Педагогические науки

Д.п.н. Найниш Л.А., аспирант Гаврилюк Л.Е.

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства. Россия

ПРОБЛЕМЫ СОВРЕМЕННОГО

ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Любая деятельность человека может быть представлена следующей схемой:

1) получение той или иной информации;

2) фиксация полученной информации;

3) работа с зафиксированной информацией.

Инженерная деятельность человека вписывается также в эту схему. При этом большой объем в указанной информации занимает геометрическая информация (сведения о размерах, форме и относительном положении объекта в пространстве). Без этой информации не возможно ни проектирование, ни создание, ни эксплуатация, ни одного технического или строительного объекта.

Если получение геометрической информации на сегодня не имеет серьезных проблем, то две другие составляющие в указанной схеме вызывают существенные трудности. Они определяются слабым уровнем соответствующей профессиональной подготовки инженерных кадров, которая заключается в умении создавать и работать с геометрическими моделями. Самыми распространенными геометрическими моделями являются изображения, в том числе, и технические. Для их создания необходим соответствующий уровень геометрического образования, которое в настоящее время имеет нарастающую тенденцию к ухудшению.

Почему геометрическое образование здесь играет ключевую роль? Дело в том, что самым удобным способом фиксации геометрической информации являются плоские изображения трехмерных объектов. Процесс построения таких изображений описывается с помощью многомерной проективной геометрии, которая является основой начертательной геометрии. Известно, что проективная геометрия является одним из разделов математики. Во времена возникновения перечисленных выше разделов начертательной геометрии обе диалектически связанные части математики (анализ и синтез) развивались достаточно гармонично. Но со второй половины 19 века аналитические методы стали с нарастающей скоростью преобладать над геометрическими. В настоящее время почти вся геометрия трактуется с аналитических позиций. Это обстоятельство пагубно отразилось на начертательной геометрии. В результате адаптация учебников, написанных почти 200 назад, происходила с постоянным ухудшением, потому что постоянно снижался уровень геометрической подготовки их авторов. (Здесь имеется в виду синтетическая геометрия).

Кроме этого в первых учебниках, которые представляли метод Г. Монжа, была заложена ошибка в понимании основной цели учебного курса «Начертательная геометрия». Она была сформулирована как формирование видения неестественного для глаза человека плоского изображения трехмерного объекта. В то время (да и сейчас) восприятие таких изображений вызывало некоторые трудности у людей, осваивающих этот метод. Эти трудности относятся скорей к психологическим, чем к геометрическим. Для их преодоления достаточно просто привыкнуть к указанным изображениям.

В последствие цель начертательной геометрии стали формулировать как формирование пространственного представления. Следует заметить, что ребенок, который только что появился на свет, видит его в перевернутом виде, иначе говоря, имеет неадекватное пространственное представление. Формирование же адекватного пространственного представления завершается тогда, когда в раннем детстве человек начинает перемещаться в пространстве.

Самыми неприятными последствиями указанной ошибки оказалось некое «табу» на доказательную базу этой математической дисциплины. Отсутствие доказательной базы в математической дисциплине представляет абсурдную ситуацию, которая создает массу трудностей при ее изучении.

Непререкаемый авторитет Гаспара Монжа привел еще и к другому абсурду. Введенные на стадии становления учебного курса задачи на преобразования чертежей имеют доминирующий объем. Возможно, в те далекие времена это имело смысл. Но в настоящее время оказалось, что эти задачи имеют узко ограниченную область практического применения. Тем не менее, эта абсурдная ситуация оказалась закрепленной в ГОС, перечить которому еще сложней, чем Г. Монжу. В результате большой объем учебного времени тратится на практически нецелесообразные задачи, вызывая негативное отношение к учебному курсу. Сложилось мнение: учебный курс «Начертательная геометрия» не понятно о чем и трудно поддается изучению.

Еще труднее этот учебный курс стал восприниматься, когда началось реформирование среднего образования. Оно привело к тому, что в школах перестали обучать черчению, которое давало базовые знания начертательной геометрии и учило стандартам оформления чертежей. Безусловно, что вузовские преподаватели начертательной геометрии могли бы дать более качественную подготовку в этой области знания, чем учителя средних школ, которые, как правило, не имели соответствующего базового образования. Но для этого нужно дополнительное время, а его, как раз, постоянно сокращают.

Реформа привела еще и к тому, что геометрию в школе стали излагать с преимущественно аналитических позиций, лишив тем самым абитуриентов базовых знаний, которые так необходимы при изучении курсов геометро-графических дисциплин. Кроме этого фактическое отсутствие синтетической геометрии привело к недостаточному развитию образного мышления у школьников, которое также крайне необходимо при изучении комплекса геометро-графических дисциплин.

Ликвидировать или смягчить указанные трудности могли бы преподаватели геометро-графических дисциплин, которые должны владеть знаниями в области многомерной проективной геометрии и хорошо разбираться в закономерностях функционирования процесса обучения. Для подготовки таких преподавателей необходима достаточно широкая сеть художественно-графические факультетов, которые обычно имеются в педагогических вузах. Выпускники этих факультетов имеют как педагогическую подготовку, так и художественно-графическую, которая является базовой для преподавания комплекса геометро-графических дисциплин. В России таких факультетов менее двадцати. Но они обучают традиционной начертательной геометрии, в которой присутствуют перечисленные выше недостатки. Да и количество выпускников этих вузов с указанными недостатками явно не достаточно для обеспечения преподавателями геометро-графических дисциплин всех технических и строительных вузов и сузов России.

Кроме этого учебно-методическую литературу пишут педагоги, обладающие недостаточным геометрическим образованием. Они не в состоянии спорить с корифеем, создавшим этот курс, и бережно переносят из одного учебного издания в другое перечисленные выше ошибки, добавляя при этом еще и свои. По таким учебникам достаточно сложно освоить начертательную геометрию, которая является фундаментальной в геометро-графическом комплексе. В результате обучение этой дисциплине сводится к разделению студентов на тех кто «видит» и на те, кто «не видит» что изображено на плоском изображении, придуманном Г. Монжем. Большинство почему-то «не видит».

В комплексе геометро-графических дисциплин начертательная геометрия должна объяснять, как возникают плоские изображения трехмерных объектов, и дать приемы работы с ними. Но этого, к сожалению, традиционные курсы не дают. Студенты, «прошедшие» начертательную геометрию весьма смутно представляют, что нужно делать, чтобы созданные ими изображения технических и строительных объектов сохранили всю геометрическую информацию исходных объектов. Доказано, что недостаток геометрической информации исходного объекта в его изображении искажается восприятие этого объекта. Это, как правило, приводит к серьезным проблемам. Ошибки, возникшие на стадии проектирования, приводят к разрушению плотин, зданий, быстрому выходу из строя различных приборов и т.п. При неправильно составленных картах и кадастровых описаниях возникают затяжные судебные и финансовые споры, а также прочие неприятности. В результате фундамент, так необходимый для освоения всего комплекса геометро-графических дисциплин, отсутствует. А если фундамент не создан, то строить на нем что-то уже не имеет смысла.

Указанные проблемы создали в техническом образовании достаточно сложную ситуацию, которую можно характеризовать как «формальное обучение» комплексу геометро-графических дисциплин. Оно не дает знаний и навыков, которые необходимы в техническом образовании, потому что большая часть информации, с которой приходится иметь дело инженерам различных направлений, это геометрическая информация, зафиксированная в самых различных технических изображениях.

С развитием компьютерных технологий решение проблемы казалось само идет в руки. Люди, преувеличивая «умность» машин, решили, что вот наконец-то эта умная машина все сделает правильно! Решение проблемы найдено благодаря разработанным компьютерным программам и появилась возможность создавать плоские изображения трехмерных объектов без участия человека.

Анализ сложившейся ситуации показал, что эти программы можно разделить на две части. Одни являются неким инструментом, как циркуль и линейка, позволяющим проводить различные линии. Другие позволяют создавать достаточно сложные изображения на базе имеющихся библиотек, с использованием операторов и модификаторов.

Но проблема оказалась не решенной по двум причинам:

1. Первая группа программ не решила задачи грамотного построения плоских изображений трехмерных объектов, потому что не прибавила знаний ее пользователям в области закономерностей создания этих изображений.

2. Вторую группу программ создавали люди, как правило, не владеющие указанными знаниями. Поэтому полученные в итоге изображения изобилуют массой ошибок.

Таким образом, проведенный обзор современного геометрического образования показал, что в этой области существую следующие проблемы:

1. Содержание учебных курсов не соответствует требованиям современности.

2. Несоответствие количества учебного времени основному объему учебных курсов.

3. Низкий уровень геометрических знаний на всех уровнях, как на преподавательском, так и студенческом.

Выделенные проблемы касаются в основном содержания когнитивной составляющей исследуемого процесса профессиональной подготовки. Но эта составляющая тесно связана с ценностно-мотивационной. Очень трудно сформировать положительный настрой на изучение курса, содержание которого сформировано двести лет назад и не отвечает требованиям современности. Кроме этого студентам совершенно не интересно осваивать учебный курс, когда не понимаешь преподавателя, потому что не обладаешь элементарными знаниями в области школьной геометрии.

Очевидно, что при отсутствии положительной мотивации и низком уровне содержания учебных курсов геометро-графических дисциплин не приходится говорить о высоком качестве формирования профессиональных компетенций. Таким образом, геометрическая подготовка, является самым слабым звеном в процессе обучения студентов технических вузов и сузов. Это обстоятельство существенно снижает общий уровень профессиональной подготовки. Инженеры, получившие такое образование, не могут в должной мере ни получить, ни соответствующим образом зафиксировать, ни грамотно преобразовывать геометрическую информацию, которой обладают все без исключения технические и строительные объекты.

Литература:

1. Акимова И.Н. Методологические основы алгоритмизированного обучения графическим дисциплинам. Дис. докт. пед. наук. – М., 1995. – 306 с.

2. Альтшулер И.С. Краткий курс начертательной геометрии. Минск: Изд– во ВССПО БССР, 1962. – 209 с.

3. Андреев П.П., Шувалова Э.З. Геометрия. – М.: Наука, 1975. – 304 с.

4. Барышников А.П. Перспектива. – М.: Искусство, 1955. – 198 с.

5. Бескин Н.М. Теоретические основы многомерной центральной аксонометрии. Дис. д– ра пед. наук. – М., 1968. – 351 с.

6. Бубенников А.В. Начертательная геометрия. –М.: Высшая школа, 1985. – 288 с.

7. Вальков К.И. Введение в теорию моделирования. – Л.: ЛИСИ, 1974. – 151 с.

8. Вальков К.И. Курс начертательной геометрии. –– Л.: ЛИСИ, 1970. –– 101 c.

9. Гаврилюк Л.Е. Формирование профессиональной готовности студентов технических вузов в процессе обучения геометро-графическим дисциплинам (на примере направления подготовки «Землеустройство и кадастры):моногр./Л.Е. Гаврилюк. – Пенза: ПГУАС, 2013. – 180 с.

10. Глаголев Н.А. Проективная геометрия. – М.: Высшая школа, 1963. – 269 с.

11. Добряков А.И. Курс начертательной геометрии. – М., 1949. – 368 с.

12. Зайцев Ю.А., Иванов В.С. Наглядные изображения. – Саратов: СГТУ, 1993. – 357 с.

13. Иванов Г.С. Начертательная геометрия. – М.: Машиностроение,1995.– 279 с.

14. Климухин А.Г. Начертательная геометрия. – М.: Стройиздат, 1973. – 368 с.

15. Найниш Л.А.Можно ли научить рисовать любого? Высшее образование сегодня, № 9. 2003.

16. Найниш Л.А Начертательная геометрия. Учебник с грифом Минобразования РФ. Пенза: ПГАСА,2000.

17. Найниш Л.А и др. Изображения в современном обществе. Высшее образование сегодня, № 7-8, 2002.

18. Найниш Л.А , В.Н. Люсев. Инженерная педагогика Научно-методическое пособие / Л.А. Найниш, В.Н. Люсев. - М.: НИЦ Инфра-М, 2013. - 88 с.: 60x88 1/16. - (Высшее образование).

19. Найниш Л.А и др. Теория построения изображений. Учебник с грифом УМО. Пенза ПГТА. 2010.

20. Посвянский А.Д. Краткий курс начертательной геометрии. – М.: Высшая школа, 1961.– 397 с.

21. Флоренский П.А. Обратная перспектива. В кн. «Избранные труды по искусству». – М.: Изобразительное искусство, 1996. – 285 с.