ЗАСТОСУВАННЯ МЕТОДУ МОДЕЛЮВАННЯ ДО РОЗВИТКУ ТЕХНІЧНОГО МИСЛЕННЯ В МАЙБУТНІХ ФАХІВЦІВ ПРИ ВИВЧЕННІ КУРСУ «ІСТОРІЯ ТЕХНОЛОГІЙ»

Наталія Манойленко (Кіровоград, Україна)

Анотація. Стаття присвячена розкриттю питань психолого-педагогічних аспектів формування технічного мислення студентів – майбутніх фахівців професійної освіти, застосування і роль методу моделювання, розглянуті основні напрямки зв’язку моделювання з навчальним процесом у вищій школі, наведені етапи виконання дій з матеріальними моделями. Визначені шляхи досягнення майбутніми фахівцями творчого і продуктивного рівня технічного мислення. Визначені складові і етапи розв’язання завдань продуктивно-технічного змісту.

Ключові слова: технічне мислення, метод моделювання, моделі, реальні об’єкти, виробничо-технічний матеріал, розумові дії, увага, характеристики, технічний кругозір.

Наталия Манойленко

Применения метода моделирования в развитии технического мышления у будущих специалистов при изучении курса «История технологий».

Аннотация. Статья посвящена раскрытию вопросов психолого-педагогических аспектов формирования технического мышления студентов – будущих специалистов профессионального образования, применение и роль метода моделирования, рассмотрены основные направления моделирования связи с учебным процессом в высшей школе, приведены этапы выполнения действий с материальными моделями. Определены пути достижения будущими специалистами творческого и производительного уровня технического мышления. Определены составляющие и этапы решения задач продуктивно-технического содержания.

Ключевые слова: техническое мышление, метод моделирования, модели, реальные объекты, производственно-технический материал, умственные действия, внимание, характеристики, технический кругозор.

         Natalia Manoylenko
         Simulation to the development of technical thinking in the future specialists in the study of the course "History of technology".
         Abstract: The article is devoted to the questions of psycho-pedagogical aspects of forming of technical thinking of students – future specialists in professional education, application and role modeling method. Given the definition of models and technical modeling – how of the procedure of creating designs and operating models that are able to go into the design and creative work for the production of products. This process is aimed at enriching the general technical knowledge and skills and promotes the development, creativity and skills to transform them into the educational process at the place of their future professional activity.
It is shown that the relationship of simulation with the educational process in higher education should be established on six main areas: epistemological, using the model instead of the original, the model information analytical, methodological and general psychological.

         Determined that the review of any act that students should master begins with the implementation of this operation in material things in stages: preliminary acquaintance with the action, the creation of an indicative basis; the material (or materialized) action; the external speech stage; - the stage of inner speech; the stage of automated actions.The ways of achieving future professionals in a creative and productive level of technical thinking, the components and stages of solving problems in a productive way of technical content, the solution of which is: the generalization and the specification of technical performance; designing; constructing models; establishing the diagnosis; manipulation of images and relationships; the actions are transferred to the real object.

         Further research should form the basis for the development of theoretical considerations concerning the formation of technical thinking in the study of relevant disciplines, the role and place of the modeling method in the process of its formation, aimed at improving the quality of professional training of future specialists in professional education capable of addressing the needs and requirements set before them in the future professional activity.
            Keywords: technical thinking, modeling method, models, real objects, production and technical material, mental operation, attention, features, technical outlook.

Постановка проблеми. Забезпечення нового рівня якості професійної підготовки майбутніх спеціалістів, які можуть ефективно перебудовувати напрямки і зміст своєї професійної діяльності відповідно із змінами вимог сьогодення потребує застосування нетрадиційних підходів до навчання і виховання молоді. У сучасних умовах випускники вищих навчальних закладів – майбутні вчителі технологій повинні володіти високим інтелектом, фундаментальними знаннями, достатнім технічним досвідом, що характеризують технічний і практичний рівні компетентності.

За означених умов особливої актуальності набуває формування в студентів технічного мислення, пов’язаного з продуктивним оперуванням виробничо-технічним матеріалом. Вагома роль у формуванні творчої особистості фахівця належить методу моделювання, зокрема для майбутніх учителів технологій – технічного моделювання.

Отже на часі необхідність удосконалення процесу навчання у вищих навчальних закладах методики професійного навчання з перенесенням акценту на широке використання методу моделювання.

Аналіз актуальних досліджень. Застосування методу моделювання в навчанні розглядались в дослідженнях Н.М.Амосова, М.Ю.Корольова, А.Н.Кочергіна, Н.Г.Салміної і ін. Проблеми формування технічного мислення майбутніх фахівців висвітлені у працях О.М.Коберника, В.М.Мадзігона, В.К.Сидоренка Д.О.Тхоржевського та ін. Психолого-педагогічні аспекти формування технічного моделювання розглянуті в роботах С.Б.Літвінчука, Л.І.Пташнік. Проблемі класифікації та сфери застосування моделей в педагогічних дослідженнях присвячене дослідження Єжової О. В. [4].

Мета статті: дослідження використання методу моделювання в процесі викладання методики професійної освіти на прикладі вивчення курсу «Історія технологій».

Методи дослідження: моделювання, ідеалізація, аналогія, систематизація, порівняння.

Виклад основного матеріалу. Сучасна наука має модельний характер. Конструювання і вивчення моделей реальних об’єктів є основним методом наукового пізнання. Задача формування теоретичного мислення може бути успішно розв’язана лише тоді, коли наукові моделі явищ, що вивчаються, займають належне їм місце. Вивчатись моделі мають з використанням відповідної термінології. Сутність понять моделей і моделювання має бути усвідомлена студентами.

Моделі – це форми особливих абстракцій в яких «…суттєві відношення об’єкта закріплені в зв’язках і відношеннях речових і знакових елементів, які представляють і наочно сприймають. Це своєрідна єдність одиничного і загального, за якої на перший план виступає загальне і суттєве» [3, С. 112-113]. Оволодіння діяльністю моделювання розпочинається з вияснення того основного відношення реального світу, яке потребує введення відповідного наукового поняття і визначає його будову. Щоб вивчити таке відношення, його необхідно матеріалізувати, тобто, вибудувати предметну, чи знаково-символічну модель такого відношення.

Технічне моделювання – це процедура створення макетів і діючих моделей, яка здатна перейти в проектування та творчу роботу із виготовлення виробів. Такий процес націлений на збагачення загально-технічними знаннями і вміннями та сприяє розвитку як творчих здібностей так, зокрема, і вмінь трансформувати їх в навчально-виховний процес за місцем подальшої професійної діяльності. [5].

Моделювання дозволяє створювати надійні системи організації і проведення навчальної і наукової роботи. Так, майстерність викладача розпочинається з того, наскільки він вміє моделювати дану навчальну аудиторію, її інтереси, її підготовку, емоції тощо. Навчальний процес можна розглядати як систему засобів і способів розширення пізнання дійсності за моделями, які постійно ускладнюються. За С.І.Архангельським в дослідженні навчального процесу модель виступає як вагомий засіб наочного представлення зв’язків і відношень його компонентів. Тому для наукового дослідження навчального процесу вищої школи моделювання стає все необхіднішим. [1, С. 279].

Вагомим елементом формування технічного мислення є поетапне формування розумових дій через їх виконання з допомогою матеріальних предметів. Якщо ж доступні предмети не володіють необхідними для певної дії властивостями, то такі дії доцільніше виконувати на моделі, яка володіє необхідною для даної дії інформацією.

Згідно з теорією формування розумових дій [6] процес ознайомлення з будь-якою дією, якою мають оволодіти студенти, розпочинається з виконання такої дії матеріальними предметами за етапами:

- попереднє ознайомлення з дією, створення орієнтовної її основи;

- матеріальна (матеріалізована) дія;

- етап зовнішньої мови;

- етап внутрішньої мови;

- етап автоматизованої дії.

Робота з моделями розумових дій, що вивчаються, складає обов’язковий і досить вагомий етап оволодіння ними.

В підготовці фахівців професійної освіти вагоме значення має формування технічного мислення, яке спрямоване на пізнання технічних і технологічних явищ і процесів та суттєвих зв’язків між ними. Фахівець з розвиненим технічним мисленням має володіти системою узагальнених знань, умінь і навичок, проявляти оперативність, активність і творчість при вирішенні технічних завдань.

Варто відмітити, що особливість технічного мислення має тісні взаємозв’язки з технічними поняттями та образними компонентами мислення. Вирішення багатьох технічних завдань не можливе без поєднання цих понять і уявлень образних моделей. Тож у процесі навчальної діяльності, при вивченні курсу «Історія технологій», особливої уваги варте оволодіння виробничо-технічним матеріалом: предметними моделями, зокрема, моделями-аналогіями, образними моделями, схемами, графіками, кресленнями тощо. При вирішення більшості технічних завдань, інформацію задану в модельній формі проектують в образні компоненти мислення. Моделювання являється засобом створення проблемних ситуацій, засобом формування практичних здібностей та теоретичного мислення.

В процесі вирішення технічних завдань здійснюють проектування як інформації, представленої моделями в образні компоненти мислення, так і зворотне проектування образних компонентів мислення в образну модель. Через побудову моделей відбувається інтенсивне оволодіння тими сторонами дійсності, які виражені, або відтворені моделями. Відповідно моделювання являється змістом, який може бути засвоєним студентами в процесі навчання, а також і методом, яким вони мають оволодіти. За Вєніковим В.А. [2, С. 19-25] зв’язок моделювання з навчальним процесом у вищій школі варто встановлювати за шістьма основними напрямками.

1. Гносеологічний напрямок, де модель виступає як проміжний об’єкт в процесі пізнання, що дозволяє виявити зв’язок між кількісною і якісною сторонами явища.

2. Використання моделі замість оригіналу, що дозволяє одержати про об’єкт, який вивчається ті відомості, які не вдається одержати в натурі, а також визначитись з природою оригіналу, здійснити прогнозування розвитку об’єкта вивчення.

3. Модельно-інформаційний напрямок, який конструюють із врахуванням імовірнісного характеру процесу навчання, з використанням статистичних даних процесу для виявлення певних закономірностей об’єкту вивчення.

4. Аналітичний напрямок – аналітичний і графічний опис певної частини процесу підготовки спеціаліста за відповідними якісними і кількісними характеристиками (побудова структурних схем і моделей, осмислення інформації, формування навичок і контролю за її засвоєнням).

5. Загально методичний – оцінка в процесі навчання зв’язків між спеціальними предметами і дисциплінами, через які формують світогляд студентів.

6. Психологічний – моделювання особистості студента, його поведінку, вивчення біологічних, психологічних і соціальних рис і особливостей.

Системність технічних об’єктів пов’язана із структурою мисленнєвої діяльності. Головною метою діяльності фахівця виступає конструювання і експлуатація технічних і виробничих об’єктів, основною характеристикою яких виступає їх призначення. Вирішення технічних завдань пов’язане з відображенням інших системних характеристик об’єкта, з усвідомленням чинників забезпечення його призначення. Відповідно вирішенню таких сторін формування технічного мислення вагома роль відведена єдності теоретичних і практичних компонентів діяльності, взаємодії мисленнєвих і практичних дій.

Слід зауважити, що переважну частину робіт з моделювання не можливо виконувати без особливого концентрування уваги на певній окремій ділянці роботи, яка має бути достатньо повно відображена в моделі і суттєві особливості не випадали з поля зору. Так, наприклад, зосередженої уваги потребує виготовлення технічного рисунка, розмітка, складання схеми, її монтування, налагодження тощо. В інших випадках, наприклад, необхідно вміти розподілити увагу між кількома об’єктами чи елементами, деталями, явищами (скажімо, оцінювати різні технології машинобудування і механізмів з аналізом їх переваг і недоліків; виробляти порівняльний аналіз роботи різних технічних пристроїв у міру їх вдосконалення; описувати основні експлуатаційні параметри технологічних пристроїв, механізмів і машин).

Виконання деяких завдань потребує постійно переключати увагу від одного до іншого об’єкта чи його складових, не реагуючи на інші подразники. Характерними є випробування керованих технічних моделей, градуювання певних вимірювальних пристосувань, виконанні завдань з обладнанням, укомплектованим вимірювальними приладами тих чи інших характеристик і параметрів виробу, що виготовляється. В таких умовах надзвичайно важливою має бути стійкість уваги. Остання має достатньо приділятись всім необхідним етапам і елементам процесу, що має забезпечуватись конструктивними можливостями моделей.

Довільна увага з боку людини привертається без особливих зусиль і намірів, наприклад, до яскраво пофарбованих частин моделей, світлових сигналів і ефектів в процесі дії приладів, чи пристосувань тощо. Забезпечення прояву такої уваги має здійснюватись конструктивними особливостями і параметрами моделей, а інформація щодо змісту і характеристик має повідомлятись викладачами через інструктування, звертаючи увагу студентів на функціонування таких засобів при демонструванні дії моделі, чи її окремих відповідних елементів.

Досягнення майбутніми фахівцями творчого і продуктивного рівня технічного мислення відбувається через створення ситуацій, коли виникають нові цілі, що потребують застосування нових засобів і способів діяльності, виконання не однотипних вже відомих завдань і дій. З цим пов’язано потреба в самостійному здійсненні аналізу завдання, виділення в ньому суттєвих компонентів, визначення передбачуваних результатів. Важливо відмітити роль сформованих вмінь щодо узагальнення суттєвих ознак та застосування відомих способів і дій в нових умовах. Разом варіативність завдання щодо виконання конструювання, відбору нових даних, здійснення технічних розрахунків, створення необхідних умов для ефективності виконання беззаперечно пов’язані з першочерговим створення образних і предметних моделей.

Розв’язання таких завдань продуктивно-технічного змісту складають:

- узагальнення та конкретизація технічних характеристик;

- проектування;

- конструювання моделей;

- встановлення діагностики;

- оперування образами та співвідношеннями;

- перенесення дій на реальний об’єкт.

Результати, отримані при розв’язанні наведених завдань продуктивно-технічного змісту через метод моделювання, мають давати відповіді на виробничі питання та розширювати технічний кругозір майбутніх фахівців професійної освіти. Такі завдання виконують на різних етапах навчально-пізнавальної діяльності. Так розв’язування задач має стимулювати у студентів потребу в нових знаннях. Наприклад, формування в майбутніх фахівців практичних компетенцій до підбору і дослідження джерел вторинного електроживлення для тих чи інших приладів чи пристосувань важливо вміти здійснювати розрахунки параметрів таких пристроїв, а також ще й конструювати їх моделі, зразки. Зокрема такі завдання мають складати: підбір елементів випрямляча, стабілізатора постійного струму, фільтрів, розрахунки параметрів знижувального трансформатора. Відповідні завдання потребують включення до змісту практично-лабораторних занять відповідних експериментальних задач, поставлених на базі, наприклад, набірних полів «Школяр», чи іншій аналогічній матеріальній базі.

Аналогічно має формуватись технічне мислення у процесі розв’язання продуктивно-технологічних завдань. Наприклад при проектуванні і виготовленні одягу варто зосереджувати увагу студентів на те, що проектування моделі з тими, чи іншими характеристиками і параметрами відіграє важливу роль на етапах проектування окремих деталей і елементів моделі, раціональному використанні матеріалів, відповідності умов експлуатації чи використання. Враховуючи особливості проектування і розкрою, властивості різних матеріалів та умови використання швейних виробів, визначають характеристики виробу в цілому. Далі проектують такі елементи і виготовляють модель виробу, на базі якої здійснюють діагностику. За результатами останньої здійснюють уточнення і дії щодо доведення моделі до норм, визначених завданням, за необхідності здійснюють певні випробування, вдосконалення. За відповідності параметрів і характеристик моделі дії і технології її виготовлення переносять на виготовлення реальних виробів. Звідси очевидний висновок про важливість завдань такого змісту через метод моделювання для формування технічного мислення майбутніх фахівців у сучасних умовах їх підготовки.

Виконання таких завдань спрямовує студентів на визначення оптимальних варіантів того чи іншого параметру технічного об’єкту чи виготовленого виробу, привчає до самостійності визначення і вибору їх параметрів і характеристик, допомагає усвідомити багатоваріантність більшості технологічних завдань, які виникають в подальшій діяльності. Постійне спрямування змісту і мети лабораторно-практичних занять з методики професійної освіти в процесі підготовки майбутніх фахівців до формування їх технічного мислення дозволить в майбутній професійній діяльності самостійно формулювати виробничі завдання, вибирати і складати розрахункові схеми, ескізи, виконувати креслення, проводити розрахунки для різних елементів пристроїв і виробів, займатися конструюванням, спочатку частіше моделей, а на базі останніх - виробів, самостійно аналізувати одержані результати, здійснювати відповідні узагальнення, конкретизації тощо.

Висновки та перспективи подальших наукових розвідок. Отже необхідність включення в зміст освіти поняття моделі і моделювання обумовлене задачами формування у майбутніх фахівців мислення, зокрема, технічного, що дозволяє їм сприймати дійсність через особливі специфічні об’єкти, сконструйовані в процесі розвитку науки – моделі реальних явищ і процесів. Разом здійснюється дослідження місця і форм використання моделювання як особливої і вищої форми наочності, та формування в майбутніх фахівців вмінь використовувати моделювання для побудови і закріплення загальних схем дій і операцій, які вони мають здійснювати в процесі розвитку технічного мислення через вивчення складних абстрактних понять, формування практичних вмінь і навичок.

Подальші дослідження мають складати основу розробки теоретичних міркувань щодо формування технічного мислення при вивченні профільних дисциплін, ролі і місця методу моделювання в процесі його формування, спрямованих на підвищення якості професійної підготовки майбутніх фахівців професійної освіти, здатних до вирішення потреб і вимог, поставлених перед ними в подальшій професійній діяльності.

Бібліографія

1. АрхангельскийС.И. Учебный процесс в высшей школе и его закономерные основы и методы:учеб.-метод. пособие / С.И.Архангельский. – М.: Высшая школа, 1980. – 368 с. С. 279.

2. Веников В.А. Принципы моделирования и высшее образование / В.А.Веников // Вестник высшей школы. – 1962. - №11. – С. 19-25

3. Давыдов В.В. Проблемы развивающего обучения / В.В.Давыдов. – М.: Директ-Медиа, 2008. – 613 с. С. 112-113

4. Єжова О.В. Класифікація моделей в педагогічних дослідженнях/ О.В. Єжова // Наукові записки. – Випуск 5. – Серія: Проблеми методики фізико-математичної і технологічної освіти. Частина 2. – Кіровоград: РВВ КДПУ ім. В. Винниченка, 2014. – С. 202-206.

5. Пташнік Л.І. Технічне моделювання як один із способів проектно-технологічного підходу в трудовому навчанні // Зб. Наук. пр. – Випуск 5 / Ред. кол.: І.А. Зязюн (голова) та ін.– Київ-Вінниця: ДОВ Вінниця, 2004.– 745 с.

6. Рубинштейн С.Л. О природе мышления и его составе / С.Л.Рубинштейн //Хрестоматия по общей психологии: Психология мышления. – М.: МГУ, 1981. – С. 71-77.

Відомості про автора

Манойленко Наталія Володимирівна – кандидат педагогічних наук, старший викладач кафедри теорії і методики технологічної підготовки, охорони праці та безпеки життєдіяльності Кіровоградського державного педагогічного університету імені Володимира Винниченка.

Наукові інтереси: проблеми методики викладання технологій в вищих педагогічних навчальних закладах.