Московский городской педагогический институт им. В. П. Потемкина

На правах рукописи

ВЛАСОВА Е. Н.

МЕТОДИКА РАЗВИТИЯ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ В ПРОЦЕССЕ ПРЕПОДАВАНИЯ ПРОЕКЦИОННОГО ЧЕРЧЕНИЯ В СРЕДНЕЙ ШКОЛЕ

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата педагогических наук

Москва 1964

Развитие социалистической промышленности и значительное повышение культурного уровня трудящихся нашей Родины сделало насущной необходимостью и реальной возможностью всеобщее повышение технической грамотности.

В директивах XIX Съезда партии по пятому пятилетнему плану развития СССР на 1951—55 гг. указывается: «В целях дальнейшего повышения социалистического воспитательного значения общеобразовательной школы и обеспечения учащимся, заканчивающим среднюю школу, условий для свободного выбора профессий приступить к осуществлению политехнического обучения в средней школе и провести мероприятия, необходимые для перехода к всеобщему политехническому обучению».

В связи с колоссальным ростом техники и в связи с проблемой политехнизации вопрос о содержании и методах преподавания черчения в средней школе приобретает особую остроту, а обучение черчению становится одним из существенных элементов среднего политехнического образования.

Настоящая работа и посвящена одному из вопросов методики преподавания черчения в средней школе.

Диссертация содержит введение, 3 главы и приложение. В введении рассматривается роль черчения в политехнизации школы. Задачей советской школы — десятилетки является не только подготовить учащихся к получению высшего образования, но и дать знания для осуществления различной практической деятельности. В сборнике стенограмм лекций о политехнизации, изданных в 1953 г. под редакцией чл. корреспондента АПН РСФСР М. П. Скаткина и Б. А. Бараша говорится, что, — «...из всего многообразия практических умений и навыков, которые должны быть сообщены учащимся, научный анализ позволяет выделить самые важные, в том числе: умение видеть предмет, понимать его форму и конструкцию, запечатлеть его в рисунке, чертеже, читать чертеж...».

Таким образом, методика преподавания черчения, учитывающая требования политехнического обучения, должна обратить свое внимание на решение задачи — обучение учащихся умению читать чертеж, что, в свою очередь, неразрывно связано с развитием пространственных представлений учащихся.

Отсюда, именно развитие пространственных представлений учащихся, в части построения и чтения чертежей, является сейчас, в свете проблемы политехнизации, важнейшей задачей преподавания черчения в средней школе.

С другой стороны развитие пространственных представлений необходимо и при реализации целого ряда не только технических специальностей, т. е. наличие развитых пространственных представлений является одной из предпосылок, обеспечивающих возможность свободного выбора профессий.

Далее, в введении дается краткое освещение истории методики развития пространственных представлений на уроках черчения и состояние этого вопроса на сегодня.

На основе изучения текущей литературы и личного общения с рядом преподавателей автор приходит к выводу, что в настоящее время разработаны и применяются передовыми преподавателями методы развития пространственных представлений, включающие использование наглядных пособий, моделирование, и различные упражнения, объединяющие модель, наглядное изображение и чертеж.

Однако, совсем мало внимания уделяется реализации принципа сознательности учения как фактора, способствующего развитию пространственных представлений.

* * *

Первая глава настоящей работы посвящена изложению теоретических предпосылок и постановке вопроса.

Теоретические предпосылки данной работы касаются как самих понятий, «пространственные представления» и «пространственное воображение», так и путей их развития.

Как известно, пространственные представления являются особой группой образов, отражающих пространственные свойства предметов, т. е. геометрическую форму и расположение в пространстве отдельных тел.

В числе пространственных представлений встречается два вида образов: образы памяти, например представление ранее виденной модели какого-либо геометрического тела, и образы пространственного воображения.

Образы воображения — это есть новые образы. Они создаются учащимися на основе заданного материала и ранее усвоенных знаний, т. е. деятельности воспроизводящего воображения.

Например, в процессе проектирования заданным материалом является геометрическое тело. Учащиеся представляют себе проекции этого тела, т. е. три плоскостные фигуры, которые в данном случае и являются новым образом.

При чтении чертежа новым образом является представление объемного тела на основе плоскостных изображений.

Первым этапом создания представлений является рассмотрение заданного образца, вторым этапом — работа воображения по созданию нового образа.

Следовательно, возникновение пространственных образов в интересующих нас случаях проектирования и чтения чертежей неразрывно связано с восприятием или самого реального тела или его проекций.

Советская психология, опираясь на учение И. П. Павлова о взаимодействии 2-х сигнальных систем, — выдвигает положение, что восприятие не существует оторванно от мышления.

Так же и процесс пространственного воображения неразрывно связан с деятельностью мышления и со словом.

Говоря о связи восприятия, представления, воображения с мышлением, — автор имеет в виду речевое мышление, опираясь на учение И. В. Сталина об единстве мышления и языка.

Далее автор исходит из положения, что развитие пространственных представлений и воображения учащегося реализуется в его конкретной учебной деятельности, которая должна осуществляться в соответствии с принципами советской дидактики.

Эти принципы безусловно нашли свою реализацию в курсе черчения, но один из ведущих принципов, как об этом уже упоминалось, — принцип сознательности реализуется явно в недостаточной мере.

Это выражается во-первых, в том, что развитие пространственных представлений отрывается от формирования понятий (например, от понятий об изображаемых геометрических телах) ; во-вторых, недостаточно уделяется внимания обучению учащихся сознательным приемам, а, именно, таким, приемам рассмотрения тел, построения проекций и чтения чертежей, которые учащийся должен уметь словесно формулировать — т. е. описать своими словами, как надо выполнять данные действия.

Автор выдвигает положение, что реализация принципа сознательности в курсе черчения предполагает формирование пространственных представлений на основе усвоенных учащимися понятий, а также обучения учащихся сознательным приемам, развивающим у школьников умение видеть и представлять пространственные формы.

Специфические трудности, которые испытывает учащийся при процессах воображения, делают вопрос об осознанных приемах, способствующих созданию образа, — особо актуальным.

По вопросу обучения учащихся сознательным приемам в отношении восприятия геометрического чертежа в методической литературе имеются некоторые данные (в работах Г. А. Владимирского и Е. Н. Меллер).

Задачей данного исследования являлось: разработать и проверить метод обучения учащихся сознательным приемам (рассмотрения геометрических тел, составления проекций, чтения черте-

жа) с целью успешного развития их пространственных представлений и воображения на уроках черчения.

Эта задача непосредственно связана с вопросом о формировании понятий. Для того, чтобы обучение было сознательным, в курс черчения был введен раздел, в котором учащиеся получали ряд сведений о тех геометрических телах, проекции с которых они строили.

Второй задачей исследования являлась разработка метода использования наглядности для реализации принципа сознательности учения. В этом плане автор поставил своей целью проверить несколько видоизмененный метод вариаций наглядного материала.

Третьей задачей, вытекающей из предыдущих была разработка некоторых тем курса проекционного черчения в восьмом классе, в целях ликвидации разрыва в преподавании проекционного черчения между седьмыми и девятыми классами.

* * *

Во второй главе излагаются методика и результаты педагогического эксперимента.

Экспериментальная работа состояла из двух частей: первая часть заключалась в экспериментальном обучении по разработанной автором методике. Это обучение было проведено под руководством автора в шести седьмых и восьмом классе трех московских школ.

Для выявления эффективности экспериментальной методики по сравнению с обычно применяемой, были проведены заключительные проверочные работы, как в экспериментальных классах, так и в четырнадцати контрольных классах. Проведение этих работ составило вторую часть данного экспериментального исследования.

При разработке методики экспериментального обучения, автор исходил из положения, что курс черчения, учитывающий политехнизацию школы, должен включать в себя овладение учащимися элементарными геометрическими знаниями. Прочное знание элементарных геометрических форм должно быть необходимым фундаментом, на базе которого и можно перейти к составлению и чтению чертежей.

Поэтому, содержанием курса проекционного черчения в седьмом и восьмом классах являлось проектирование и чтение чертежей элементарных геометрических тел.

Основной задачей экспериментального преподавания черчения в седьмых классах было обучение учащихся сознательным приемам, применяемым при построении и чтении ортогональных проекций параллелепипеда, куба, цилиндра и конуса.

На первом уроке учитель познакомил учащихся с приемами рассмотрения тела.

Первой моделью был параллелепипед. Попутно на примере ребер и граней этого параллелепипеда учитель дал учащимся понятие о параллельных и перпендикулярных плоскостях и о перпендикулярности прямой и плоскости. Эти стереометрические понятия, при наглядном их показе, очень легко усваиваются учащимися и совершенно им необходимы для правильного осознания приема построения ортогональных проекций.

При рассмотрении параллелепипеда, учащиеся под руководством учителя усвоили основные признаки этого тела и формулировали, — как надо его рассматривать.

Далее учитель подвел учащихся к формулировке общего приема рассмотрения элементарного геометрического тела, т. е. что нужно найти его основание и боковую поверхность, рассмотреть форму отдельных граней и взаимное расположение граней и ребер.

Такое рассмотрение на следующих уроках проводилось в отношении каждой новой модели, демонстрировавшейся учащимся; но в отличие от первого урока, учащиеся, на основе уже приобретенных знаний, сначала вспоминали и формулировали общий прием рассмотрения тела, а затем уже, при рассмотрении данной модели, каждый раз рассказывали своими словами о выполняемых ими действиях.

В части использования моделей, автор считает явно недостаточным наличие одной только модели в руках у учителя, и поэтому, на каждую парту выдавалась аналогичная небольшая модель, с тем, чтобы учащиеся могли взять ее в руки, поворачивать, рассматривать и т. д.

В последующих уроках учитель перешел к изложению приемов ортогонального проектирования. Прежде всего, демонстрируя большой 3-гранный угол классу, он показал учащимся, — как из листа бумаги быстро получать удобную модель такого угла, и разобрал взаимное расположение плоскостей и их названия. Затем, учитель наглядно продемонстрировал процесс проектирования (с помощью параллелепипеда, поставленного внутри 3-гранного угла, и спиц, изображающих проекционные лучи). Далее, он объяснил 3 этапа построения проекций:

1) мысленное проведение перпендикуляров;

2) представление проекций на стенках угла и мысленный разворот плоскостей, и —

3) вычерчивание проекций.

После выполнения учащимися этого приема на нескольких примерах, учитель подвел их к словесной формулировке этого приема..

Аналогичным путем он объяснил учащимся прием создания объемного образа по трем заданным проекциям.

При этом он использовал метод сопоставления чертежа, наглядного изображения и реальной модели, а так же подвел учащихся к словесной формулировке этого приема.

Для закрепления умений учащихся читать чертеж, учитель ис-

пользовал и другой метод сопоставления чертежа и реальной модели, различным образом варьируя положение этой модели в пространстве (учащимся предлагалось поставить модель геометрического тела в положение, соответствующее заданному на чертеже).

Таким образом, реализация принципа наглядности в седьмых классах заключалась в наглядном показе процессов проектирования и чтения чертежей и в варьировании демонстрируемых моделей по размерам и по положению в пространстве, с целью создания определенного запаса представлений.

В восьмом классе экспериментальная методика состояла в дальнейшем обучении учащихся проекционному методу на более сложных геометрических телах — призмах и пирамидах, а также по-новому изучались цилиндр и конус.

Принцип сознательности при обучении в восьмом классе получил свое дальнейшее развитие, выразившееся в формировании у учащихся понятий, объединенных в систему, об элементарных геометрических телах, для чего и был использован видоизмененный принцип варьирования наглядного материала.

Обычно применяемое варьирование наглядного материала заключается в следующем: демонстрируется несколько моделей геометрических тел (например, призм, различных по форме оснований и по размерам) и в процессе сравнения обращается внимание учащихся только на те признаки, которые являются для всех призм общими — «существенными» — (параллельность и равенство оснований, четырехугольная форма боковых граней), т. е. варьирование дается с целью выявления «существенного». Этим путем учитель подводит учащихся к определению понятия. Учащиеся в процессе сравнения делают соответствующий вывод. При этом, к варьированию меняющихся «несущественных» признаков, — внимание учащихся специально не привлекается.

Второй путь, осуществленный в данной работе заключался в том, что учащиеся подводились к 2 выводам: 1) вначале они подводились к определению понятия так же как и при описанном выше методе, затем — 2) перед учащимися ставилась вторая задача снова сравнить эти же геометрические тела. При этом, их внимание привлекалось специально к варьирующим признакам. Учащиеся подводились к словесной формулировке закономерностей, по которым могут варьировать признаки данного тела.

При осуществлении второго пути, — больше используется слово учащихся и этим достигается лучшее усвоение ими изучаемого материала. Учащийся лучше осознает различие между «существенными» и «несущественными» признаками, т. к. для того, чтобы лучше выделять «существенные» признаки, он должен хорошо знать «несущественные».

Таким образом, прохождение курса проекционного черчения в восьмом классе было связано с формированием у учащихся понятий об элементарных геометрических телах, так как сознательное рассмотрение геометрических тел невозможно без обладания

учащимися определенными сведениями об этих телах. Изучение геометрических тел в восьмом классе на уроках геометрии программой не предусматривается, поэтому это изучение должно быть перенесено на уроки черчения.

Говоря о понятиях относящихся к геометрическим телам и существенных и варьирущих признаках этих тел, автор подразумевает геометрические определения, сформулированные в учебнике геометрии для средней школы, а под терминами «существенные» и «несущественные» признаки подразумеваются чисто геометрические моменты безотносительно к изображениям изучаемых моделей и решением на этих изображениях различных задач.

Изложенное выше формирование понятий о геометрических телах, являющихся заданиями при составлении чертежей, автор считает совершенно обязательным, т. к. недопустимо с позиций советской психологии отрывать пространственные представления о телах от понятий об этих телах.

Такой отрыв идет в разрез с принципом дидактики о сознательности обучения, и несомненно является одной из причин неудовлетворительного положения с развитием пространственных представлений на уроках черчения в средней школе. Недопустимо, чтобы учащиеся вычерчивали различные геометрические формы, не понимая, что они чертят.

Помимо формирования в восьмом классе понятий, экспериментальная методика обучения в этом классе включала в себя обучение учащихся сознательным приемам рассмотрения тел, причем еще более четко (по сравнению с седьмым классом) выделялись и формулировались отдельные этапы обучения (рассмотрение тела, представление его проекций, построение этих проекций на чертеже, чтение чертежа).

Словесная формулировка учащимися этих приемов была менее элементарна по сравнению с седьмыми классами.

Методически разработанный материал для девятого класса относится к изучению элементов начертательной геометрии (точка, прямая, плоскость), в соответствии с программой этого класса.

В этом случае принцип сознательности углубляется путем использования материала, изученного на уроках черчения в седьмом и восьмом классе (элементарные геометрические тела), как основы для усвоения элементов начертательной геометрии.

Так, например, — проекции точки объяснялись на примере проекций вершин многогранников, проекции прямых — на примере проекций ребер, проекции плоскостей — на примере проекций граней. Принцип вариаций наглядного материала был использован при разработке упражнений в соответствии с этой установкой.

Варьировалось положение геометрического тела для того, чтобы показать учащимся различное положение в пространстве ребер — прямых, граней — плоскостей и т. д.

Таким образом, основными моментами в разработанной мето-

дике во всех экспериментальных классах являлось: 1) реализация принципа сознательности по линии большего использования слова учащегося и формирования понятий, 2) новые приемы реализации принципа наглядности и использования наглядных пособий, 3) обучение учащихся чтению чертежа не только попутно с обучением построению его, но и как самостоятельный этап обучения, 4) новый характер упражнений, предлагаемых учащимся.

Методика проверочных работ заключалась в следующем: проверочные работы в контрольных седьмых классах были выполнены учащимися этих классов после окончания ими раздела проекционного черчения в соответствии с программой. В экспериментальных классах эти же задания были даны после окончания обучения по экспериментальной методике.

Проверочные работы состояли в выполнении учащимися задачи на построение по двум проекциям третьей. Заданием служила фигура, представляющая собой сочетание трех различной формы параллелепипедов.

В процессе проведения проверочных работ пришлось несколько упростить ту задачу, которая первоначально являлась для экспериментальных и первых контрольных классов проверочным заданием. Эта задача для большинства контрольных классов оказалась явно непосильной (тогда как экспериментальные классы с этой задачей справились).

Но несмотря и на это мероприятие, результаты проверочных работ показали большую эффективность обучения по экспериментальной методике по сравнению с обычным обучением.

Приводим некоторые цифры, характеризующие процент оценок, (четверок, троек и двоек), полученных в экспериментальных и контрольных классах за проверочные работы.

Для всех работ был установлен единый критерий оценок. Правильно выполненная работа оценивалась четверкой, работа с непринципиальными ошибками тройкой, работа неправильная или невыполненная — двойкой.

Самый сильный экспериментальный класс

Самый сильный контрольный класс

Четверок — 76% Троек — 21% Двоек — 3%

Четверок — 23% Троек — 38,5% Двоек — 38,5%

Самый слабый экспериментальный класс

Самый слабый контрольный класс (этот класс не справился с заданием, выполнявшимся в экспериментальном классе и ему была предложена упрощенная задача).

Четверок —30,5% Троек —21% Двоек -48,5%

Четверок — 45% Троек — 17% Двоек — 38%

Таким образом, в экспериментальных седьмых классах учащиеся обнаружили более высокое развитие пространственного воображения. Весь слабый контрольный класс целиком не смог справиться с заданием, по которому слабый экспериментальный класс дал 58% удовлетворительных отметок.

При этом учащиеся экспериментальных классов не только правильно строили третью проекцию, но и давали наглядное изображение фигуры, т. е. показывали, что они могут ее по двум заданным проекциям представить.

Учащиеся контрольных классов в большинстве неправильно прочли чертеж, что и выразилось в сделанных ими ошибочных наглядных изображениях.

Проверка эффективности обучения по экспериментальной методике в восьмом классе не могла быть осуществлена сопоставлением результатов контрольных работ в восьмых экспериментальных и контрольных классах, т. к. известно, что по программе проекционное черчение в восьмых классах в настоящее время не проходится.

Поэтому в качестве контрольных классов были взяты девятые классы, (для сравнения с экспериментальным восьмым). Проводились работы в шести девятых классах в конце третьего семестра, т. е. после того как учащиеся изучили построение проекции элементарных геометрических тел и их несложных сочетаний.

При проведении проверочных работ учащимся предлагались следующие четыре задачи: 1) представить элементарное геометрическое тело по словесному описанию и совершить его мысленное перемещение (поворота ; 2) построить проекции представленного геометрического тела; 3) прочитать чертеж, представляющий несложное сочетание двух элементарных геометрических тел; 4) расчленить модель, представлявшую сочетание элементарных геометрических тел на эти тела, т. е. эта задача выявляла умение рассматривать геометрическое тело.

И в этом случае проверочные работы подтвердили большую эффективность экспериментального обучения по сравнению с обычной методикой, осуществляемой в школах в настоящее время, несмотря на неблагоприятное (для экспериментального класса) в возрастном отношении сопоставление учащихся восьмого экспериментального класса с учащимися девятых контрольных.

Приводим цифры, характеризующие процент различных оценок, полученных за проверочные работы в сравниваемых классах.

Основными проверочными заданиями являлись второе и третье задание, т. е. построение проекций геометрического тела по его словесному описанию и чтение чертежа. Остальные два задания рассматривались как вспомогательные, позволяющие лучше разобраться в сильных и слабых сторонах пространственных представлений учащихся.

По указанным выше двум основным заданиям были получены следующие цифры.

Каждый столбец—проценты, средние по школе.

Проектирование тела

Экспериментальный класс Контрольные классы двух школ

Чтение чертежей

Экспериментальный класс Контрольные классы

Таким образом учащиеся восьмого экспериментального класса дали лучшие показатели по проверочным заданиям (по сравнению с контрольными девятыми классами) в части построения проекций, чтения чертежей, а также в части решения задач, требующих или расчленения предмета на отдельные его составляющие элементы, или его мысленного поворота.

Учащиеся восьмого экспериментального класса обнаружили умение производить анализ геометрического тела, на основе усвоенных понятий об этих телах; умение вообразить — как выглядит тело в проекциях и изобразить его; умение прочитать чертеж и вообразить изображенное на чертеже объемное тело.

Выводы

I. Разработанный автором и экспериментально проверенный метод обучения учащихся сознательным приемам оказался эффективным для развития пространственных представлений учащихся.

Овладение сознательными приемами заключалось в обобщении учащимися определенных этапов собственных действий (при рассмотрении тел, проектировании и т. п.).

Обучение школьника сознательным приемам фактически больше использует его словесные возможности, чем распространенный метод обучения, состоящий главным образом в перечерчивании учениками с доски работы, выполненной педагогом.

Принцип сознательности в экспериментальной методике был реализован также путем введения в курс черчения формирования понятий о геометрических телах.

II. Эффективность методики, разработанной автором для седьмых и восьмых классов, — выявилась в результате проверочных испытаний, проведенных в экспериментальных и контрольных классах.

Экспериментами было охвачено 677 человек учащихся. Доказанная педагогическим экспериментом эффективность метода обучения учащихся сознательным приемам позволяет поста-

вить вопрос о введении в курс черчения (для каждого года обучения) специальных разделов, в которых должны ставиться следующие педагогические задачи:

а) Обучение учащихся рассмотрению наглядного материала (тел, фигур, чертежей) и подведение их к словесной формулировке этого приема.

б) Обучение учащихся приемам создания образа (при составлении проекций и чтении чертежей), так же со словесными формулировками.

Аналогично следует обучать учащихся сознательным приемам и в других разделах курса проекционного черчения (разрезы, построение разверток, линий перехода и т. д.).

III. Включение раздела проекционного черчения в курс восьмого класса ликвидирует разрыв, имеющий место в настоящее время в работе над развитием пространственных представлений учащихся между седьмыми и девятыми классами.

Л-71433 28/1 1954 г. Объем 0.75 п. л. Тираж 100. Заказ 1011

Тип. УГТИ МУП.