Государственные, экономические и социальные тенденции в сфере строительства, на наш взгляд, ориентированы: 1) на гармонизацию мировых и национальных достижений в области градостроительства; 2) реализацию исторической преемственности культурного наследия народов России в гуманистических традициях; 3) повышение ответственности застройщиков и ремонтно-строительных организаций перед жителями городских и сельских поселений; 4) внедрение передовых технологий, в т.ч. информационных. Отметим, что Минстрой РФ назвал информационные технологии (BIM), а особенно 3D-технологии, приоритетными и предпочтительными в типовом проектировании заданий и сооружений [8]. Высокотехнологичное развитие строительного производства, основанное на таких способах проектирования и требования к повышению качества проектно-строительных работ, востребует специалистов и бакалавров высокого уровня подготовки. Такой уровень результатов инженерного образования подразумевает не только увеличение суммы знаний, умений и навыков, но и сформированности творческих способностей студентов в границах зоны ответственности. Повышению эффективности педагогического процесса может способствовать средовой подход, основанный на комплексности и непрерывности. Вместе с тем, вопрос оптимального конструирования предметных сред остается открытым, например, до конца не проработан вопрос методики формирования содержания системообразующего фактора – цели системы геометро-графической подготовки, что подтверждает актуальность нашего исследования.
Цель исследования
Цель нашего исследования – уточнение содержания цели, проблем и противоречий в геометро-графической подготовке студентов строительных специальностей на основе метода системно-функционального анализа.
Материалы и методы исследования
Для решения задач исследования были изучены: 1) образовательный стандарт по специальности «Строительство уникальных зданий», направлениям подготовки «Строительство» и «Стандартизация и метрология»; 2) современные требования к подготовке специалистов на основании приказов Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства РФ и Градостроительного кодекса РФ. Были применены следующие методы педагогического исследования: анализ психолого-педагогической, методической, специальной литературы по проблеме; проведение педагогического эксперимента; статистическая обработка экспериментальных данных.
Результаты исследования и их обсуждение
Проблемы геометрической и графической подготовки будущих инженеров всегда интересовали математиков, инженеров и архитекторов. Этому уделяли внимание такие математики и педагоги, авторы многочисленных учебников и задачников по геометрии, как: Ф. Клейн, М. Берже, Н.Ф. Четверухин и др. В последние годы появился целый ряд трудов следующих ученых: М.В. Лагуновой [6], В.А. Далингера, архитектора Е.М. Волковой [1, 2], которые посвящены оптимизации методики преподавания геометрии, графики и изобразительного искусства в высшей школе. В области внедрения информационных технологий в образовательное пространство отметим работы педагогов: И.В. Роберт, А.А. Червовой [5, 9], М.Л. Груздевой [4, 5].
Образовательная система рассматривается нами в качестве разновидности социальной системы, как динамичная форма организации общественной жизни в сфере обучения, воспитания, профессиональной подготовки. Единство социальных систем, с точки зрения теории функциональных систем, выражается в ее общей функции или интегральном свойстве, т.е. результате. Одним из методов, ориентированных на улучшение результата социальных систем, является системно-функциональный анализ. Теория системно-функционального подхода была первоначально разработана и успешно применена еще в 90-х годах при изучении работы мозга человека нейрофизиологом К.П. Анохиным. Данный метод в образовании ориентирован на выявление связей образовательной системы с производством, наукой, культурой, различными государственными и социальными институтами в их функциональных взаимодействии. В отличие от системного, подход предполагает оптимальную организацию и управление всем образовательным процессом, за счет выявления новых взаимосвязей, противоречий и поиска путей их разрешения. Основой для системно-функциональных изменений, по мнению педагога Т.В. Менг [7], является обоснование внутреннего системообразующего фактора – цели педагогического процесса.
Проведенный целевой анализ ФГОС ВО, рабочих программ по специальности «Строительство уникальных зданий», направлениям подготовки «Строительство» и «Стандартизация и метрология» выявил ряд недостатков, влияющих на конечный результат обучения: во-первых, не в полной мере систематизированы и учтены внешние факторы в их взаимодействии, влияющие на конструирование системообразующей цели педагогической системы; во-вторых, не достаточно раскрыта эффективная методология межинтегративного непрерывного обучения геометро-графическим дисциплинам. Проведем системно-функциональный анализ внешних объективных и субъективных подсистем, влияющих на цели (результаты) средового образовательного процесса. Нами выделяются следующие внешние системообразующие условия: 1) соответствие стандарту; 2) экономические и социальные потребности; 3) современные тенденции развития науки и технологий; 4) мировые и национальные философские тенденции развития архитектуры; 5) развитие информационных технологий и компьютерной техники; 6) данные входного контроля успеваемости абитуриентов по геометрии и графике. Уточним педагогические цели функционирования внешних подсистем:
1. Соответствие стандарту предполагает выполнение стандарта в области геометрического и графического знания и ориентировано на: а) знание основных законов геометрического формирования, построения и взаимного пересечения моделей плоскости и пространства, что необходимо для выполнения и чтения чертежей деталей, зданий, сооружений и конструкций; б) умение составлять конструкторскую документацию; в) владение технологией проектирования деталей и конструкций в соответствии с техническим заданием с использованием лицензионных прикладных расчетных и графических программных пакетов. Цель геометро-графической подготовки по стандарту – формирование предметных компетенций.
2. Потребности рынка труда в области строительства; социальный и государственный заказ общества включают: а) ориентацию на развитие инновационной национальной экономики и производства; б) выполнение государственного заказа – патриотизм; в) социальное восприятие и оценку работы архитекторов и строителей как синтеза культуры, искусства и производства и как интеллектуальный результат всей нации. Цель функционирования данных подсистем – формирование профессионально значимых знаний и умений, развитого профессионального, социально и национально ориентированного мировоззрения.
3. Научное развитие прикладной геометрии и графики определяют виды инженерной деятельности в областях: а) прикладной математики в сфере математических методов моделирования геометрии твердого тела, в том числе клеточных; б) теории аппроксимации и интерполяции; теории графов; теории групп; разделов дифференциальной геометрии; в) алгоритмов растровой и векторной графики, визуализации. Цель функционирования таких условий – формирование фундаментальных и межпредметных конструктивных знаний и умений, развитого научного мировоззрения.
4. Развитие информационных технологий и компьютерной техники характеризует аналитико-синтетические творческие виды и способы современной деятельности инженера в строительстве, связанные с: а) использованием технологий проблемного информационного моделирования в сфере проектирования зданий и сооружений, хранения и переработки информации (BIM- технологии); б) применением устройств ввода-вывода проектных данных типового проектирования, в т.ч. 3D-принтеров и 3D-сканеров. Такие тенденции ориентированы на развитие творческих способностей и способности к самоорганизации.
5. Мировые и национальные философские тенденции развития архитектуры нацелены на: а) средовой подход при проектировании архитектурных и градостроительных сред, основанный на концепциях: «комфортность», «интеллектуальность», «экологичность», «гуманизм», «полифункциональность»; «уникальность»; б) возрождение национальной градостроительной культуры и традиций, повышение интереса к истории национального зодчества. Данная подсистема предполагает развитие у обучаемых междисциплинарных творческих способностей и национально ориентированного мировоззрения.
6. Тенденции развития школьного образования по геометрии и графике. Проведя анализ входного контроля геометрической и графической подготовки поступивших в ННГАСУ абитуриентов в 2013–2015 гг., мы зафиксировали: у 48 % всех опрошенных учащихся в школе не было предмета «Инженерная графика». Анализ количества баллов, которые набрали поступившие по результатам ЕГ абитуриенты при выполнении геометрической части теста (С1/С2), показал, что: 1) результаты решения таких заданий низкие; 2) большинство будущих студентов даже не приступали к решению данных задач. Задачи категорий С1/С2 предполагали включение элементов на доконструирование и переконструирование. В итоге, большие суммарные баллы по ЕГ были набраны абитуриентами за счет результатов решения репродуктивных задач по математике. В опросе приняли участие 214 абитуриентов по специальности 08.05.01 «Строительство уникальных зданий и сооружений» и 120 студентов по направлению подготовки ВПО 27.03.01 «Стандартизация и метрология» (табл. 1, 2). Функционирование данной подсистемы, к сожалению, приводит к разрыву между результатами школьного образования и необходимым уровнем входной инженерной подготовки.
Таблица 1
Результаты решения задач по геометрии в ЕГ ( %) (специальность – СУЗ)
|
Уровни |
Результаты |
|||
|
С1 (max 2 б.) |
1б. – 15 % |
2 б. – 45, 8 % |
||
|
С2 (max 4 б.) |
1 б. – 11,5 % |
2 б. – 0 % |
3 б. – 3, 9 % |
4 б. – 3,9 % |
Таблица 2
Результаты решения задач по геометрии в ЕГ ( % ) (направление подготовки – СМ)
|
Уровни |
Результаты |
|||
|
С1 (max 2 б.) |
1б. – 3 % |
2 б. – 0 % |
||
|
С2 (max 4 б.) |
1 б. – 3 % |
2 б. – 0 % |
3 б. – 0 % |
4 б. – 0 % |
Результаты системного анализа взаимодействия внешних факторов, влияющих на цели (= результаты) образовательного процесса, показал следующие противоречия:
– во-первых, ориентация ФГОС ВО на формирование предметных, знаний, умений и навыков уже не в полной мере соответствует социальным, духовным, государственным, экономическим потребностям развития общества. В итоге, комплекс внешних условий диктует необходимость формирования не просто компетентностного инженера, а культурного;
– во-вторых, развитие информационных технологий, кроме положительных аспектов, имеет и негативную тенденцию тотальной замены «ручных» средств обучения на компьютерные, что отрицательно отражается на развитии пространственных способностей студентов. Глобализация информационного пространства приводит в т.ч. к унификации мышления, что вступает в противоречие с критериями «уникальности» и «инновационности»;
– в-третьих, наблюдается снижение уровня графической и геометрической школьной подготовки. Нами отмечено, что содержание школьного образования формируется без учета развития в учащихся инженерных способностей, а именно, уменьшение числа часов на преподавание геометрии и исключение уроков черчения из образовательных программ. Основной акцент при обучении математики делается на изучение математического анализа и алгебры. Геометрия в школе остается как бы на втором плане, о чем писал еще в 19-м веке математик Ф. Клейн, поэтому требуется активизация довузовской предметной подготовки.
Вместе с тем, сложившаяся дидактическая система геометро-графической подготовки и в высшей технической школе не позволяет комплексно устранить проблемы и противоречия:
– во-первых, отсутствует системность и непрерывность в формулировании содержания, видов и способов деятельности для формирования умений и навыков, организации обучения;
– во-вторых, не реализуется межпредметная интеграция в изложении содержания проблемного материала. Отметим, что положительное влияние интеграции геометрии, черчения и изобразительного искусства на развитие пространственных способностей обучаемых обоснованы в работах педагогов и психологов [10];
– в-третьих, недостаточно интенсивно, с точки зрения проблемного обучения, используются компьютерные средства обучения.
Для актуализации целей внешних условий, разрешения противоречий и дидактических проблем, на наш взгляд, необходима не просто интенсификация технологий обучения, запрограммированных на формирование необходимых качеств, а изменения в организации всего процесса обучения и воспитания. И такие организационно-системные изменения в сфере геометро-графических дисциплин должны строиться в вузе на средовом подходе к обучению. Среда определяется педагогами в качестве объекта системной природы. Сформулируем сущность данного понятия в контексте системно-функционального подхода. Инновационная среда обучения, воспитания и развития – это междисциплинарный объект управления учебно-воспитательным процессом, который в соответствии с системообразующим фактором (цель = результат) и выбранной педагогической стратегией (научно-методологические подходы) предоставляет обучаемому условия и инновационные технологии для развития. Среда также является объектом открытого характера с наличием обратной связи, где цели обучения корректируются внешними факторами.
В ННГАСУ, начиная с 2012 г., проходит внедрение инновационная среда обучения геометро-графическим дисциплинам и ее апробация. Функциональная схема разработанной среды представлена на рисунке. Отметим, что инновационная среда конструируется коллективом, состоящим из архитекторов, инженеров и специалистов по информационным технологиям, с активным привлечением для создания информационного ресурса групп студентов разного уровня. Промежуточные результаты показали положительную динамику результатов обучения и учебно-познавательной активности студентов в такой среде, ориентированной на формирование культурного инженера.
Функциональная схема работы открытой педагогической системы
Заключение
Теоретическая значимость исследования заключается в обосновании необходимости системно-организационной перестройки подготовки студентов строительных специальностей в области геометро-графических дисциплин на основе средового подхода. Основой такого конструирования должен стать, на наш взгляд системно-функциональный анализ, позволяющий с позиции цель = результат систематизировать внешние условия, выявить взаимодействия и противоречия подсистем внешних условий и сформулировать системообразующую цель геометро-графической подготовки. Сформулированы необходимые качества геометро-графической культуры. Сформулировано понятие «Инновационная среда геометро-графической подготовки». На практическом уровне приведены результаты входного контроля успеваемости обучаемых по геометрии и инженерной графике, зафиксировано его снижение. Предварительные итоги педагогического эксперимента показали правильность теоретического положения: средовой подход с учетом комплексного взаимовлияния внешних и внутренних условий позволит эффективно формировать развитые виды и способы деятельности обучаемого в соответствии с социальной, государственной и эстетической значимостью результатов труда.