Зазначені структурні одиниці несуть надзвичайно важливе змістовне навантаження і визначають характер процесу "уявлення" (створення) заданого образа, тому що завдяки системно-динамічному відображенню істотних ознак об'єкта виникають надумані просторові (симультанні) схеми. Останні і передбачають вибір найбільш оптимального способу вирішення задачі. Очевидно, виникнення цих "внутрішніх" схем визначається наявністю структурно-функціональних взаємозв'язків між складеними одиницями другого елемента.
Складеними одиницями третього елемента образи є: а) загальне представлення про структуру графічних дій; б) співвіднесення графічних дій із представленням про площинне зображення пристрою в цілому; в) представлення про етапи побудови схематичного зображення об'єкта; г) загальне представлення про структуру і послідовність практичних і графічних дій (при побудові схеми і при монтажі пристрою).
Усі структурні елементи взаємозалежні між собою, але сутність зв'язків між ними залежить від змісту і виконання функції кожної структурної одиниці образа в процесі пошуку рішення задачі. Однак ведучими (основними) у цьому процесі є зв'язки, що відображають загальні конструктивно-функціональні співвідношення частин об'єкта в цілому.
Сукцесивні (поетапні) схеми, що виділяють окремі ознаки об'єкта, виконують опорну (допоміжну) функцію, тому що розрізненість таких просторових схем перешкоджає уявному "представленню" конструктивно-функціональних залежностей між основними блоками об'єкта.
Оскільки створення просторового образа об'єкта неможливо без операції співвіднесення (і звірення) реальних ознак об'єкта з їх "замінниками" (символами-знаками), рівень оперування останніми визначає ступінь уявних перетворень, вироблених суб'єктом над заданим технічним об'єктом. Тут, мабуть, існують складні взаємопереходи між різними видами представлень (одиничними, структурно-цілісними, системно-динамічними).
Підбор експериментальних задач здійснювався за принципом поступового ускладнення структури об'єкта і принцип його дії в цілому. Зміст конкретних ситуацій широко варіювалося і жадало від випробувані встановлення структурно-функціональних залежностей між елементами пристрою, узагальнення способів "перекладу" заданої словесної інформації в графічну форму її вираження. Основні вимоги до процесу рішення експериментальних задач припускали: 1) проведення самостійного аналізу особливостей принципу дії заданого пристрою ("розшифровка" даних словесного формулювання умови задачі); 2) самостійна побудова схематичного зображення об'єкта на основі даних структурного аналізу; 3) теоретичне обґрунтування доцільності представленого графічного рішення задачі.
Виклад основних питань супроводжувалося прикладами схематичних зображень окремих елементів і об'єкта а цілому. У процесі занять учні включалися в активне обговорення різних ескізних замальовок, схем, самостійно робили побудову зображень найпростіших електротехнічних пристроїв [15].
Таким чином, ціль першого етапу експерименту складалася в підготовці учнів до рішення задач.
На другому етапі учнем для рішення пред'являлися п'ять задач, розташованих по ступені зростання складності їхнього рішення. Учні повинні були на основі самостійного аналізу вихідних дані задачі зробити графічну побудову конкретного технічного об'єкта.
Відповідно змістові кожної задачі були складені закриті (узагальнено-навідні) питання, що допомагають контролювати і направляти пошук учнями її адекватного графічного рішення. Остаточні варіанти рішення аналізувалися разом з викладачем, виявлялися допущені помилки і причини їхнього виникнення.
Етапи і характер пошуку учнями графічного рішення кожної експериментальної задачі показав найбільш важливі Структурні взаємозв'язки між елементами образного компонента технічного мислення, вплив їх на процес створення просторового образу технічного об'єкта.
При обробці експериментального матеріалу основна увага зверталася на психологічний аналіз функцій образного компонента, зв'язаних зі зміною структурних зв'язків між його елементами при виникненні узагальненого просторового образа заданого технічного об'єкта.
Розділ 2. Розвиток технічного мислення учнів у процесі навчання
2.1 Основні функції образного компонента технічного мислення
При аналізі експериментального матеріалу виявилися розходження в структурі пошуку графічного вирішення задач, що обумовлені змістом опорних ознак зображуваного об'єкта, виділених учнями при первинному обстеженні конкретної ситуації. У залежності від змісту цих ознак структура пошуку характеризувалася визначеним ступенем згорнутості його етапів. Відповідно до останнього і були виділені основні функції образного компонента технічного мислення.
Характерною рисою покрокової (сукцесивної) антиципації (передбачення) є розгорнення етапів пошуку графічного вирішення задачі, значною мірою визначальної операції перетворення вихідної інформації відповідно до її вимог. Попереднє (первинне) виділення учнями інформативного змісту в заданому об'єкті відрізняється поелементністю виробленого ними просторового аналізу. Подібний характер аналізу дозволяє їм спочатку створити тільки окремі одиничні образи зображуваного об'єкта. Оперування такими образами перешкоджає цілеспрямовано робити пошук відмітних ознак його основних елементів, деякі риси яких можуть бути загальними (у даному випадку мається на увазі їхнє функціональне призначення). Це порозумівається тим, що за основу моделювання одиничних образів береться представлення про структуру конкретного вузла поза установленням функціонального зв'язку з іншими блоками заданого пристрою. Тому "відсівання" надлишкової інформації, виділення опорних ознак об'єкта виробляються випробуваними тільки на основі повторного і детального переобстеження заданої ситуації. Оскільки пошук конструктивного графічного рішення ґрунтувався на поблочних ескізах окремих вузлів зображуваного об'єкта, остільки складені ескізи по змісту можна класифікувати як розрізнені сукцесивні схеми-уявлення. Відмінною рисою їх є відображення в них приватних ознак пристрою. Останні не виражають сутності принципу його дії, що дозволяє визначити і графічно відтворити специфіку технічного призначення зображуваного об'єкта в цілому [2].
Сукцесивні уявлення учнів, об'єктивовані ними у вигляді поблочних ескізів схеми, виконують у процесі пошуку рішення функцію "покрокового" передбачення, що відрізняється значним розгорненням його етапів. Звуження останньої відбувається поступово за допомогою установлення функціональних зв'язків між виділеними блоками об'єкта. Визначення цих зв'язків по складених ескізах сприяє виникненню в представлення, що учиться, про цілісну структуру схеми об'єкта, забезпечуючи тим самим перехід до наступного етапу рішення задачі - звіренню й ідентифікації виникаючих уявлень заданому об'єкту. При цьому графічне оформлення даного етапу рішення може визначатися змістом (уже значно уточненим) опорної ланки при створенні одиничних образів зображуваного об'єкта (складається проміжний ескіз, у якому відбита функція основного блоку) і змістом структурних груп його ознак (відтворюється загальна схема).
Пошук вірного графічного рішення здійснюється учнями на основі емпіричного "перебору" можливих функціональних залежностей основного вузла пристрою з іншими його елементами. Наявність такого "перебору" виявляється в розгорненні етапів пошуку графічного рішення: спочатку учні роблять побудову декількох ескізів окремих блоків заданого об'єкта, виділених при первинному аналізі вихідних даних про його структуру, а потім намагаються згрупувати них за ознакою "рядоположення" у більш загальні (комплексні) ескізи. Однак відмінність уявлень про функціональне призначення складених елементів і особливості їхнього просторового компонування в загальній структурі зображуваного пристрою обумовлює достаток помилок принципового характеру (закорочування окремих вузлів об'єкта, невірне підключення його елементів між собою, громіздкість схеми і т.д. ), а також своєрідною "сліпотою" до очевидних функціональних зв'язків між вузлами пристрою.
Отже, створення узагальненого просторового образа об'єкта визначається зміною в структурі одиничних уявлень, які характеризуються якісним "наповненням" і збагаченням їхньої змістовної сторони. Процес цей здійснюється за рахунок поетапного встановлення істотних ознак зображуваного об'єкта (визначення принципу дії "незалежних" перемикачів, блоку реле і вузла його самоблокування).
Оскільки даний спосіб конструювання узагальненого просторового образа буяє великою кількістю помилок, учні змушені прибігати до повторних переобстежень умов задачі і раніше складених ескізів, необхідних для уточнення адекватності намічених покрокових дій. У зв'язку з цим теоретичне узагальнення (у виді пояснення принципу дії установки) з'являється лише тоді, коли установлена функція основного елемента зображуваного об'єкта [3].
Слід зазначити, що розгорнення етапів пошуку адекватного графічного рішення викликана недостатньою оперативністю просторових представлень учнів, що перешкоджає вільному узагальненню інформативних ознак конкретної ситуації і прийомів схематичного відтворення функціональних особливостей заданого об'єкта.
Більш висока по значимості адекватність результату діяльності відрізняє цілісну-системну (симультанну) антиципацію графічного рішення задачі. Особливість даної функції образного компонента складається в граничній згорнутості пошуку просторового образа, ідентичного заданому об'єктові, динаміці виділених оперативних одиниць, що дозволяє "з місця" передбачати кінцевий результат. Обумовлюється це тим, що вже при первинному обстеженні конкретної ситуації учні не тільки визначають склад її елементів, їхнє просторове компонування, але і установлюють функціональні взаємодії між ними. Завдяки цьому відбувається усвідомлення якісних характеристик інформативних ознак зображуваного об'єкта з одночасним формуванням чіткого представлення про графічну (площинний) формі їхнього відтворення. При цьому характерно, що розшифровка змісту даних словесного формулювання здійснюється за допомогою виявлення "пунктів перетинання" інформації про істотні ознаки, закладених у її логіко-граматичній конструкції. Виділення цих пунктів дозволяє вибрати вірний варіант рішення і передбачити його результат (побудова загальної схеми заданого об'єкта) . Викликано це тим, що цілісне-системне відображення конкретної ситуації дає можливість учнем враховувати найбільш ймовірні модифікації (перетворення) її ознак і, у першу чергу, просторової динаміки. Унаслідок цього створюється структурна цілісність, системність "наскрізних ходів" обраного рішення. Остання, у свою чергу, забезпечує об'єднання виділених істотних ознак конкретної ситуації в одномоментно доступні для огляду групи (цілісні-просторові схеми). Характерною рисою цих груп є система "просторового кодування" символів, що відображають різні ознаки об'єкта у виді цілісної-просторової структури. Подібне відображення являє собою просторовий синтез, здійснюваний на рівні внутрішнього відтворення структури заданого об'єкта.
Виникнення "внутрішніх", симультанних схем забезпечується оперуванням графічними символами, за яких "ховаються" реальні перетворення в об'єктивному просторі. Оперування символічними представленнями припускає повне абстрагування від предметної форми реальних ознак заданого об'єкта, або надлишкову інформацію про його зовнішній вигляд (формі, величині й ін.). Cконструюваний унаслідок цього узагальнений просторовий образ відображає адекватну структуру цього об'єкта у виді визначеної системи його символів-ознак. Адекватність структурно-системного відображення ознак об'єкта в образі визначається змістом операцій співвіднесення. Установлення відповідності між умовними зображеннями (символами) і їхніми реальними образами відбувається за допомогою активної переробки представлень, їхньої схематизації й узагальнення. При цьому процес співвіднесення або звірення різко скорочується за рахунок "відсівання" надлишкової інформації, виділення істотних ознак, а також за рахунок перетворення окремих ознак у їхні структурно-цілісні системи. Це веде до граничної згорнутості, інтеріоризації операцій співвіднесення. У зв'язку з цим пошук адекватного графічного рішення не виноситься в поза, а фіксується тільки його результат або здійснюється незначна "доробка" його (поліпшення просторового компонування схематичного зображення, що не змінює в цілому принцип функціональної взаємодії його елементів). Верифікація і корекція обраного рішення також здійснюються у внутрішньому плані. Оскільки істотною ознакою такого симультанного образа є його оперативність і динамічність.
Характерною рисою цілісного-системного передбачення є чітка диференціація просторових ознак об'єкта (їхнє загальне розташування) і їхніх відносин (функціональних зв'язків) з наступним просторовим синтезом даних аналізу. Здійснення синтезу найбільш істотних ознак об'єкта лежить в основі встановлення ступеня їхньої модальності або "зв'язаності". Остання як результат єдності просторового аналізу і синтезу, їхньої системної інтеграції обумовлює виникнення цілісних образів об'єкта, у яких відображені найбільш істотні конструктивно-функціональні зв'язки його частин у цілому. Дані зв'язки є ведучими (основними) у процесі пошуку адекватного графічного рішення, оскільки виникаючі "внутрішні" схеми містять у собі визначений ступінь наочності і спрямованість передбачуваних графічних дій.
Покрокова антиципація характеризується розгорненням області адекватного графічного рішення, тому що основу її складає поелементний аналіз заданого пристрою, що дозволяє учнем спочатку створювати й оперувати його одиничними образами. У зв'язку з цим учні встановлюють ідентичність виникаючих образів об'єктові лише за рахунок переобстеження конкретної ситуації, повторного виділення його основних ознак і наступного перетворення їхній у структурні групи. Первісною розрізненістю сукцесивних схем і порозумівається ,,затримка", розгорнення уявного перетворення схеми зображуваного пристрою в цілому. Унаслідок цього учні в стані здійснювати тільки покрокове передбачення пошуку адекватного графічного рішення [3].
Виділені в результаті дослідження функції образного компонента технічного мислення в процесі рішення задач на побудову схематичних зображень технічних об'єктів характеризують різні рівні його розвитку в підлітків, які можна співвіднести з основними рівнями просторової орієнтації людини, обумовлені Б. Г. Ананьєвим термінами "перцептивний" і "вербально-логічний" рівні [6].
Наявність двох рівнів розвитку образного компонента мислення свідчить про складності його внутрішньої структури і зміні зв'язків між його елементами, що і визначає модифікацію його функцій у процесі побудови підлітками схематичних зображень.
2.2 Свідоме використання учнями прийомів розумової діяльності при вирішенні продуктивних задач
Відомо, що показником засвоєння прийому розумової діяльності є його свідомий перенос на рішення нових задач, що дозволяє осмислено використовувати цей прийом у сполученні з іншими, уже відомими, при рішенні продуктивних задач. При цьому прискорюється пошук принципу рішення і найбільш раціонального шляху рішення задачі. У формуванні прийомів розумової діяльності особливе значення мають два етапи. На першому з них учні осягають сутність прийому й уміння виконувати розумові задачі подібним способом. Другий етап полягає в навчанні учнів переносові або шляхом спеціального пояснення способів переносу і закріплення їх при рішенні задач, або на основі вправ, що вимагають використання цих способів (без пояснення) [19]. Однак сам процес оволодіння учнями прийомів розумової діяльності обов'язково повинний пройти перший і другий етапи.
Оволодіння учнями осмисленим раціональним використанням прийомів розумової діяльності - основа для можливості творчого комбінування знань, умінь і навичок при рішенні продуктивних виробничо-технічних задач. Педагогічна практика і результати експериментальних досліджень показують: якщо майстри виробничого навчання і викладачі спеціальної технології на основі чітко розроблених міжпредметних зв'язків навчають учнів осмисленому використанню прийомів розумової діяльності при рішенні продуктивних задач першої і другої складності, то підлітки з більшою легкістю й активно включаються потім у роботу над рішенням творчих задач третьої складності, швидко освоюють застосування евристичних методів при їхньому рішенні, самостійно створюють різноманітні суб'єктивні (а іноді й об'єктивно нові) способи комбінування знань, умінь, навичок, сполучень евристичних методів у процесі пошуку принципу рішення задачі.
Для більш ефективного розвитку технічного мислення в ході роботи над рішенням продуктивних задач доцільне навчання учнів осмисленому використанню прийомів розумової діяльності, починаючи з роз'яснення майстром виробничого навчання і викладачем спеціальної технології змісту подібного прийому, складу необхідних розумових операцій і поступово переходячи до самостійної роботи учнів над розкриттям сутності, значення цих прийомів і операцій.
Навчання учнів свідомому використанню прийомів розумової діяльності при рішенні продуктивних задач можна починати на уроках виробничого навчання. Вчитель може здійснювати цю роботу у вступному і заключному інструктажах, у ході індивідуальної роботи з учнем на його робочому місці. У хід уроку можна включати спеціально спрямовані короткі бесіди з всіма учнями, активізуючи тим самим їхнє мислення при рішенні продуктивної задачі.
Однак передова педагогічна практика і матеріали експериментальних досліджень показують, що найбільш ефективні результати в навчанні учнів осмисленому використанню прийомів розумової діяльності дає така організація навчального процесу, коли на заняттях за спеціальною технологією при рішенні продуктивної задачі в ході розумового і графічного конструювання викладач знайомить учнів зі змістом цих прийомів, їх практичним значенням, способами застосування і переносу. На уроках виробничого навчання майстер закріплює і поглиблює уміння учнів осмислено використовувати прийоми розумової діяльності, домагається переходу їхній у навички в процесі розумового і предметно-маніпулятивного конструювання в ході вирішення продуктивних задач на етапі втілення образа-ідеї в предметну сутність [19].
Існує кілька варіантів організації навчальної діяльності учнів на уроках виробничого навчання і спеціальної технології з застосуванням подібної методики. Ці варіанти розрізняються в залежності від того:
а) на якому уроці учні одержують основні знання і здобувають уміння осмислено використовувати прийоми розумової діяльності при рішенні продуктивних задач (і від того, який з уроків використовується для закріплення цих знань і умінь);
б) чи здійснюється в процесі цієї роботи взаємозв`язок між навчальною діяльністю учнів на уроках спеціальної технології і виробничого навчання;
в) у якому ступені організація уроку спеціальної технології або виробничого навчання спрямована на навчання учнів осмисленому використанню основних прийомів розумової діяльності при вирішенні продуктивних задач (тобто чи весь урок планується й організується підпорядковано цій меті або подібна методика навчання використовується на уроці фрагментарно).
