Алати за визуелизацију израде техничких цртежа у процесу учења техничког и информатичког образовања

Transcription

1 Алати за визуелизацију израде техничких цртежа у процесу учења техничког и информатичког образовања Марина Рмуш Факултет техничких наука, Чачак Техника и информатика-мастер за електронско учење 2013/2014 Др Данијела Милошевић, ванр. професор Aпстракт-У овом раду дате су теоријеке чињенице о проблему визуелизације у процесу учења техничког и информатичког образовања, као и конкретни предлози решења овог веома често заступљеног проблема. Решење проблема визуелизације се може тражити у употреби алата за израду техничких цртежа који су приказани у овом раду. Поред решавања проблема визуелизације, алати се могу применити у креирању квалитетних интерактивних садржаја који утичу на еваулацију наставе предмета техничко и информатичко образовање, али и предмета математике који је у директној корелацији са унапред поменутим наставним предметом. У раду је дат приказ примене алата и њихова имплементација у систему е-учења. Истраживање ставова ученика о начину решавања проблема визуелизације такође представља битан сегмент рада. Кључне речи: визуелизација, алати за е-учење, алати за израду техничких цртежа, интерактивна настава, настава техничког и информатичког образовања 1. Увод Одувек је разумевање простора и односа у њему, као когнитивна способност, веома важна за људе. Постоји потреба да људи организују намештај у стану, односно ово повлачи са собом сазнање о просторном распореду и оријентацији. Кретање или вожња захтева од возача да могу тачно и брзо да расуђују о растојању и маневрима које је потребно предузети. Тако и у процесу израде техничких цртежа при учењу наставног предмета техничко и инфроматичко образовање се захтева познавање простора и могућност просторног пројектовања предмета. Овај рад је конципиран и подељен на више области како бисмо боље разумели проблем са којим се наставници и ученици сусрећу у процесу учења поједниних наставних тема наставног предмeта техничко и информатичко образовање. У наредној области рада изложен је проблем визуелизације у процесу учења. Дат је приказ разлика и сличности наставе организоване на традиционални начин и е-учења, као и разлике и сличности у процесу обликовања наставних садржаја и одабира наставних средстава при креирању унапред поменутих наставних процеса. У трећој области дат је приказ алата који се могу користити за израду техничких цртежа. Пажљиво је извршен одабир алата који ће бити приказани. Иако је интерфејс донекле сличан, могућности ових алата су веома различите. Оно што је на самом почетку потребно поменути је њихова једноставна имплементација у процес е-учења, али и традиционални наставни процес. Четврта област нам даје приказ имплементације алата и програмираног курса за процес е-учења техничког и инфроматичког образовања. У овом делу рада дат је приказ развоја наставног предмета техничко и информатичко образовање, приказ садашње структуре предмета и неких будућих тенденција развоја истог. У петој области је дат приказ методике истраживања која заузима значајни део рада. Након приказа методе истраживања у шестој области рада дат је приказ резултата истраживања и дат је критички осврт на добијене резултате и почетне варијабле. На крају рада дато је закључно разматрање целокупног рада, које је добијено сумирањем свих изнетих чињеница, а највише базирано на резултатима спроведеног истраживања.

2 2. Визуелизација у процесу учења Процес визуелизације омогућава ученицима да визуелизују цртеже, склопове, материјале и др. Потребно је да појединац има способност визуелизовати просторне односе. Просторна визуелизација се често дефинише као способност да се ментално манипулише објектом који је потребно приказати. (McGee, 1979). Велики број студија о значају визуелизације у процесу учења и провере тврдње да слика говори више од хиљаду речи у жижи је академских интересовања скоро деведесет година. У процесу електронског учења (у даљем тексту е-учење) посебно се води рачуна о обликовању наставног садржаја и поред писане речи се користе анимације и симулације. Употреба видео снимака, звучних записа, анимације или симулације није само у избегавању једнообразности наставног садржаја који се нуди ученицима већ нам омогућава да ученицима прикажемо неке законитости и тврдње које не можемо исказати речима. Пре студије Maccoby и Jacklin (1974)[1] просторна способност је сматрана урођеном спососбношћу, која је имуна на спољне утицаје. Једна од важних последица ове студије је закључак да постоје полне разлике у способности визуелизације. Са друге стране постоје искази који говоре о улози друштва и искуства (Baenninger и Newcombe, 1989; Quaiser-Pohl и Lehmann, 2002; Nolan и Voyer, 2000) [2], о социјалном аспекту могућности визуелизације, односно тврдње да на боље сагледавање просторних односа утиче процес социјализације. Нови приступ тумачења који су заговаравали Sherman (1978) и Casey (1996) [3] је приближио ставове претходно изнетих тумачења и заговара став да на сагледавање просторних односа утиче интеракција биолошких и искуствених фактора. Традиционални начин учења подразумева коришћење фолија, тродимензионалних модела и демонстрације коришћењем прибора за цртање на табли. Развој рачунара довео је до развоја софтвера који омогућавају израду цртежа уз помоћ софтвера као што су AutoCAD, CADKey, GoogleSkatchUp и многи други софтвери за тродимензионални приказ објеката. Процес сталног побољшања могућности рачунара и софтвера може нам омогућити израду и манипулацију тродимензионалних модела и самим тим побољшати процес учења. Велики број истраживања показао је да многи ученици имају проблем разумевања или схватања графичког приказа тродимензионалних објеката. Један од главних ограничења традиционалне наставе је проблем представљања тродимензионалних објеката на дводимензионалном формату. (Mackenzie и Jansen, 1998). [4] Сам процес е-учења подразумева обликовање наставног садржаја на различите начине чиме додатно можемо утицати на процес визуелизације. Студије показују да на пољу развоја визуелних способности класична демонстрација наставника на табли уз помоћ креде и прибора за цртање губи битку у односу на употребу рачунара и савремених софтвера за израду цртежа. [5] 3. Појам, врсте и примена алата за израду техничких цртежа У овом делу рада биће дат приказ унапред одабраних алата. Потребно је водити рачуна да не буду једнообразни и да нам нуде различите могућности. Данас постоји велики број алата који се могу користити за израду техничких цртежа који могу допунити традиционални начин учења, односно обогатити изабрану методу рада уколико је реч о методи графичких радова. Поред претходно наведеног алати који се користе за израду техничких цртежа пружају нам могућност колаборативног рада. 3.1.Алати за израду техничких цртежа У процесу креирања мултимедијалног садржаја за е-учења користе се алати као што су Camtasia Studio, Adobe Captivate, Articulate, Flash и др. Ови алати у комбинацији са алатима за израду техничких црежа омогућавају нам израду мултимедијалних садржаја који се могу користити и у процесу е-учења и у традиционалном образовању. За израду техничких цртежа можемо користити неке од следећих програма: Cacoo Creately Diagrammer Lucid Chart Slick Plan Giliffy Inkscape Програм Inkscape за разлику од осталих програма захтева преузимање и инсталацију на рачунару како би смо радили у њему, сви остали алати су on-line алат

3 Gliffy алат за израду техничких цртежа Gliffy је једноставан и интерактивни алат за израду дијаграма, техничких цртежа, UML дијаграма и др. Овај алат je online и омогућава извоз готових дијаграма на wiki страници. Gliffy алат је дизајниран са основном тврдњом да користећи визуелне слике и дијаграме могу помоћи да се у процесу учења боље разумеју неки оноси и лакше запамте. На овај начин корисници лакше унапређују вештине, побољшавају процес доношења одлука и омогућава колаборативни рад више корисника. Учење уз активирање чула вида помаже ученицима да разјасне мисли, организује и анализира информације, интегрише нова знања али и утиче на критичко мишљење. Корисници могу повезати неке информације, схватити како се информације могу груписати и организовати. Употреба дијаграма омогућава студентима да прикажу информације на лако разумљив начин и открива односе и обрасце. Према истраживањима резултати процеса учења показују да су резултати процеса учења бољи уколико се за приказивање наставних садржаја користе слике, дијаграми (визуелно) и тонски записи (вербално). Овај алат није потребно преузети и инсталирати, само је потребно да на рачунарима имамо инсталиране web претраживаче, односно није потребно да преузмемо додатне софтвере да бисмо га користили. Gliffy[6] омогућава студентима да анализирају информације и податке. Често се користи у процесу учења историје, за доношење закључака о утицају историјских догађаја на даље догађаје и дешавања у историји. Наставници су овај алат користили у циљу логичког повезивања одређених наставних садржаја. Нека интерна истаживања су показала да су студенти чешће користили овај алат као помоћ у процесу учења за схватање зависности неких догађаја на будућа дешавања при учењу наставног предмета историје. Овај алат поседује готове елементе floorplan због чега се директно може користити у процесу учења техничког и информатичког образовања, за израду плана стана, хоризонталних и вертилакних пресека грађевинских објеката уместо до сада коришћеног програма Еnvisioneer Еxpress Cacoo on-line алат Cacoo је још један on-line бесплатни алат за израду техничких цртежа, дијаграма, UML дијаграма. Овај алат нам нуди могућност израде мапе ума. Алат нам омогућава да више ученика истовремено сарађују на изради цртежа истовремено уз присуство контроле наставника. Овај алат има сличне функције као и Gliffy алат. За разлику од Gliffy овај програм нам нуди већи број алата за израду цртежа. Приликом колаборације у изради техничког цртежа може се корсити chat. На овај начин наставник може директно да сугерише ученику на правилан начин израде техничког цртежа. Односно олакшава процес колаборације више ученика надгледаних од стране наставника. Овај алат најновије генерације своју праву примену у образовању добија од 1. јула године од када је донет план аутора да је коришћење алата у академске сврхе (коришћење од стране образовних институција) потпуно бесплатно и без ограничења. Овај алат доступан је свим образовним профилима: студетнтима психологије, виших школа, наставницим и студентима техничких факултета и др. Од укупно 1.1 милион корисника само је академских корисника у 216 земаља. 31 % креираних графикона и цртежа у Cacoo алату су технички цртежи хоризонталних пресека грађевинских објеката.[7] На универзитетима је представљен као алат за колаборацију у реалном времену који подстиче креативност при изради дијаграма, цртежа, графикона и др. Овај алат има велики потенцијал да се користи на курсевима који захтавају визуелизацију. Built-in chat room пружа могућност синхронизоване међусобне сарадње ученика или наставика и ученика. Сличност овог алата са другим наведеним је велика али постоје неке разлике у могућностима које исти пружају у раду. Примена овог алата је на свим пољима, неки научници су користили овај алат за специфичне задатке у току педагошких истраживања. Истраживачи су свесни ограмничења и изазова које нуде иновативне колаборативне технологије. Могућност решавања проблема визуелизације, складиштење ресурса, управљањем садржаја, побољшање продуктивности, ново средство комуникације које побољшава ефикасност и организацију процеса учења, све су ово предности алата за израду техничког цртежа као што је Cacoo.

4 Creately алат Creately алат је on-line алат за израду цртежа и колаборативни рад. За разлику од претходно приказаних алата овај алат има своју софтверску верзију коју можемо преузети и инсталирати на рачунарима али и мобилним уређајима преузимањем преко Google Aps. Још једна од разлика овог алата од других је потреба за отварањем бесплатног налога за коришћење on-line алата. Бесплатни налог не дозвољава колаборативни рад па је потребно доплатити одређену цену како би едукаторима који желе омогућио колаборативни рад. Овај алат, као и претходно приказани алати, нам омогућава да користимо готове облике њиховим једноставним превлачењем на радну површину. Овај алат поставља објекте на радну површину која је представљена дводимензионалним координатним системом, односно оивичена двема осама x и y. Уколико упоредимо овај алат са претходним можемо закључити да је организација, односно позиција свих потребних функција, на завидном нивоу. Са леве стране се налазе готови објекти које можемо користити док се са десне стране налази помоћ и chat. Како је радна површина представљена у виду милиметарског папира можемо видети да је једноставије цртати на овој позадини, а цртежи су прецизнији. Овај комерцијални алат је доступан јавности од септембра године.[8] Активно се користи у претходно наведеним образовним институцијама. Наставници га користе за обликовање наставног садржаја у мапе ума, како би ученици/студенти боље схватили међузависност неких појмова и догађаја. 4. Примена алата за израду техничких цртежа у настави техничко и информатичко образовање Наставни предмет Техничко и информатичко образовање је увек постојао као обавезан предмет у основном образовању. Значај овог предмета треба тражити у декларацији УНЕСКО-а о развоју вештина код младих и одраслих особа. Ова декларација између осталог пропагира развој информационе и комуникационе способности и техничке културе, где предмет Техничко и информатичко образовање тражи своју шансу. Своју намену и садржаје је прилагођавао савременим трендовима и напредку технологије. Оно што се није променило у настави овог предмета је најчешће коришћени фронтални облик рада. [9] Поменути наставни предмет је једини предмет који у оквиру свог предмета реализује и практичан рад ученика, у оквиру којег ученици стичу знање о техникама и начину оптималног решавања одређених проблема. 5. Истраживање имплементације алата у настави Ово истраживање треба да пружи одговоре о могућностима имплементације интерактивних садржаја у функцији ефикасности наставног процеса као и о могућим позитивним ефектима на постигнуће ученика у настави техничког и информатичког образовања. Шири проблем истраживања се односи на питање да ли се може применом видео снимака у редовној настави, или коришћењем софтверских решења (програма) превазићи проблем визуелизације одређених предмета при изради техничког цртежа. Овај проблем није само заступљен у предмету техничко и информатичко образовање већ и у настави математике, са којом је у директној корелацији, поготово при учењу просторних пројекција. Ужи проблем истраживања се односи на питање да ли примена нових технологија, односно туторијала, програма за израду цртежа могу да допринесу процесу учења израде техничких цртежа. Предмет истраживања је примена мултимедијалних садржаја (презентација, видео спот, програми) настави у циљу повећања мотивације, као и повећања нивоа еваулације у настави. Основни циљ овог истраживања је да на основу теоријских разматрања и примене савремених метода у настави у основном образовању, укаже на статистички значајне могућности подизања нивоа ефикасности учења. Задаци истраживања су утврђивање степена познавања и упућеност наставника и ученика у могућност примене програма за израду техничких цртежа или других начина осим традиционалних за демонстрацију израде техничких цртежа. Задатак овог истраживања је и да препозна факторе који подржавају да се уз традиционални начин уведе и е-учење као пратећи вид образовања. Примена савремених решења за демонстарцију израде техничких цртежа могу утицати на мотивацију ученика, ово истраживање на тај начин може нам помоћи да сагледамо и психолошке и педагошке аспекте учења.

5 6. Резултати истраживања У овом делу рада даћемо детаљни приказ резултата истраживања са критичким освртом на добијене резултате у односу на унапред очекиване вредности појединих променљивих. Анкета намењена ученицима обухватила је полулацију ученика Основне школе Јован Јовановић Змај, узорак је чинио 164 ученика шестог разреда. У узорку над којим је извршено истраживање већину чине особе женског пола њих 105 или 64%. Резултати истраживања иду у прилог примени савремених технолошких решења у процесу учења. У процесу учења техничког и информатичког образовања ученици издвајају израду техничких цртежа као нешто што им је веома тешко у процесу учења поред потребе за учењем теорије. Резултати се у потпуности слажу са предпоставкама пре спроведеног истраживања. Употреба анимације, презентације, компјутерских програма помаже ученицима у савладавању одређених проблема на које наилазе у процесу израде техничких цртежа. Примена савремених алата је оправдано решење које поспешује процес учења израде техничких цртежа. [10] Резултати истраживања нас наводе на одређене закључке, између којих се види да ученици схватају свој проблем разумевања простора и законитости које владају у њему (проблем визуелизације), да су спремни на примену савремених конструктивних решења. Позитивна чињеница је и употреба рачунара у процесу учења, као и број ученика који је користио неки програм за израду техничких цртежа. Једна од нејасноћа је да ли особе женског или мушког пола имају већи проблем у сагледавању простора. Укрштање резултата нам не даје слику. Одговори ученика нам указују на подједнаке проблеме у процесу визуелизације код ученика мушког и женског пола. Истраживање спроведено над наставницима математике (10) и техничког и информатичког образовања (6) запослених у Основној школи Јован Јовановић Змај у Обреновцу дају веома повољне резултате о употреби савремених технолошких решења. Наставници се све више опредељују за употребу савремених решења која могу на лакши и бољи начин помоћи ученицима у процесу учења. Ученици се понекада и сами опредељују да изађу испред интерактивне табле и нацртају технички цртеж, док цртање на зеленој табли уз помоћ креде и прибора за цртање ретко ког ученика мотивише на самосталну израду. Тестирање ученика нам показује да се прецизност при решавању задатка се повећава када је ученик сконцентрисан на самостални рад уз помоћ инструкција које му нуде видео снимци, туторијали и др. Уредност свих цртежа је на високом нивоу. Постоји разлика у томе да уколико ученици користе неки програм (алат) за израду техничких цртежа нема трагова брисања, размазане оловке, трагови лењира и др. Примарна улога наставника као водитеља у поступку израде техничких цртежа се смањује, применом савремених решења ученик постаје сам свој модератор. Наставник може само да укаже на неке нејасноће ученику, у овом случају наставник може имати више времена да контролише рад ученика и усмерава их на правилан поступак израде техничких цртежа. 7. Закључно разматрање У наставном процесу учења предмета техничко и и информатичко образовање ученици се суочавају са проблемом сагледавња простора и односа предмета у простору. Од ученика се очекују да ментално манипулише објектом који је потребно приказати на техничком цртежу било на папиру или уз помоћ програма за израду техничких цртежа на рачунару. Процес визуелизације, као когнитивна способност веома је важна за људе и њихове свакодневне послове и специјализоване активности и омогућава ученицима да визуелизују цртеже, склопове, материјале и др. Употреба видео снимака, звучних записа, анимације или симулације није само у избегавању једнообразности наставног садржаја који се нуди ученицима већ нам омогућава да ученицима прикажемо неке законитости и тврдње које не можемо исказати речима. Истраживање које је спроведено дало нам је могућност да закључимо да примена савремених алата за израду техничких цртежа има позитиван утицај на решавање проблема визуелизације, који се јавља у процесу израде техничког цртежа. Истраживања нису могла да нам нам потврде, али ни да оповргну теоријску тврдњу о сагледавњу проблема визуелизације. Оно што се намеће као став наставника јесте да је узраст ученика који се сусреће са потребом менталне манипулације, односно визуелизације, неког предмета такав да они немају довољно менталних способности да разграниче неке појаве и законитости. Примена савремених технолошких решења у ИКТ области налази полако своје место у наставном процесу и утиче на осавремењавање традиционалне школе.

6 8. Литература [1] Ahmad Rafi, Khairul Anuar Samsudin & Che Soh Said(2008), Training in spatial visualization: The effects of training method and gender, Educational Technology & Society, 11(3), [2] Voyer, D., Nolan, C., & Voyer, S. (2000), The relation between experience and spatial performance in men and women, Sex Roles, 43 (11-12), [3] Shauna A. Scribner & Marcia A. Anderson(2005), Novice Drafters' Spatial Visualization Development: Influence of Instructional Methods and Individual Learning Styles, Electronic Journal of Industrial Teacher Education, Volume 42, Number 2. [4] Emden R. Gansner, Stephen C. North(1999), An open graph visualization system and its applications to software engineering, AT&T Labs - Research, Shannon Laboratory [5] Wiley, S. E. (1990), An hierarchy of visual learning, Engineering Design Graphics Journal, 54(3), [6] (2014, Oktobar) Gliffy [Online.] [7] (2014, Oktobar) Cacco [Online.] [8] (2014, Oktobar) Creately [Online.] [9] Miroslav Paroškaj, Mitar Mitrović (2010), Primena IKT u osavremenjavanju i podizanju kvaliteta nastave tehničkog i informatičkog obrazovanja u osnovnoj školi, Zbornik radova treće Internacionalne Konferencije, Tehnika i informatika u obrazovanju, Tehnički fakultet Čačak, maj [10] Nenad Jović (2010), Korišćenje informatičke tehnologije-preduslov kvalitetne nastave tehničkog i informatičkog obrazovanja, Zbornik radova treće Internacionalne Konferencije, Tehnika i informatika u obrazovanju, Tehnički fakultet Čačak, maj 2010.