбинации этих двух программ. Все зависит от наличия и возможностей компьютерной техники, а также уровня подготовки учащихся. Вполне очевидно, что более подготовленным учащимся надо предлагать работать с первым вариантом, предусматривающим различные варианты проектов, но не дающих «готового рецепта» по конструированию и изготовлению.

Полезной может оказаться и программа проектирования художественного оформления изделия, например, выжигания, резьбы, чеканки, росписи, аппликации соломкой и т. д. Она представляет собой специфический графический редактор, включающий в себя определенный набор графических элементов, которые можно перемещать по экрану, изменять размеры, вращать, копировать и т. п. В результате на дисплее компьютера получается рисунок, который затем можно распечатать на принтере и использовать при оформлении изделия. Мы подобрали графический редактор соответствующего назначения, который по нашему заказу специально разработали старшеклассники школы-гимназии, в которой проходил эксперимент, под руководством учителя информатики.

На начальном этапе конструкторской деятельности, а также в период подготовки к нему можно использовать программы, позволяющие проектировать какое-либо изделие.

Нами разработаны программы для использования ПЭВМ IBM PC и совместимых с ними в качестве системы автоматизированного проектирования объектов труда в курсе «Технология обработки конструкционных материалов» в 5-7 классах. После соответствующей подготовки, учитель ставит определенную задачу, и учащиеся начинают работать с прообразом системы автоматизированного проектирования (САПР). Используя различные элементы конструирования (изменение формы, размеров, количества деталей), ребята получают разнообразные изделия. Кроме того, результатом работы с такой программой является получение технической документации на данное спроектированное изделие: сборочный чертеж, технологические карты по изготовлению различных деталей изделия и сборке самого изделия. Имея на руках такую техническую документацию, учащиеся способны самостоятельно изготовить задуманное ими изделие. При этом школьники могут даже и не знать, какие действия и вычисления производит компьютер. Они задают исходные данные, а компьютер выводит им конечные результаты.

Очень эффективной оказалась программа, помогающая школьникам определить затраты на материалы при изготовлении какого-либо изделия. Программа универсальна, так как позволяет рассчитать практические затраты на изготовление любого изделия, у нее имеются два немаловажных фактора, которые хотелось бы отметить. Во-первых, цены всегда будут реальны, так как учитель перед занятием заносит в специальный файл рыночные цены на сырье. Например, 1 тонна листовой стали - 7000000 рублей; 1 куб. м древесины - 600000 рублей и так далее. Во-вторых, быстрота, а главное правильность всех вычислений. Ведь школьнику пятого класса очень трудно разобраться с цифрами, имеющими по 5-6 нулей до или после запятой. Особые трудности возникают у школьников при переводе единиц измерения материалов в стандартные единицы измерения. Например,1 куб. мм = 0,000000001 куб. метр. С применением нашей программы эта проблема исчезает. Школьник вводит привычные для него размеры, а компьютер переводит их в стандартные.

Многие могут возразить, что работая с такими программами школьники не научатся правильно считать, переводить одни единицы измерения в другие и тому подобное. Но ведь для этих целей существуют уроки математики, на которых предусмотрено изучение этих тем. А при выполнении проекта они пользуются готовыми программами, и не должны, по нашему мнению, забивать голову ненужными расчетами.

Таким образом, учащиеся полностью выполняют требования программы по выбору, проектированию, составлению технологических карт и изготовлению изделия. У них возникает правильное представление о культуре умственного труда инженеров, современном технологическом процессе, что выступает элементом трудового воспитания, культуры труда и профессиональной ориентации. Помимо этого, школьникам в дальнейшем будет проще справляться с конструкторско-технологическими задачами, возникающими в процессе трудовой деятельности. Уже в среднем школьном возрасте они приобретают начальные навыки проектирования с использованием информационных технологий.

При экспериментальной проверке данного типа программ учащиеся двух параллельных классов работали с программой по проектированию одного изделия (табурета). У каждого ученика получилось свое собственное изделие, повторений почти не наблюдалось. Различия имелись и в форме изделия, и в конструкции, и в его размерах. При этом школьники получили готовую техническую документацию на спроектированное ими изделие, хотя работа с программой заняла не более получаса.

Такие программы могут использоваться как в период изготовления проекта, так и в процессе подготовки к нему, так как позволяют представить все основные этапы конструкторско-технологической деятельности. Применение подобных программ позволяет значительно снизить затраты времени на конструкторско-технологическую деятельность, расширить кругозор учащихся. В процессе работы с программами прививаются умения и навыки работы с компьютерной техникой, использования ее в качестве инструмента деятельности инженера-конструктора.

Таким образом, внедрение электронно-вычислительной техники в процесс технического творчества учащихся заслуживает особого внимания. Успешной работе в этом случае способствует положительное отношение учащихся к творчеству, присутствие на занятиях познавательного интереса, потребности в получении новых знаний и умений, достичь которых можно с помощью разнообразия форм работы и методов обучения.

 

АВТОР: Шипицын Н.П.