Формирование творческого технического мышления в обучении инженерной графике

Среднее профессиональное образование направлено на решение задач интеллектуального, культурного и профессионального развития человека и имеет целью подготовку работников квалифицированного труда по всем основным направлениям общественно полезной деятельности, подготовку квалифицированных рабочих и специалистов среднего звена в соответствии с потребностями общества и государства, удовлетворение потребностей личности в углублении и расширении образования [1].

В процессе профессиональной подготовки студентов необходимо развивать креативное мышление, под которым понимается способность человека к конструктивному, нестандартному мышлению и поведению, а также осознанию и развитию своего опыта [2].

Творческое мышление связывают обычно не столько с решением уже поставленной кем-то задачи, сколько со способностью самостоятельно увидеть и сформулировать проблему.

Техническое творчествореализуется в результате инженерной деятельности, направленной на разработку новых технических решений на основании известных закономерностей. Результатом технического творчества являются простые изобретения, рационализаторские предложения и конструкторские разработки [3].

Эффективным средством развития творческого мышления, способности генерировать новые нестандартные идеи, творческого саморазвития и воспитания личности, ее духовно-нравственного и волевого комплексов является теория решения изобретательских задач - ТРИЗ (автор Г.С. Альтшуллер)

ТРИЗ – это научно-практическое направление по разработке и применению эффективных методов решения творческих задач, генерированию новых идей и решений в науке, технике и других областях человеческой деятельности [3].

Инженерная графика является одной из базовых дисциплин в процессе изучения, которой у студентов развивается пространственное воображение, вырабатывается умение конструировать, понимать общие технические и физические принципы, собирать технические приспособления из отдельных деталей.

Результатом педагогического процесса является уровень развития личности. Решающую роль в развитии человека играет его собственная активность и прежде всего творческая.

Структура креативного занятия включает в себя следующие блоки.

Эффективным средством обучения, активизирующим учебно-познавательную деятельность и развития творческого мышления студентов, является такая графическая задача, которая: во-первых, создает условия для возникновения проблемной ситуации; во-вторых, раскрывает новые стороны изучаемых явлений и объектов на основе всестороннего анализа исходных данных и вскрывает потенциальные возможности известного знания как инструмента для ее решения; в-третьих, содержание учебной задачи и используемые графические средства ее решения должны быть максимально приближены к реальным условиям.

Мотивация реализуется в процессе занятия в виде демонстрации чертежей, которые они научатся выполнять. Можно поставить проблемный вопрос. Например: Что произойдёт, если соединить вал и ступицу неподвижно относительно друг друга в указанных моделях?

Формирование творческого технического мышления и развития творческих способностей обучаемых среднего профессионального образования является подсистемой креативной системы НФТМ-ТРИЗ. Система НФТТМ предусматривает не только раскрытие творческих способностей обучающихся, но и создание оптимальных условий их развития, направленность на общественную полезность своих предложений и решений (достойная цель), а также развитие потребности в саморазвитии, самоопределении, самореализации [3].

Чтобы отвечать современным требованиям, будущий специалист должен иметь развитое творческое воображение, уметь им управлять, научиться системно мыслить, преодолевать инерцию мышления, выявлять и разрешать возникающие технические противоречия, генерировать нестандартные технические идеи, обладать навыками многовариантного решения задач и их объективной оценки.

Системой называется такая совокупность элементов, обладающих различными свойствами, параметрами и пространственной структурой, которая обеспечивает выполнение какой-либо единой цели или функции.

Система – это совокупность элементов, связанных технологически, конструктивно, функционально.

Любой предмет является системой, так как он состоит из частей, а части взаимодействуют.

Эффективное решение инженерной задачи возможно лишь на основе всестороннего, целостного рассмотрения разрабатываемой системы и ее развития (изменения) в процессе взаимодействия с окружающей средой [2].

Рассмотрим систему «Домкрат». Подсистемы домкрата – корпус, винт подъёма, рукоятка, храповое колесо… Положительный системный эффект – служит для подъёма груза. Отрицательный системный эффект – ограничение винта подъёма, перед подъёмом внутренний винт вручную вывинчивается настолько, чтобы домкрат мог поместиться под опорной поверхностью груза.

Для усвоения понятия «система» можно использовать систему заданий построенных на анализе системы управлений известного специалиста по ТРИЗ-педагогике Ю. Г. Табберга.

Упражнение. Даны несколько ПО (подсистем). Требуется найти С (систему).

Даны ПС: Ролик, вилка, кронштейн, планка, ось, болты, гайка (С: блок направляющий)

Даны ПС: Шпилька, шайба, гайка, болт, кубики с отверстиями (С: болтовое соединение, шпилечное соединение)

Анализ системы – это изучение её частей и связей между ними (внутренних связей), а также связей между системой и внешним миром (внешних связей). Любое изучение следует начинать с анализа. Для формирования у студентов умения осуществлять анализ использовала задания по определению и исправлению ошибок на чертеже. Надо хорошо знать, с чем имеешь дело. Без анализа нет синтеза (соединение частей в единое целое на основе знаний, полученных при анализе). Примером может служить графическая работа по выполнению болтового или шпилечного соединений. Творчество – это создание нового, синтез на основе анализа. Для формирования сравнения и абстракции, как видов умственной операции использовала задания описанию упрощений для резьбовых соединений.

Использование на занятиях игровых технологий создает благоприятный морально-психологический климат, положительное эмоциональное поле, пробуждает интерес к дисциплине, способствует коммуникативной активности, развивает творческие способности.

Упражнение: Кисти рук…

Теперь перейдем к рукам. Сначала одновременно нужно обе руки очень крепко сжать в кулаки. Сожмите вместе оба кулака настолько сильно, насколько это возможно. Готовы? Начали! Сожмите кулаки очень крепко! Крепче! Еще крепче! Крепче, чем до сих пор! Задержите! И расслабьтесь. Это прекрасно упражнение для тех, чьи руки устали от письма в течение всего дня. Теперь давайте повторим. Готовы? Начали! Сожмите руки очень крепко! Крепче! Еще крепче! Крепче всего! Задержите! И расслабьтесь.

Для того чтобы расслабить противоположную группу мышц, нужно просто растопырить пальцы настолько широко, насколько это возможно. Готовы? Начали! Раздвиньте ваши пальцы широко! Шире! Еще шире! Задержите их в этом состоянии! Расслабьтесь. Повторим еще раз. Готовы? Начали! Растопырьте ваши пальцы! Шире! Еще шире! И расслабьтесь. Обратите внимание на ощущении теплоты и покалывания в кистях рук и в предплечьях (пауза 20 секунд).

Упражнение: «Игра с песком»

Сядьте удобно. Обопритесь на спинку стула. Закройте глаза. Представьте, что вы на берегу реки. Песок прохладный, сыпучий. Набрать в руки воображаемый песок (вдох). Сильно сжав пальцы в кулак, удержать песок в руках (задержать дыхание). Посыпать колени песком, постепенно раскрывая пальцы (выдох). Уронить обессилено руки вдоль тела: лень двигать тяжелыми руками. (Упражнение повторить 2-3 раза).

Упражнение для глаз. Рисуем глазами зигзаги по 15 секунд. Сначала по вертикали. А зетам по горизонтали.

Для развития мыслительной деятельности студентов можно использовать метод сложной аналогии. Примером формирования указанных действий могут служить задания по расшифровке криптограммы. Криптограмма – задача-головоломка, в которой неизвестное слово или выражение зашифровано с помощью специального ключа.

Можно предложить упражнение. На рисунке 1 схематично выражена идея крепления колеса на оси (валу). Объясните каждое соединение [4].

                                                                                       Рис. 1.

Для понимания технического объекта необходима работа памяти, прежде всего пространственной, т.е. запоминание величины, фигуры, формы. Например: На рисунке даны несколько геометрических фигур, в которых записаны цифры. Даётся 1 минута посмотреть на рисунок. А затем по памяти ответить на вопросы: На каких геометрических фигурах, какие цифры были записаны? Сложите сумму цифр и запишите.

Для развития внимания у студентов на занятиях проводится деловая игра «Корректура», студенты на листе бумаги пишут несколько предложений, определения, формулы, выполняют чертёж, в которых допускают ошибки. Затем этот лист передаётся другому студенту, который читает один раз, сразу исправляет ошибки и возвращает на проверку.

Для активизации умственной деятельности, памяти, внимания, рефлексии использую эффективный метод развивающего обучения – решение провоцирующих задач.

Для развития внимания использованы упражнения по указанию правильного названия деталей.

Для развития творческого воображения и мышления: оригинальности, внимания, памяти используются упражнение на исключение лишнего элемента (звена) объекта. Выберите три-четыре любых объекта, характеристики которых в чем-то сходны. Это сходство может быть выражено чем угодно: функциями этих объектов, отдельными признаками и др. Найдите как можно больше общих признаков, объединяющих эти объекты. Остальные объекты лишние, они должны быть исключены. Целью упражнения является нахождение как можно большего количества вариантов, объединяющих сходные объекты и исключающих «лишний» объект. Например: Студентам предложены различные детали, необходимо убрать «лишнюю деталь». Какое соединение можно получить, если собрать оставшиеся детали?

Задание найти примеры применения на производстве или в быту деталей определенной формы (цилиндрической, шаровой и др.), примеры линий среза, линий пересечения поверхностей и т.д. Такие поиски развивают наблюдательность, вызывают глубокий интерес к изучаемой дисциплине.

Опыт работы показал – логико-образное мышление можно формировать, используя определённый комплекс развивающих упражнений и заданий по построению проекций прямых, плоскостей, перемещению геометрических фигур в пространстве.

Примерами нахождения множества технических идей и решений могут служить реальные технические задачи, решаемые студентами с использованием типовых эвристических приемов ТРИЗ. Основным рабочим инструментом теории решения изобретательских задач (ТРИЗ) является алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ), который представляет собой универсальную программу поиска новых технических решений. АРИЗ непрерывно совершенствуется и развивается. Алгоритм включает девять блоков.

Важно не только найти решение, но и правильно его описать [5].

Пример. В болтовых соединениях, для того чтобы гайка сама не отворачивалась в процессе эксплуатации, на болт наворачивают вторую (контр) гайку. Идеалом в данном случае было бы «гайка сама себя закрепляет (контрит)». Сейчас уже существует немало разных конструкций самоконтрящихся гаек. Одна из них. Гайку надёжно удерживают на месте расположенные по торцу зубцы с острыми кромками, которые направлены по касательной к резьбовому отверстию и имеют наклон 7-10^°. Такое решение позволяет применять самоконтрящиеся гайки многократно. При этом на 30% уменьшается сроки монтажа и демонтажа, повышается надёжность соединений и сокращается номенклатура крепежа. Такая гайка особенно необходима для тех соединений, которые испытывают различные по характеру нагрузки. В случае болтовых соединений без гайки контрится должен САМ болт «…на торцевой поверхности головки (в данном случае болта, но может быть и гайка), обращенной к соединяемой детали, выполнены концентричные заостренные кольцевые выступы (с насечкой) [6].

Графическая деятельность студентов опирается на образно-логическое мышление, требует пространственных представлений и гибкого оперирования мысленными образами. Поэтому использовала задания по построению чертежей болта и шпильки по условному обозначению и техническим характеристикам. А также выполнение расчётов размеров построения чертежей болтового и шпилечного соединений.

Учебную группу следует рассматривать как коллектив совместной учебной деятельности, а процессы общения в группе как процессы формирования межличностных отношений, умение сотрудничать,разрешать конфликты, идти на разумный компромисс, выполнять принятые обязательства. Студенты в процессе работы в группе обмениваются результатами познавательной деятельности, обсуждают их, дискутируют, что способствует развитию коммуникативности и деловых контактов. Межличностное общение в учебном процессе повышает мотивацию за счёт включения социальных стимулов: появляется личная ответственность, чувство удовлетворения от публичного переживаемого успеха в учении. Всё это формирует у студентов качественно новое отношение к изучаемой дисциплине, чувство личной сопричастности общему делу.

Использование информационных технологий на занятии позволяет значительно облегчить понимание материала, способствует активизации интеллектуально-познавательной деятельности и развитие мышления. Например, задание по автоматизированному выполнению сборочного чертежа по теме «Крепежные соединения» по исходным данным: размерам соединяемых деталей, диаметру болта, винта и шпильки и точке их вставки. Студенты допускаются к выполнению задания на компьютере только после выполнения его на бумаге. При выполнении задания в карандаше вычерчиваются по ГОСТам действительные изображения резьбовых соединений (с фасками, зазорами и т.д.), а в компьютерной реализации изображаются упрощенно. Также значительный интерес представляет задание на выполнение сборочного чертежа с элементами конструирования. Доработка конструкции сборочной единицы (разработка конструкции, выполнение рабочего чертежа проектируемой детали) и т.д.

Подводиться итог занятия. Для развития технической речи, умению формулировать вопросы и отвечать на них можно провести практикум «Ответы на вопросы».

Проходит рефлексия, которая развивает способности к самоанализу, самоуправлению в творческой деятельности. Студенты высказывают свое мнение по положительным и отрицательным моментам занятия. Оценивают свою и коллективную деятельность. Отвечают на вопросы: Чему научились? Что узнали нового?

В ходе занятия выявлено положительное влияние методов научного творчества на формирование общих и профессиональных компетенций обучающихся и развитие творческого технического мышления студентов. Необходимо продолжать работу по адаптации методов научного творчества для преподавания учебных дисциплин, что соотносится с выводами других исследователей [7].

 

 

The Formation of Creative Technical Thinking in Teaching Engineering Drawing

Annotation. The article describes the main processes of creative thinking in teaching engineering drawing. The author describes the tools of creative thinking, considers the theory of inventive solutions of the given problems, the algorithm of solving the inventive problems , the description of one of the studies in block.

Keywords: creative thinking, technical creativity, the system, a graphical task, the development of spatial imagination.