Конструирование средств обучения

Цель:Научиться конструировать систему средств обучения для усвоения учащимися профессиональных знаний

Теоретические сведения

Усвоение знаний невозможно без опоры на чувственный опыт учащихся, который они получают с помощью слушания, наблюдения, осязания. Поэтому, важнейшей задачей педагога, организующего познавательную деятельность учащихся дать наиболее точное представление об изучаемом объекте или явлении. Это и позволяют в разной степени сделать средства обучения. Средства обучения в профессиональной педагогике определяются как «материальные объекты и предметы естественной природы, а также искусственно созданные человеком, используемые в учебно-воспитательном процессе в качестве носителей учебной информации и инструмента деятельности педагога и учащихся для достижения поставленных целей обучения, воспитания и развития» (18, с. 319).

Используя материалы В.А.Скакуна (20), рассмотрим основные дидактические функции и типичные учебные ситуации, в которых применяются современные средства обучения ( Таблица 7 )

Таблица 7

Использование современных средств обучения

в учебном процессе

Средства обучения	Преимущественные дидактические функции	Типичные учебные ситуации применения
Натуральные объекты: Оборудование, инструменты, материалы, образцы продукции Изображения и отображения материальных объектов: Рисунки, фотоизображения и др.     Модели     Макеты, муляжи     Экранно-звуковые средства: Учебное кино (кинофильмы, кинофрагменты, кинокольцовки, учебная видеозапись)     Диафильмы     Диапозитивы (слайды)     Транспаранты   Звукозапись     Дидактические материалы (программы) на базе компьютера   Средства обучения, представляющие описания предметов и явлений объективной действительности условными средствами: Плакаты, схемы, графики, диаграммы     Дидактические материалы для работы учащихся: Вопросы, задачи, задания (карточки-задания, листы рабочей тетради, обзорно-повторительные таблицы, материалы на печатной основе и др.)	Позволяют получить точное представление о внешнем виде, устройстве, взаимодействии частей, свойствах, требованиях к качеству; изучить способы применения, регулировки, настройки изучаемых объектов   Передают информацию в изобразительной форме. Позволяют искусственно воспроизводить структуру, существенные свойства, связи и отношения изучаемых объектов Позволяют изучать принцип действия, взаимодействие частей, кинема тику механизмов в действии     Позволяют получить точное представление о внешнем виде, устройстве, форме, размерах, цвете, масштабных соотношениях частей изучаемых объектов Раскрывают процессы и явления в динамике их развития. Позволяют изучать новые виды техники и технологии, передовые методы труда, являются средством наглядности и самостоятельным источником информации   Позволяют воспроизводить системы взаимосвязанных изображений, построенных в соответствии с логикой учебного материала темы. Являются средством наглядности и самостоятельным источником информации В целом - те же функции, что и плакаты. Позволяют изменять последовательность демонстрации кадров и проводить неполный показ серии Позволяют через кодоскоп передавать прозрачные модели механизмов, показывать опыты « на просвет», демонстрировать сложные изображения путем наложения нескольких кадров. Позволяет воспроизводить через магнитофон различные звуковые характеристики (шумы, стуки, ритмы, и т. д.) работающих машин, механизмов, аппаратов     Интегрируют воедино возможности всех экранно–звуковых средств отображения информации   Позволяют передать информацию в образной графической, схематичной, цифровой форме. Позволяют показать внешний вид, внутреннее устройство, принцип работы, качественные и количественные зависимости изучаемых объектов, процессов, явлений   Позволяют быстро предъявлять учащимся различные учебные задания, формы для заполнения при самостоятельном изучении и закреплении учебного материала. Позволяют индивидуализировать учебный процесс	Демонстрация и самостоятельное изучение устройства, назначения, свойств, способов применения, регулировки, наладки и т. д.     Демонстрация и самостоятельное изучение структуры, существенных свойств, связей и отношений изучаемых объектов Демонстрация и самостоятельное изучение принципов действия, взаимодействия составных частей, кинематических цепей механизмов Демонстрация и самостоятельное усвоение общих сведений об изучаемом объекте   Изучение быстро или медленно протекающих процессов, недоступных непосредственному восприятию, изучение внутреннего устройства машин, механизмов и процессов в них, изучение циклических процессов Изучение взаимосвязанных объектов, процессов, явлений и их составных частей   См. плакаты, схемы, графики.   Демонстрация изучаемых объектов и их частей, процессов, явлений и т.д.     Демонстрация и отработка приемов слуховой диагностики и регулировки машин и механизмов. Проведение специальных занятий и упражнений по развитию технического слуха учащихся Организация всех видов познавательной деятельности учащихся за исключением способов работы с натуральными объектами     Демонстрация и самостоятельное изучение устройства, принципа действия, назначения, количественных и качественных зависимостей изучаемых объектов, процессов, явлений   Самостоятельное изучение, закрепление, повторение, систематизация учебного материала, упражнения, лабораторно-практические работы, контроль знаний и умений учащихся, программированное изучение учебного материала

Более подробно средства обучения, представляющие собой описания технических предметов и явлений объективной действительности условными средствами, рассмотрены нами в работе (13). Наиболее часто из этой группы средств обучения применяют чертежи, схемы, диаграммы, графики и др.

Конструирование средств обучения, например для урока, может осуществляться на основе технологии комплексного использования средств обучения (18, с. 338). В соответствии с данной технологией используемый комплекс средств обучения должен:

- охватывать все узловые вопросы учебного материала учебной программы предмета;

- обеспечивать применение средств обучения в комплексе с учетом их преимущественных дидактических функций и возможностей, типичных учебных ситуаций;

- обеспечивать обучающую деятельность педагога и учебную деятельность учащихся;

- охватывать основные звенья учебного процесса;

- обеспечивать реализацию всех функций процесса обучения: образовательную, воспитывающую и развивающую;

- учитывать экономический, эргономический, гигиенический, экологический факторы и требования безопасности.

Исходя из указанных критериев, для каждого урока можно создать комплекс (систему) средств обучения. Системообразующим фактором данной системы будет обучающая цель в структуре урока, например, создание учебной информации для усвоения знаний. Компонентами системы станут конкретные средства обучения (Рис. 3)

Средство Средство

обучения 1 обучения 2

Цель: Создать учебную

информацию для

усвоения знаний

Средство Средство

обучения 3 обучения N

Рис. 3

Поскольку в нашем случае основной целью обучения является усвоение профессиональных знаний, выбор конкретных средств обучения (1, 2, 3 ... N) осуществляется исходя из этапа процесса усвоения знаний (восприятие, осмысление, запоминание, применение, обобщение и систематизация) и конкретного содержания учебного материала. Так, для изучения (восприятия) общего устройства станка необходимым средством обучения будет сам станок (его изображение). Понимание принципа действия станка невозможно без использования принципиальной схемы его работы. Кинематика станка (последовательность передачи крутящего момента, усилий) воспринимается и осознается лучше всего при работе с моделями, кинематическими схемами изучаемых механизмов и устройств. Таким образом, исходя пока из цели и содержания обучения, с учетом преимущественных дидактических функций, проектируемый комплекс может включать сам станок (модель или изображение станка), принципиальную и кинематическую схемы станка. Указанные средства обучения могут быть использованы на этапах сообщения, закрепления и применения новых знаний.

На выбор средств обучения существенно влияют методы обучения.Использование репродуктивных методов обучения (объяснение, рассказ и др.) сопровождается демонстрацией наглядных средств обучения - натуральных объектов, моделей, плакатов, схем и т.д.

Активизация учебного процесса, включение учащихся в самостоятельную познавательную деятельность требует применения таких средств обучения как экспериментальное и диагностическое оборудование, обзорно-повторительные таблицы, карточки – задания, листы рабочей тетради и др.

В нашем случае для организации самостоятельной работы учащихся могут быть использованы карточки задания или листы рабочей тетради по изучаемой теме.

В последнее время в педагогике уделяется большое внимание организации проблемного обучения учащихся. При проблемном обучении всегда имеют место постановка и решение проблемы, выдвигаемой в форме вопроса, задания, задачи. Проблема возникает на основе противоречия между известным и еще неизвестным, между новыми фактами, явлениями, зависимостями и ранее усвоенными знаниями, в которые эти факты не укладываются. Когда учащийся сталкивается с указанными противоречиями и создается проблемная ситуация. Проблемные ситуации не должны создаваться преподавателем искусственно. Они естественным образом могут вытекать из содержания учебного материала и процесса его усвоения. Важно увидеть эти возможности и разумно их использовать в учебном процессе.

М.И. Махмутов ( 9, с.121-126 ) указывает основные способы создания преподавателем проблемных ситуаций:

1. Побуждение учащихся к объяснению явлений, фактов, внешнего несоответствия между ними или противоречивости.

2. Использование жизненных и учебных ситуаций, возникающих дома, на улице, при выполнении учащимися производственных заданий и др.

3. Постановка проблемных заданий (вопросов, задач) на объяснение явлений, сущности изучаемого понятия или по поиску способов его практического применения.

4. Побуждение учащихся к анализу фактов и явлений действительности, порождающему противоречия между практическими представлениями учащихся и научными понятиями об этих фактах.

5. Побуждение учащихся к предварительному обобщению новых фактов или новой информации.

6. Ознакомление учащихся с фактами, имеющими как будто бы необъяснимый характер и приведшими в истории науки и техники к постановке проблемы.

7. Организация межпредметных связей с целью использования выводов, правил, принципов одной науки для объяснения выводов или фактов другого предмета.

8. Варьирование содержания задачи (задания), изменение формулировки вопроса.

9. Изменение последовательности изучения понятий, применение наглядности и словесных иллюстраций к выводам и объяснениям.

10. Использование задач с производственным содержанием.

11. Побуждение учащихся к объяснению вопросов техники и технологии производства с помощью законов физики, химии, биологии, математики.

12. Задания на иллюстрацию изучаемых фактов, принципов примерами из производственной практики, спецтехнологии, материалов и технологии машиностроения.

Автором рассмотрены также варианты взаимодействия преподавателя и учащихся при постановке и решении проблемы:

- ставит проблему и решает ее преподаватель, а учащиеся при этом наблюдают и действуют по образцу;

- ставит проблему преподаватель, а решают ее с его помощью учащиеся;

- проблему ставят и решают учащиеся, а преподаватель им помогает;

- проблема формулируется и решается совместно (учащиеся и преподаватель);

- проблему и ставят, и решают учащиеся без преподавателя.

Таким образом, возможны четыре уровня проблемности учения.

Постановка проблемы имеет несколько этапов: анализ проблемной ситуации; осознание учащимися сущности затруднения (или видение проблемы); словесная формулировка проблемы (ее постановка) в форме вопроса или нескольких вопросов. После формулировки проблемы высказываются предположения (гипотезы) о способах ее решения. Гипотезы доказываются фактами, примерами, суждениями, опытами и др.

При организации познавательной деятельности учащихся на уроках теоретического обучения в профессиональном училище наиболее часто используются ситуации первого и второго уровней проблемности. Повышение уровня проблемности учения не должно быть самоцелью преподавателя. Все зависит от конкретных условий. Поэтому, степень участия (активности) учащихся в решении проблемной ситуации может быть различной. Если учащиеся по ходу решения проблемы не могут ответить на некоторые вопросы, проанализировать, высказать предположения и т.п., преподаватель задает наводящие вопросы, делает пояснения. И наоборот, если учащиеся при решении проблемы проявляют способность к самостоятельной поисковой деятельности, надо предоставить им эту возможность. Главное, преподаватель должен уметь формулировать проблему и выстраивать механизм ее решения. Для примера покажем схематично решение проблемной ситуации на уроке теоретического обучения (предмет «Устройство и техническое обслуживание автомобиля», тема: «Кривошипно-шатунный механизм»). Преподаватель, при изучении учащимися устройства детали кривошипно-шатунного механизма – поршня, ставит перед учащимися проблему (проблемный вопрос) «Почему поршень автомобильного двигателя изготовляют из алюминиевого сплава?»

1. Определяется направление поиска:

Материал поршня Необходимая совокупность свойств поршня Условия работы поршня (КШМ).

Вопросы, побуждающие учащихся к высказыванию предположений о направлении поиска:

- Что нужно знать, чтобы ответить на поставленный вопрос?

- В какой последовательности нужно решать проблему?

- Чем характеризуется материал?

- От чего зависят свойства, которыми должен обладать поршень?

Вывод: материал поршня определяется необходимой совокупностью его свойств, которые в свою очередь определяются условиями работы поршня.

Анализ ситуации, высказывание предположений (гипотез) учащимися об условиях работы поршня

2. Определяются условия работы поршня:

Вопросы, побуждающие учащихся к высказыванию предположений, объяснению явлений, фактов:

- Что происходит с поршнем при сгорании рабочей смеси?

- За счет чего поршень начинает двигаться в цилиндре?

- Какое движение совершает поршень при работе КШМ? Что происходит с поршнем в ВМТ и НМТ?

- Что происходит между поршнем и стенкой цилиндра при его движении?

Вывод: поршень работает в следующих условиях:

- высокая температура при сгорании рабочей смеси;

- ударные нагрузки на днище поршня;

- возвратно-поступательное движение поршня (имеют место ускорения, замедления и остановки поршня в ВМТ и НМТ);

- трение поршня о стенки цилиндров.

Анализ ситуации, высказывание предположений (гипотез) учащимися о свойствах которыми должен обладать поршень

3. Определяются свойства, которыми должен обладать поршень:

Вопросы, побуждающие учащихся к высказыванию предположений, объяснению явлений, фактов:

- Какие свойства материала характеризуется способностью противостоять высоким температурам, ударным нагрузкам; быстро принимать и отдавать тепло?

- Какая сила возникает при ускорении (замедлении) движущегося поршня? Как эта сила зависит от массы поршня? Как влияют силы инерции на работу деталей КШМ?

- Каким должен быть материал поршня, чтобы уменьшить силы трения при его движении вдоль чугунной стенки цилиндра?

Вывод: поршень должен обладать следующей совокупностью свойств:

- жаростойкость и высокая теплопроводность;

- достаточная прочность;

- малая масса;

- хорошие антифрикционные свойства

4. Устанавливается соответствие выявленной совокупности свойств, которыми должен обладать материал поршня и материалом – алюминиевый сплав.

Вопросы к учащимся:

- Обладает ли алюминиевый сплав высокой жаростойкостью и теплопроводностью, достаточной прочностью, малой массой, хорошими антифрикционными свойствами?

- Какие еще металлы обладают аналогичными свойствами?

- Почему из всех указанных металлов для изготовления поршня отдается предпочтение именно алюминиевому сплаву?

5. На основании ответов учащихся делается окончательный вывод (решение проблемы): данной совокупностью свойств обладает материал - алюминиевый сплав

Реализация указанной схемы познавательной деятельности учащихся (определение направлений поиска, ответы на вопросы и решение проблемы в целом), безусловно, требует определенного учебного времени. Но именно такая деятельность учащихся позволяет не только решить учебную задачу - обосновать материал поршня на основе межпредметных связей, но и формирует у учащихся опыт исследовательской (аналитико-синтетической) деятельности, позицию, что ничего случайного в технике и технологии нет, все имеет свое обоснование.

Важным средством управления мыслительными процессами учащихся становятся вопросы, задачи и задания. М.И.Махмутов ( 9 ) разделяет вопросы, используемые преподавателем, на информационные и проблемные. Информационный вопрос не содержит новых сведений, а требует ответов содержащих известные учащимся знания. Например, перечислите основные марки и свойства быстрорежущих инструментальных сталей; назовите основные части спирального сверла. Вопрос становится для учащегося проблемным, если:

- содержит в себе новую для учащегося информацию, которая выступает как познавательное затруднение и стимулирует умственный поиск учащегося;

- информация, заключенная в вопросе имеет логическую связь с ранее усвоенными понятиями и представлениями и теми сведениями, которые подлежат усвоению в определенной учебной ситуации;

- вызывает чувство удивления при сопоставлении нового с ранее известным, неудовлетворенность имеющимся запасом знаний, умений и навыков.

Проблемными вопросами при определенных условиях могут быть следующие:

- Почему детали, изготовленные на токарно-винторезном станке, имеют, как правило, круглую форму?

- Почему увеличение глубины резания меньше влияет на падение стойкости инструмента, чем увеличение подачи?;

- Как влияют на скорость резания механические, физические свойства обрабатываемого материала и состояние поверхности заготовки?;

- Какую другую (не типовую) принципиальную схему работы может иметь станок для токарной обработки крупногабаритных заготовок?

При постановке проблемных вопросов преподаватель должен учитывать дидактические принципы обучения: научность, доступность, профнаправленность и др. Вопрос должен соответствовать содержанию того, о чем спрашивается и исходному противоречию с точки зрения объема запрашиваемого.

С целью формирования умений применять полученные знания на практике на уроках теоретического обучения часто используют задачи. Махмутов М.И. ( 9 ) определяет задачу как данное и искомое, совокупность последовательных действий (операций) над которыми приводит к преобразованию объекта (задачи). Следовательно, характерным для любой задачи является, во-первых, наличие данных (исходных условий), во-вторых, наличие того, что нужно найти (к чему прийти), в-третьих, выполнение последовательности действий (операций) по решению данной задачи и, в-четвертых – результат решения задачи. Задачи бывают дидактическими, учебными и познавательными. Дидактическая задача является наиболее общей, и ее решение приводит к достижению дидактической цели, например, усвоению понятия «закалка» или «закреплению умения закреплять заготовку на токарно-винторезном станке». Учебная задачаимеет более конкретный характер. В.А.Скакун ( 20 ) делит учебные задачи на количественные и качественные. Количественные задачи связаны с оперированием формулами, подсчетами, определением величин. Качественные задачи не требуют никаких вычислений. При их решении учащиеся на основе изученных закономерностей, соотношений, правил определяют, объясняют, сравнивают, анализируют, оценивают, диагностируют, обосновывают и т.д. В указанной работе В.А.Скакуна приведены примеры различных видов учебных задач по специальной технологии для слесарей.

Познавательная задача всегда приводит учащихся к новым для них знаниям и способам действий. Уровень сложности такой задачи зависит от способа ее постановки и речевой формулировки, от проблемности содержания задачи, от отношения ученика к задаче и др. Часто познавательные задачи носят эвристический, поисковый, исследовательский характер.

Учебные задания - это любой вид поручения преподавателя учащимся, заключающийся в требовании выполнить какие либо учебные действия. Задание может быть предложено учащимся в форме вопроса (вопросов), задачи (задач) или вопросов и задач.

Таким образом, для активизации познавательной деятельности учащихся преподаватель должен продумать вопросы, задачи для учащихся (на выявление, сравнение, обоснование и т.д. изучаемых явлений и объектов), в том числе и проблемного характера

На выбор средств обучения, безусловно, влияют и возможности учебно-материальной базы. В современных условиях учебные кабинеты оснащаются компьютерной техникой. Преподаватель, обладая умениями пользователя компьютера, может создавать «на свой вкус» различные видеоматериалы. Появляются обучающие программы по различным областям предметной подготовки. Все это приводит к тому, что необходимость в некоторых средствах обучения (плакаты, слайды, несложная проекционная аппаратура и др.) просто пропадает. Преподаватель в этих условиях должен найти оптимальных вариант сочетания традиционных средств обучения и компьютерных технологий.

В любом случае преподавателю необходимо учитывать основные правила выбора средств обучения:

1) разумная достаточность средств обучения – количество наглядных пособий, раздаточного материала и т.п. должно быть столько, сколько требуется для четкого, полного и доходчивого изучения учебного материала. Перегружать урок учебными средствами вредно. Рекомендуется использование современных средств обучения, позволяющих сочетать в себе достоинства нескольких других средств обучения;

2) обеспечение условий для восприятия учебного материала (вовлечение в процесс восприятия возможно большего количества анализаторов учащихся: зрения, слуха, осязания, вкуса, обоняния; хорошая видимость, слышимость и т.п.);

3) использование средств обучения считать не самоцелью, а педагогическим средством повышения эффективности познавательной деятельности учащихся (например, за счет их содержательности, мотивационной направленности, проблемности и др.);

4) повышение активности учащихся при работе со средствами обучения за счет их разнообразия, возможности организации самостоятельной работы и др.

Таким образом, конструирование системы средств обучения будет осуществляться по следующему алгоритму:

1. В соответствии с каждым этапом таксономии учебных целей и содержанием соответствующего учебного материала отбираем перечень необходимых средств обучения. Основным критерием на данном этапе конструирования является учет преимущественных дидактических функций выбираемых средств обучения (см. Таблица 7).

2. На основании выявленных методов обучения (приемов преподавания и учения) определяем средства активизации познавательной деятельности учащихся: вопросы, задачи, карточки-задания и др.

3. Исходя из основных звеньев учебного процесса, выявляем, какие из выбранных средств обучения могут быть использованы на уроке для восприятия нового учебного материала, его закрепления, контроля. При необходимости разрабатываются недостающие средства обучения, например карточки-задания для контроля знаний учащихся на уроке.

4. Используя возможности учебно-материальной базы, приведенные выше правила выбора средств обучения, уточняем и корректируем имеющийся комплекс средств обучения.

Задания

1. В соответствии с указанным алгоритмом для проектируемой технологии обучения сконструировать систему средств обучения. Заполнить графу 6 (Таблица 1).

2. По учебному материалу предполагаемого урока разработать проблемную ситуацию и методику ее решения.

2. Разработать необходимые для урока дидактические средства обучения: схемы, таблицы, листы рабочей тетради, вопросы, карточки задания, задачи и др.

3. Обосновать предполагаемую эффективность использования на уроке сконструированной системы средств обучения.

Занятие 7