«Методика преподавания в колледже»

8. Специализация в инженерных учебных планах является естественным результатом эволюции инженерных знаний и согласуется со здравыми принципами преподавания. Например, все студенты-инженеры должны иметь определенный объем занятий по черчению; но наилучшие результаты будут достигнуты, если инженер-строитель после изучения элементарных принципов продолжит практику в черчении путем составления карт, в то время как инженер-механик продолжит ее путем создания деталей машин. Оба будут выполнять свою работу с большим энтузиазмом и гораздо большей эффективностью, чем если бы оба были вынуждены делать чертежи, которые не значили для них ничего, кроме практики в искусстве черчения. Подобные примеры можно найти в любом хорошо организованном инженерном учебном плане. Жизненно важным элементом любой образовательной диеты является то, чтобы предмет не приедался аппетиту студента. Он должен подходить к каждому интеллектуальному обеду с сердечным аппетитом. Специализированный курс сильнее обращается к амбициям студента, чем общий курс. Студент-инженер выбирает специализированный курс, потому что у него есть амбиция стать архитектором, инженером-химиком, инженером-строителем или, возможно, мостовиком, дорожным инженером, инженером-механиком или, может быть, теплотехником или автомобильным инженером; и имея возможность изучать предметы, в которых он специально заинтересован, он работает с энтузиазмом и обычно достигает гораздо большего, чем студент, который преследует учебный курс лишь отдаленно, если вообще связано, с областью своей предполагаемой деятельности после окончания колледжа. Кроме того, чем более специализирован курс, тем с большей энергией работает студент.

Многие из тех, кто обсуждал специализацию, похоже, исходят из того, что единственной или по крайней мере главной целью инженерного образования является предоставление технической информации, и что специализация является синонимом поверхностности. С этой точки зрения целью образования в колледже является предоставление студенту информации, полезной в его будущей работе, и неизбежным результатом является то, что студент не обладает ни интеллектуальной силой, ни техническими знаниями, чтобы позволить ему оказывать эффективную услугу на любой должности, на которой он будет работать от всего сердца. Слабость и поверхностность такого студента, обычно говорят, обусловлены чрезмерной специализацией, в то время как на самом деле она в первую очередь обусловлена неправильными методами преподавания. В разумных пределах специализация имеет мало или вообще ничего общего с результатом; и при определенных условиях, как говорилось ранее, специализация помогает, а не мешает интеллектуальному развитию. Если предмет имеет реальную образовательную ценность и преподается так, чтобы приучить студента видеть, анализировать, различать, описывать, то чем больше специализация, тем лучше; но если предмет преподается главным образом для того, чтобы давать несвязанную информацию о деталях практики, тем меньше образовательная ценность специализации.

10. Опыт убедительно показал, что студент-инженер весьма склонен пренебрегать общим предметом в пользу одновременного технического или специализированного предмета. Этот факт вместе с необходимостью фиксированной последовательности в технических инженерных дисциплинах делает практически невозможным обеспечение какой-либо разумной работы по большинству общих предметов, когда студент в то же время выполняет одно или несколько технических исследований. По этим причинам необходимо сделать последующие годы учебного плана практически полностью техническими, что делает специализацию возможной, если не напрашивается на нее.

III. ЦЕЛЬ ИНЖЕНЕРНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Disciplinary values of engineering subjects

Тремя элементами инженерного образования, как впрочем и всякого образования, должны быть развитие, обучение и информирование. Первое есть достижение интеллектуальной силы, способности к абстрактному мышлению и рассуждению. Второе включает формирование правильных привычек мышления и методов работы; развитие способности к пристальному наблюдению, правильному рассуждению, четкому письму и речи; а также тренировку руки к исполнению. Третье включает приобретение мыслей и опыта других людей, а также истин природы. Развитие умственных способностей является важнейшим, поскольку только оно дарует ту «силу, которая подчиняет все, к чему прикасается, которая может адаптировать старые формы к новому использованию или создавать новые и лучшие средства достижения старых целей». Без этой силы инженер не может надеяться на успешную практику своей профессии. Формирование правильных привычек мышления и работы, привычек наблюдения, классификации, исследования, различения, доказательства вместо догадок, взвешивания доказательств, терпеливой настойчивости и выполнения абсолютно честной работы является методом эффективного использования этой силы. Накопление фактов — наименее важный элемент. Способность приобретать информацию и знание того, как ее использовать, ценнее любого количества самых полезных фактов. Ценность образования заключается не в количестве приобретенных фактов, а в способности открывать факты посредством личного наблюдения и исследования и в силе использовать эти факты для выведения новых выводов и установления основополагающих принципов. Нельзя сравнивать ценность тонны подковных гвоздей со способностью изготовить один единственный гвоздь.

Utilitarian aim of the engineering subjects: information and training

Студент-инженер обычно желает обратить вышеуказанный порядок вспять и предполагает, что приобретение информации, особенно той, которая непосредственно полезна в его предполагаемой профессии, является наиболее ценным элементом образования; и, к сожалению, некоторые преподаватели, кажется, совершают ту же ошибку. Правда в том, что методы строительства, детали практики, механические приспособления, цены на материалы и труд меняются так быстро, сколь бесполезно преподавать многие подобные вопросы. Какими бы важными ни казались такие элементы практикующему инженеру, они имеют мало пользы или вовсе бесполезны для студента; ибо позже, когда они ему действительно понадобятся, методы, машины и цены изменятся настолько, что полученная им в колледже информация, вероятно, окажется хуже чем бесполезной. Технические детали изучаются по необходимости на практике, и тогда легче, чем в колледже; тогда как на практике основополагающие принципы постигаются с трудом, если вообще постигаются. Человек, невежественный в принципах, обычно не осознает собственного невежества и ограничений, вернее, он не подозревает о существовании неизвестных принципов. Инженерный колледж должен обучать принципам, на которых основана надежная инженерная практика, но не должен пытаться обучать деталям практики дальше, чем это необходимо для придания энергии и реальности обучению и для разумного понимания целей использования основополагающих принципов.

В качестве доказательства того, что техническая информация не является обязательной для успеха в инженерной профессии, обращается внимание на тот факт, что значительное число людей, прошедших курс в одном из основных подразделений инженерии, с относительным успехом практиковали в другой ветви. Единственной университетской подготовкой, которую имел один из самых выдающихся американских инженеров последнего поколения, был общий литературный курс, за которым следовал юридический курс. Кроме того, значительное число людей успешно занималось инженерной практикой после получения лишь общего образования в колледже, и это в последние годы, когда инженерные учебные планы стали широко дифференцированными. Можно привести примеры из других сфер бизнеса, чтобы показать, что знание технических деталей не является важнейшим элементом подготовки к профессии или бизнесу. Главное — чтобы студент-инженер приобрел способность внимательно наблюдать, правильно рассуждать, четко излагать, чтобы он был способен извлекать информацию из книг уверенно и быстро, и чтобы он развивал свое суждение, инициативность и уверенность в себе. Студент может обладать любым объемом технической информации, но если ему серьезно не хватает какого-либо из только что перечисленных качеств, он не сможет добиться какого-либо значительного профессионального успеха. Однако, если у него эти качества присутствуют в достаточной степени, он сможет быстро приобрести достаточно технических деталей, чтобы добиться сравнительно неплохих успехов.

Главной целью инженерного колледжа должно быть развитие интеллектуальной силы, которая позволит студенту не только быстро усвоить детали практики, но и в конечном итоге устанавливать прецеденты и определять практику своего времени. Между делом инженерный колледж должен стремиться расширить кругозор и круг симпатий своих студентов. В аудиториях колледжа найдутся те, кто либо неспособен, либо не желает достигать высших образовательных идеалов и кто станет лишь чернорабочими и водоносами инженерной профессии; но установка перед ними высших идеалов и даже неэффективное обучение методам работы подготовят их лучше к занятию посредственных должностей.

Почти универсальный курс инженерного колледжа требует четырех лет. Область, правильно принадлежащая даже специализированному учебному плану, настолько обширна, а важность правильной подготовки будущих инженеров настолько велика, что целесообразно требует более четырех лет времени; но общий консенсус мнений заключается в том, что по разным причинам для обучения на бакалавриате — единственном виде, рассматриваемом здесь — доступно только четыре года. Следовательно, жизненно важно, чтобы перед студентами-инженерами ставились самые высокие идеалы и чтобы используемые методы обучения были наилучшими из возможных.

IV. МЕТОДЫ ОБУЧЕНИЯ

Обучение техническим инженерным дисциплинам ведется посредством лекций, опросов по учебникам, назначенного чтения, лабораторных работ, геодезических съемок, полевой практики, проектных заданий, меморандумов и экзаменов. Каждое из них будет рассмотрено вкратце.

Lecture system

Термин «лекционная система» будет использоваться для обозначения того метода обучения, при котором знания излагаются преподавателем без немедленных вопросов или обсуждения со стороны студента. На раннем этапе истории инженерного образования, когда преподавание технических инженерных дисциплин начинало дифференцироваться от других отраслей образования, лекция была единственным средством ознакомления студента как с принципами, так и с деталями инженерной практики, поскольку учебники тогда были немногочисленными и неудовлетворительными. Но в настоящее время, когда существует так много областей технических знаний, по которым есть отличные книги, лекционная система несостоятельна как средство ни передачи знаний, ни развития интеллектуальной силы.

Это пустая трата времени студента — излагать устно то, что можно найти в печатном виде. В лучшем случае лектор может изложить лишь около трети того, что студент мог бы прочитать за то же время; кроме того, студент может понять то, что он читает, лучше, чем то, что он слышит, поскольку он может медленнее продвигаться по тому, что ему непонятно. Лектор движется примерно с постоянной скоростью, в то время как некоторые студенты не понимают одну часть, а другие хотели бы задержаться на какой-то другой порции. Плохой учебник обычно лучше хорошего лектора.

Фундаментальным принципом педагогики является то, что не может быть развития без активности ума учащегося; и поэтому при лекционной системе принято требовать от студента конспектирования, а впоследствии — прохождения опроса или представления тщательно написанных лекционных записей. Если от студента требуется конспектировать, либо для дальнейшего изучения, либо для сдачи, все его время и внимание поглощены письмом; и к концу лекции, если она охватывала сколько-нибудь значительный материал, у студента остается лишь смутное представление о том, что было сказано. Кроме того, записи, вероятно, настолько неполны, что представляют собой неадекватный материал для дальнейшего изучения.

Если предметный материал действительно нов и отсутствует в печати, лекция должна быть воспроизведена для использования студентом. Для студента экономичнее и эффективнее оплатить свою долю стоимости печати, чем тратить время на составление несовершенных записей и, возможно, в конечном итоге расписывать их более подробно.

Лекционная система менее пригодна для преподавания инженерных дисциплин, чем общих предметов, таких как, например, история, социология и экономика, поскольку технические инженерные дисциплины обычно включают принципы и более или менее числовые данные, которые должны излагаться кратко и четко.

Если у студента была возможность изучить предмет либо по учебнику, либо по печатной копии лекционных заметок, то комментарии преподавателя, объясняющие какой-то сложный момент, или описывающие какое-то более позднее развитие, или показывающие какое-то иное применение или следствие принципа, могут быть одновременно поучительными и вдохновляющими; но основная работа по преподаванию инженерных дисциплин должна вестись по тщательно подготовленным учебникам. Тем не менее, эпизодическая официальная лекция преподавателя или практикующего инженера по какому-либо предмету, уже изученному по учебнику, может стать средством ценного обучения и подлинного вдохновения, при условии, что лекция хорошо подготовлена и должным образом представлена.

В предыдущем обсуждении термин «лекция» использовался в значении официального изложения информации; но существует другая форма лекции, демонстрационная лекция, которая состоит из объяснения и обсуждения преподавателем эксперимента, проводимого перед классом. Первостепенной целью эксперимента и демонстрационной лекции является объяснение и закрепление в памяти общих принципов. Эта форма лекции является прекрасным методом предоставления информации; и если студент отвечает на вопросы по раскрытым фактам и обязан обсуждать установленные принципы, это эффективное средство обучения студента наблюдению, анализу и описанию.

Recitation system

Эта система обучения заключается в задавании урока, по которому студент впоследствии отчитывается. В предметах, связанных с математической работой, опрос может заключаться в представлении решения примеров или задач; но в инженерных дисциплинах опрос обычно состоит либо из ответов на вопросы, либо из обсуждения темы.

Вопрос может быть либо «фактическим» вопросом, либо вопросом «на размышление». Если главная цель заключается в предоставлении информации, используется «фактический» вопрос, целью которого является определение того, приобрел ли студент определенный элемент информации. Нередко, даже в преподавании в колледже, на вопрос можно ответить одним словом или коротким предложением; и обычно такой вопрос, даже если он сам по себе не подсказывает ответ, требует минимальных умственных усилий со стороны студента. Этот метод определяет лишь то, приобрел ли студент ряд несвязанных фактов, и не гарантирует, что у него есть какое-либо понимание их связи друг с другом или с другими фактами, которые он может знать, а также не проверяет его способность использовать эти факты при выведении выводов или установлении принципов. По-видимому, этот метод проведения опроса, или квиза, как его часто называют, является слишком распространенным при преподавании инженерных дисциплин. Это является результатом главным образом ошибочного убеждения в том, что целью технического преподавания является предоставление информации.

Вопрос на «осмысление» — это вопрос, который требует от студента размышления над фактами, изложенными в книге, и самостоятельных выводов. Этот метод занимает промежуточное положение между вопросом на проверку «фактов» и тематическим обсуждением; он не так подходит для студентов колледжей, как для учащихся младшего возраста, и его не так легко применять в инженерных дисциплинах, как в более общих предметах, таких как история, экономика или общественные науки. Он не будет рассматриваться далее.

Практическое занятие в форме тематического обсуждения заключается в том, чтобы предложить студенту изложить то, что он знает по заданной теме. Этот метод не только проверяет знание фактов студентом, но и приучает его располагать факты в логическом порядке и представлять их ясным, правильным и убедительным языком. (1) Одно из преимуществ этого метода проведения практического занятия заключается в том, что он побуждает студента вырабатывать правильный подход к изучению заданного урока. Многие студенты колледжей мало или ничего не знают об искусстве учебы. По-видимому, они просто прочитывают урок, не пытаясь взвесить относительную важность отдельных утверждений и не пытаясь составить схему или резюме текста. Способность быстро и легко усваивать основные положения печатной страницы — это навык, который будет полезен в любой сфере жизни. Иными словами, этот метод проведения практического занятия заставляет студента перенять лучший метод учебы. (2) Второе преимущество тематического обсуждения состоит в том, что оно тренирует студента в выражении его мыслей. Общепризнано, что выпускник инженерного колледжа испытываетт недостаток в способности использовать хороший английский язык, что свидетельствует о том, что либо тематическое обсуждение применяется нечасто, либо на хорошем английском языке не настаивают, а возможно, и то, и другое. (3) Третье преимущество тематического обсуждения заключается в том, что оно тренирует студента в рассудительности и умении дифференцировать — двух элементах, необходимых в практической работе всех инженеров.

По-видимому, многие преподаватели колледжей считают читать лекции более почтенным занятием, чем проводить практические занятия. Формальная лекция является неэффективным средством как передачи информации, так и развития интеллектуальных способностей, и поэтому никто не должен ею гордиться. Метод работы с учебником и проверки знаний для проведения практического занятия более эффективен, чем лекционная система, но отнюдь не является идеальным методом ни для передачи информации, ни для интеллектуальной подготовки. Ни один из этих методов не достоин добросовестного преподавателя. Работа с учебником и тематическое обсуждение предоставляют прекрасную возможность научить студента анализировать, наблюдать, дифференцировать, приучить его к использованию ясного и правильного языка и к изложению своих мыслей в логическом порядке — цель, достойная любого преподавателя, и возможность задействовать наивысшие способности любого человека. При проведении такого практического занятия по инженерным дисциплинам имеется масса возможностей дополнить учебник, привлекая внимание к новым открытиям и другим применениям, а также вводя интересные исторические справки. Часто бывает поучительно обсудить различия в конструкции, которые зависят от различий в физических условиях или от предпочтений конструктора, и такие обсуждения предоставляют отличные возможности для обучения студента обнаружению причин различий и взвешиванию доказательств, что в совокупности помогает развивать его наблюдательность и аналитические способности и прежде всего воспитывать его рассудительность. Если преподаватель искренне заинтересован в своей работе, такое практическое занятие дает возможность для обмена мыслями между студентом и преподавателем, который может оказаться чрезвычайно ценным для первого и по-настоящему интересным для второго. Проведение такого практического занятия должно быть гораздо более вдохновляющим для преподавателя, чем повторение формальной лекции, которая в лучшем случае имеет лишь небольшую учебную ценность.

Suggestions for increasing effectiveness of the recitation

Практическое занятие является настолько важным методом обучения, что представляется допустимым привести несколько рекомендаций по его проведению, хотя обсуждение методов преподавания не совсем уместно в этой главе. (1) К отвечать студентов не следует вызывать в каком-либо определенном порядке. (2) По возможности каждого студента следует вызывать на каждом практическом занятии. (3) Следует сформулировать вопрос или тему, а затем после короткой паузы вызвать для ответа конкретного студента. (4) Вопрос или тему не следует повторять. (5) Студенту нельзя помогать. (6) Вопрос должен быть настолько определенным, чтобы допускать только один ответ. (7) Вопросы на проверку «фактов» и тематические обсуждения следует чередовать. (8) Неуместные обсуждения должны быть исключены. (9) Вдумчивое внимание всей группы и возможность для всех участвовать могут быть обеспечены путем прерывания тематического обсуждения и обращения к другому студенту с просьбой продолжить его. (10) Следует настаивать на ясных, правильных и лаконичных ответах. (11) В тематических обсуждениях факты должны излагаться в логическом порядке. (12) Поощряйте любой исключительно хороший ответ.

Assigned reading

Студенту иногда требуется прочитать заданную главу в книге или какую-либо конкретную статью в техническом журнале в дополнение к лекции или учебнику. Иногда все студенты получают одинаковое задание, а иногда разные студенты получают разные задания. Каждого студента следует опросить по прочитанному материалу или потребовать от него составить резюме. Метод обучения с помощью заданного чтения наиболее уместен, когда лекционный материал или учебник сравнительно кратки. Этот метод допустим лишь в редких случаях при наличии адекватного учебника.

Laboratory work

Главная цель лабораторной работы заключается в том, чтобы проиллюстрировать принципы учебника и тем самым закрепить их в сознании студента. Манипуляции с аппаратурой и проведение наблюдений являются ценной тренировкой для руки и глаза, а вычисление результатов знакомит студента с ограничениями математических процессов. Интерпретация значения результатов развивает рассудительность и способность студента к дифференциации, а написание отчета должно дать ценный опыт упорядоченного и лаконичного изложения. Иногда от студента не требуется интерпретировать значение или обсуждать точность своих результатов, а иногда ему предоставляется табличная форма, в которую он вносит наблюдаемые данные без учета какой-либо другой причины для получения конкретной информации. Ему не следует предоставлять ни образец отчета, ни табличную форму, но от него нужно требовать самостоятельного планирования метода представления, самостоятельного определения того, какой материал должен быть представлен в табличной форме, а какой в повествовательной, а также самостоятельного планирования иллюстраций. Разумеется, от него следует требовать ведения аккуратных, точных и достаточно полных записей лабораторной работы, и он должен соответствовать высоким стандартам ясности, лаконичности и правильности в своем итоговом отчете. Предоставление студенту табличных форм и образцов отчетов может облегчить труд преподавателя и улучшить внешний вид отчета, но такая практика значительно снижает образовательную ценность для студента.

Surveying field-practice.

По своим целям полевая практика по геодезии в значительной степени совпадает с инженерной лабораторной работой, и все предыдущие замечания касательно лабораторной работы в равной степени применимы и к геодезической практике. Обычно последняя имеет более высокую образовательную ценность, чем первая, поскольку метод подхода, по крайней мере в мелких деталях, оставляется на усмотрение инициативы студента, а также потому, что возникающие трудности или препятствия требуют от студента проявления собственной находчивости. Воспитание инициативы и уверенности в себе имеет высочайшую инженерную, а также образовательную ценность. Кроме того, в лучших учебных заведениях преподаватель геодезии обычно знает результат, который должен получить студент, и вследствие этого у последнего есть больший стимул для достижения точности, чем это имеет место в большинстве лабораторных работ. Наконец, студенты, по крайней мере студенты-строители, всегда чувствуют, что геодезия крайне практична, и поэтому проявляют необычайный энтузиазм в своей работе.

Design.

При правильном преподавании упражнение по проектированию имеет высочайшую образовательную ценность; кроме того, студент обычно легко увлекается им, поскольку склонен считать такую работу сугубо практической и потому прилагать к ней свои лучшие усилия. Обучение проектированию должно преследовать две цели, а именно: (1) ознакомить студента с применением принципов на практике и (2) развить у него инициативу. Различные предметы неизменно содержат эти элементы в разной степени, и любой конкретный предмет может преподаваться так, чтобы особо подчеркивать одну или другую из этих целей.

Иногда задача по проектированию представляет собой нечто едва ли большее, чем следование плану или примеру из учебника и подстановку значений в формулы. Проектирование обычной ферменной стальной мостовой конструкции с малым пролетом, в том виде, как оно обычно преподаётся, служит примером этого метода обучения. Другим примером является проектирование жилого дома, для которого не установлено заранее никаких ограничивающих условий и который существенно не отличается от тех, что встречаются в окружающей местности или иллюстрируются в учебнике или архитектурном журнале. Такая работа иллюстрирует и подкрепляет теорию, дает студенту некоторое представление о материалах и процессах строительства, а также обучает его черчению; однако она не дает ему значительной интеллектуальной нагрузки и не развивает его умственный потенциал, хотя и может подготовить его к роли рядового исполнителя в своей профессии. Подобное обучение делает акцент на утилитарной подготовке, но пренебрегает интеллектуальным развитием, умственной бодростью и широтой кругозора.

Упражнение по проектированию, обладающее наибольшей образовательной ценностью, — это такое упражнение, в котором студент должен самостоятельно обнаружить условия, подлежащие выполнению, применяемый метод работы, используемые материалы и детали, которые необходимо принять. Примером задачи такого вида является проектирование моста для конкретного пересечения реки без каких-либо ограничений в отношении строительных материалов, типа конструкции, сроков строительства и т. д., за исключением тех, которые присущи самой задаче и которые студент должен определить самостоятельно. Более удачным примером является архитектурное проектирование здания, возводимого в определенной местности для выполнения какой-то конкретной цели, без каких-либо ограничений, кроме, возможно, стоимости или архитектурного стиля.

Опыт нескольких преподавателей со значительным числом студентов в течение каждого из нескольких лет убедительно показывает, что студенты, имевшие лишь сравнительно небольшой объем проектных работ, упомянутых в предыдущем абзаце, значительно превосходят других студентов с такой же подготовкой, за исключением этого вида проектных работ, по умственной бодрости, широте кругозора, интеллектуальной силе и инициативе. Эта разница в способностях определенно наблюдается в дальнейшей учебе в колледже и, по-видимому, весьма эффективно проявляется после окончания учебы.

Examinations

Термин «экзамен» будет использоваться для обозначения как сравнительно кратких и неформальных проверок знаний, проводящихся с определенными интервалами по ходу работы, так и более длинных и формальных экзаменов, проводимых в конце работы. Обычно экзамен рассматривается как проверка для определения точности и объема информации студента; такую форму можно назвать вопросно-ответным экзаменом или проверкой знаний. Более желательной формой экзамена является та, которая требует от студента обобщить свою информацию по конкретной теме и составить ее резюме или изложить собственные выводы относительно либо относительной важности различных элементов, либо своего толкования значения или применения фактов. Такой экзамен можно назвать «тематическим экзаменом». Замечания, высказанные в первой части этой главы относительно относительных достоинств вопросно-ответного и тематического практических занятий, с равной силой применимы и к этим двум формам экзаменов. Тем не менее, тематический экзамен может иметь большую образовательную ценность, чем тематическое практическое занятие, поскольку от студента, по-видимому, потребуется охватить более широкую область и упорядочить больший массив информации, а также поскольку экзамен обычно письменный и поэтому предоставляет лучшую возможность обеспечить точность и проработанность.

Преподавателю гораздо легче составить и проверить работы для вопросно-ответного экзамена, чем для тематического экзамена, и, возможно, это одна из причин, почему первый применяется практически повсеместно. Разумеется, тематический экзамен не следует использовать иначе как в связи с тематическим обсуждением. Некоторые руководители систем государственных школ требуют, чтобы по крайней мере треть, а другие — по крайней мере половина всех формальных экзаменов были тематическими; и поскольку экзаменационные работы и выставленные за них оценки подлежат проверке со стороны руководства, это требование косвенно гарантирует, что преподаватель не пренебрегает тематическим обсуждением. По-видимому, несколько похожее требование было бы полезным и в работе колледжей.

Memoir

Термин «меморандум» используется здесь для обозначения либо сравнительно краткого отчета по какой-либо теме, заданной в связи с ежедневным практическим занятием, либо выпускной диссертации.

Первый по сути представляет собой форму лабораторной работы, в которой библиотекой является рабочая комната, а книгами — аппаратура. Этот метод обучения имеет несколько достоинств. Он знакомит студента с книгами и периодическими изданиями, а также с методом извлечения информации из них. Он стимулирует его интерес к более широким знаниям, чем те, что получены только из учебника или лекций преподавателя. Он ценен в качестве упражнения по английской композиции, особенно если от студента требуют упорядоченной формы изложения и хорошего английского языка, а не позволяют просто делать выписки. Польза, получаемая от такого литературного отчета, зависит, конечно, от времени, уделяемого ему, а также от того, рассказывает ли преподаватель студенту об оглавленных для чтения статьях или требует от него самостоятельного поиска источников информации.

Thesis

Диссертация может представлять собой описание какого-либо оригинального проекта, критический обзор некоторого инженерного сооружения или отчет об экспериментальном исследовании. Диссертация отличается от других предметов учебного плана колледжа тем, что по последним от студента ожидается простое следование указаниям преподавателя, изучение заданных уроков и ответы по ним, решение поставленных задач и чтение рекомендованных статей; в то время как подготовка диссертации призвана развить способность студента к самостоятельной работе. В обычном учебном плане колледжа сравнительно мало стимулов для развития у студента инициативы, но в работе над диссертацией от него требуется брать на себя руководство в выработке путей и средств. Способность к самонаправлению, умение изобретать методы подхода, способность предвидеть возможные результаты экспериментов и умение правильно интерпретировать результаты экспериментов имеют жизненно важное значение для будущего любого студента-инженера. В определенных пределах диссертация является проверкой текущих достижений студента, а также предсказанием его будущего успеха. Следовательно, подготовка диссертации обладает наивысшим образовательным потенциалом. К сожалению, многие студенты подготовлены слишком слабо, или лишены амбиций, или испытывают такой недостаток самостоятельности и инициативы, что для них оказывается неосуществимым взяться за самостоятельную работу, требующуюся при написании диссертации. Вместо этого такие студенты должны выполнять работу под руководством. Кроме того, прискорбно, что по административным соображениям требование диссертации для окончания учебы предъявляется теперь реже, чем раньше. Рост числа студентов сделал практически невозможным требование диссертации от всех выпускников из-за трудности обеспечения надлежащих условий и руководства работой. Опять же, трудно осуществлять требование о том, чтобы диссертацию готовили только некоторые старшекурсники. В результате в настоящее время диссертации готовят лишь очень немногие студенты инженерных бакалавриатов.

Graduate work

Все вышеизложенное обсуждение относится только к обучению на бакалавриате. Лишь сравнительно немногие студенты-инженеры продолжают обучение в магистратуре или аспирантуре. В некоторых учебных заведениях набирается достаточно таких студентов, чтобы оправдать по административным соображениям организацию занятий для углубленного обучения, но обычно такие занятия проводятся по принципам, весьма отличным от тех, что применяются для студентов бакалавриата. Никакие учебники в обычном понимании не используются. Часто студенту поручается экспериментальное или иное исследование, и предполагается, что он будет работать практически независимо от преподавателя, чьей главной функцией является критика предложенных методов и рецензирование полученных результатов. Такая работа под руководством компетентного преподавателя служит ценнейшим средством умственного развития, тренировки и вдохновения.

Айра О. Бейкер Иллинойсский университет

Библиография

Ниже приведен список основных статей, касающихся инженерного образования, расположенных примерно в хронологическом порядке.

1. Ежегодные труды Общества содействия инженерному образованию (Proceedings of the Society for the Promotion of Engineering Education), с 1913 года по настоящее время, содержат множество ценных статей по различным аспектам инженерного образования. Каждый том состоит из 200–300 страниц формата 8vo. Общество не имеет постоянного адреса. Все дела ведет секретарь, чей адрес в настоящее время: Университет Питтсбурга, г. Питтсбург, штат Пенсильвания.

Наиболее важные доклады из вышеупомянутых «Трудов», которые тесно связаны с темой этой главы, включены в приведенный ниже список. Многие статьи касаются преподавания конкретной отрасти инженерного дела и поэтому не упоминаются в следующем списке.

2. «Методы преподавания инженерного дела: по учебнику, посредством лекций, проектирования, лабораторных работ, меморандумов» (Methods of Teaching Engineering: By Textbook, by Lecturing, by Design, by Laboratory, by Memoir). Профессор К. Ф. Аллен, Массачусетский технологический институт. Прекрасное изложение и обсуждение другими участниками. Труды Общества содействия инженерному образованию (Proceedings of the Society for the Promotion of Engineering Education), т. VII, с. 29–54.

3. «Два вида образования для инженеров» (Two Kinds of Education for Engineers). Деккан Дж. Б. Джонсон, Висконсинский университет. Обращение к студентам инженерного колледжа Висконсинского университета, 1901 г. Брошюра, изданная автором; 15 страниц формата 8vo. Перепечатано в издании «Обращения к студентам-инженерам» (Addresses of Engineering Students) под редакцией Уэдделла и Харрингтона, с. 25–35.

4. «Эффективность инженерных школ и их недостатки» (Potency of Engineering Schools and Their Imperfections). Профессор Д. К. Джексон, Висконсинский университет. Доклад, представленный на праздновании двадцатичетирехлетия (четвертьвекового юбилея) Колорадского университета, 1902 г. Труды этого празднования, с. 53–65.

5. «Техническая и педагогическая ценность экзаменов» (Technical and Pedagogic Value of Examinations). Профессор Генри Х. Норрис, Корнеллский университет. Обсуждение общей темы, содержащее примеры вопросов на тематическом экзамене по дисциплине электротехники. Подробно обсуждено несколькими другими участниками. Труды Общества содействия инженерному образованию (Proceedings of the Society for the Promotion of Engineering Education), т. XV, с. 605–618.

6. «Ограничения эффективности в инженерном образовании» (Limitations of Efficiency in Engineering Education). Профессор Джордж Ф. Суэйн, Гарвардский университет. Речь на открытии Главного инженерного корпуса Юнион-колледжа, 1910 г. Обсуждение различных ограничений и недостатков инженерного образования. Брошюра, изданная Юнион-колледжем; 28 страниц малого формата 8vo. Перепечатано в издании «Обращения к студентам-инженерам» (Addresses of Engineering Students) под редакцией Уэдделла и Харрингтона, с. 231–252.

7. «Хороший преподаватель инженерных дисциплин: его личность и подготовка» (The Good Engineering Teacher: His Personality and Training). Профессор Уильям Т. Магрудер, Университет штата Огайо. Вдохновляющее и поучительное президентское обращение. Труды Общества содействия инженерному образованию (Proceedings of the Society for the Promotion of Engineering Education), т. XXI, с. 27–38.

8. «Образование в области гидротехники» (Hydraulic Engineering Education). Д. У. Мид, Висконсинский университет. Интересное обсуждение элементов, которые инженер должен приобрести в ходе своего образования. Статья поучительна и шире своего названия; однако в ней нет ничего прямо касающегося методов преподавания инженерных дисциплин. Бюллетень Общества содействия инженерному образованию (Bulletin of the Society for the Promotion of Engineering Education), т. IV, № 5, 1914, с. 185–198.

9. «Некоторые соображения относительно инженерного образования в Америке» (Some Considerations Regarding Engineering Education in America). Профессор Г. Ф. Суэйн, Гарвардский университет. Доклад, представленный на Международном инженерном конгрессе 1915 года в Сан-Франциско, штат Калифорния. Краткое изложение ранней истории инженерного образования в Америке и исследование эффективности современных методов. Труды Международного инженерного конгресса (Transactions of International Engineering Congress), Сборник, Сан-Франциско, 1915, с. 324–330; обсуждение, с. 340–348.

10. «Техническое образование для профессий прикладной науки» (Technical Education for the Professions of Applied Science), президент Айра Н. Холлис, Вустерский политехнический институт. Обсуждение методов и масштабов инженерного образования, а также содержания нескольких репрезентативных учебных планов по инженерным специальностям. Труды Международного инженерного конгресса (Transactions International Engineering Congress), Сан-Франциско, 1915, Сборник, с. 306–325.

11. «Что является наилучшим в инженерном образовании» (What is Best in Engineering Education). Профессор Х. Х. Хигби, президент Ассоциации Тау Бета Пи. Детальное исследование среди членов-выпускников этой ассоциации относительно ценности и относительной важности различных предметов, изучавшихся в колледже, времени, уделяемого каждому из них, и методов, применяемых при их изложении. Брошюра, изданная Ассоциацией, 107 страниц формата 8vo.

12. «Некоторые детали инженерного образования» (Some Details in Engineering Education). Профессор Генри С. Джейкоби, Корнеллский университет. Президентское обращение, содержащее много интересных и поучительных предложений относительно различных деталей преподавания инженерных дисциплин и отношений между студентами и преподавателем. Труды Общества содействия инженерному образованию (Proceedings of the Society for the Promotion of Engineering Education), т. XXIII, 15 страниц.

13. «Отчет о прогрессе в изучении инженерного образования» (Report of Progress in the Study of Engineering Education). Профессор К. Р. Манн. Несколько национальных инженерных обществ обратились к Фонду Карнеги с просьбой провести тщательное расследование состояния инженерного образования, и Фонд поручил это расследование профессору К. Р. Манну. Первый отчет о прогрессе, Труды Общества содействия инженерному образованию (Proceedings of the Society for the Promotion of Engineering Education), т. XXIII, с. 70–85; Второй отчет, Бюллетень того же общества, ноябрь 1916 г., с. 125–144; Итоговый отчет: «Исследование инженерного образования» Шарля Риборга Манна (A Study of Engineering Education by Charles Riborg Mann), Бюллетень № 11, Фонд Карнеги за улучшение преподавания (Carnegie Foundation for Advancement of Teaching), 1918.

14. «Отношение математической подготовки к инженерной профессии» (Relation of Mathematical Training to the Engineering Profession). Г. Д. Гейлорд, секретарь Ассоциации преподавателей математики в Новой Англии, и профессор Пол Х. Ханус, Гарвардский университет. Детальное исследование мнений практикующих инженеров относительно важности математики в работе инженера. Бюллетень Общества содействия инженерному образованию (Bulletin of the Society for the Promotion of Engineering Education), октябрь 1916 г., с. 54–72.

15. «Формирует ли современное образование в инженерных колледжах точность и основательность?» (Does Present-Day Engineering College Education Produce Accuracy and Thoroughness?). Профессор Д. У. Мид, Висконсинский университет, и профессор Г. Ф. Суэйн, Гарвардский университет. Оживленная дискуссия об эффективности университетского инженерного образования. Инжиниринг рекорд (Engineering Record), т. 73 (6 мая 1916 г.), с. 607–609.

16. «Учите студентов-инженеров фундаментальным принципам» (Teach Engineering Students Fundamental Principles). Профессор Д. С. Якобус, Технологический институт Стивенса. Речь уходящего в отставку президента Американского общества инженеров-механиков. Ясное и убедительное обсуждение общих методов учебы и преподавания, а также выбора преподаваемых предметов. Инжиниринг рекорд (Engineering Record), 16 декабря 1916 г., с. 739–740.

17. Значительное число вдумчивых статей по общей теме технического образования появилось на страницах издания Mining and Scientific Press (Сан-Франциско, штат Калифорния) в течение 1916 года. В основном эти статьи обсуждают общее инженерное образование и уделяют немного внимания образованию в области горного дела.

18. После того как предыдущий текст был написан, появилась небольшая книга, чтение которой было бы чрезвычайно полезно всем студентам-инженерам, под названием «Как учиться» (How to Study), автор — Джордж Филмор Суэйн, доктор юридических наук, профессор гражданского строительства в Гарвардском университете и Массачусетском технологическом институте. Макгроу-Хилл Бук Компани, Нью-Йорк, 1917. 5 х 7½ дюймов, бумага, 63 страницы, 25 центов.

XXVI

ПРЕПОДАВАНИЕ ЧЕРЧЕНИЯ

Mechanical drawing a mode of expression

Черчение является способом выражения и поэтому представляет собой форму языка. В применении к инженерной сфере черчение носит механический характер и используется главным образом для передачи информации, касающейся конструирования машин и сооружений. Представляется логичным, чтобы методы и стандарты, принятые в преподавании инженерного черчения, основывались на анализе условий, существующих в инженерном мире. В передовой инженерной практике технические стандарты черчения высоки, настолько высоки, на самом деле, что их можно использовать в качестве идеала, к которому следует стремиться в аудитории. Примеры хорошего чертежного мастерства, отобранные из практики, вполне могут служить для обеспечения стандартов аудиторной работы как в отношении техники исполнения, так и в отношении методов изображения.

Mechanical drawing disciplinary as well as practical in value

Инженерное черчение требует интеллектуальных способностей в такой же мере, как и навыков ручной работы. Чертежник при замысле и планировании своего проекта визуализирует свою задачу, производит для нее расчеты и графически представляет результаты на чертежной доске. Разработка деталей его проекта обусловливает необходимость быть подготовленным наблюдателем форм. Поскольку новые проекты часто предполагают модификацию старых форм, в своих попытках вспомнить старые формы и создать новые он развивает зрительную память. Если требования к успешному чертежнику или проектировщику принять за типичные, очевидно, что молодой инженер должен выработать, помимо технических знаний по предмету и определенной степени ручного мастерства, привычку к быстрому и точному наблюдению и способность воспринимать и удерживать в памяти зрительные образы форм.

Современные методы обучения учитывают как моторные, так и умственные факторы, участвующие в создании инженерных чертежей. Целью курсов черчения в инженерных колледжах является ознакомление студента со стандартами техники и методами изображения, встречающимися в лучшей коммерческой практике, а также развитие у него способности визуализировать и рассуждать, которыми обладают коммерческие чертежники и проектировщики.

Organization and content of courses in mechanical drawing

Курсы черчения в рамках учебных планов по инженерным специальностям можно разделить на две группы: (1) Общие курсы, на которых преподаются принципы и методы изображения, а также такая практика черчения, которая позволит выработать удовлетворительную технику исполнения. (2) Технические курсы, целью которых является помощь студенту в приобретении технических знаний или подготовки, причем черчение используется прежде всего для развития или проверки знаний студента по предмету.

Общие курсы обычно включают элементарный курс и курс начертательной геометрии. Эти курсы имеют дело с фундаментальными принципами и методами, которые имеют универсальное применение на продвинутых и технических курсах. Хотя курсы этих двух групп могут пересекаться, общие курсы предшествуют курсам технической группы. Единого мнения относительно порядка изучения предметов, относящихся к общей группе, не существует. Используются следующие порядки:

1. Курс начертательной геометрии, за которым следует элементарный технический курс.

2. Элементарный курс и курс начертательной геометрии, читаемые одновременно.

3. Элементарный курс, за которым следует курс начертательной геометрии.

Первый план применяется рядом учебных заведений, которые приходят к выводу, учитывая общую практику предложения курсов черчения в средних школах, что учащиеся, поступающие в колледж, обладают знаниями основ, обычно включаемых в элементарный курс. В других учебных заведениях считают, что принципам проецирования можно обучать студентов студенческого возраста в рамках курса начертательной геометрии без предварительной тренировки.

При использовании второго плана курсы соотнесены таким образом, что обучение обращению с инструментами, даваемое на элементарном курсе, применяется при решении задач по начертательной геометрии, в то время как принципы проецирования, преподаваемые на начертательной геометрии, применяются при составлении рабочих чертежей. Этот план используется несколькими крупными инженерными колледжами.

В рамках третьего плана принципы проецирования преподаются через их применение в виде рабочих чертежей. Таким способом принципы можно преподавать в более элементарной форме, чем это возможно при любом адекватном рассмотрении начертательной геометрии. Иллюстрация принципов на конкретном примере позволяет тем, кому трудно дается визуализация, развить эту способность до того, как абстрактные принципы проецирования будут затронуты в начертательной геометрии. Навыки ручного труда, развиваемые на элементарном курсе, позволяют уделять все внимание изучению принципов в курсе начертательной геометрии. Хотя отличные результаты достигаются при каждом из трех планов, этот план является наиболее общепринятым.

Порядок курсов в группах технического черчения определяется иными соображениями, нежели те, которые относятся к черчению, такими как предварительные требования по математике, сопротивлению материалов и т. д.

The elementary courses

Элементарные курсы претерпели ряд важных изменений за последние годы. На нынешних курсах больше внимания, чем раньше, уделяется выполнению полных рабочих чертежей. На более ранних курсах основы преподавали в виде упражнений. В заключительной части курсов элементы объединялись в рабочие чертежи. Однако на современных курсах наблюдается очень заметная тенденция исключать упражнения и применять элементы в виде рабочих чертежей на протяжении всего курса.

В курсах старого типа теория проецирования преподавалась с использованием синтетического метода, то есть путем сосредоточения внимания сначала на проецировании точек, затем линий, поверхностей и, наконец, геометрических тел. Однако на курсах современного типа этот порядок меняется на противоположный, и используется аналитический метод, то есть сначала изображаются тела в виде простых деталей машин или конструкций, а затем изучаются принципы проецирования, задействованные при изображении их поверхностей, ребер и, наконец, вершин. В курсах такого типа студент идет от конкретного к абстрактному, а не от абстрактного к конкретному.

Fundamentals of the elementary course

Геометрические построения, которые ранее давались в качестве упражнений и служили средством обеспечения отличной практики в использовании инструментов, теперь включаются в рабочие чертежи и выделяются при создании видов объектов. Считается, что в прикладной форме эти построения предлагают ту же возможность тренировки точности использования инструментов, которая имела место в абстрактных упражнениях, к чему добавляется интерес, естественно возникающий при применении элементов в рабочих чертежах.

Условные обозначения также преподаются в прикладной форме и вводятся по мере того, как в ходе курса развиваются навыки их выполнения и теория, связанная с их построением.

Тип свободного шрифта для надписей, который преподают наиболее часто, — это тот, который используется на практике, а именно одноштриховой готический. Лучшая практика коммерческих чертежных бюро предлагает использовать вертикальные заглавные буквы для названий и подзаголовков, а наклонные строчные буквы и цифры — для примечаний и размеров.

План, который обычно дает удовлетворительные результаты, заключается в делении букв и цифр алфавита на группы, содержащие по четыре-пять букв и цифр на основе формы, и сосредоточении внимания студента на них по одной группе за раз. Сначала рассматриваются простые формы, и дается достаточно практики, чтобы позволить студенту пропорционально распределить буквы и цифры и выполнять штрихи в правильном порядке.

Наклонные буквы делать более естественно, чем вертикальные, и поэтому их проще выполнять. Если преподаются как вертикальные, так и наклонные буквы, обучение вертикальным следует проводить в первую очередь, поскольку вертикальные штрихи выполнять труднее после привыкания к наклонным.

Наброски от руки в перспективе представляют собой наиболее естественный метод изображения объектов в контурах. Они имеют особую ценность при интерпретации ортогонального черчения. Студент, который сначала делает перспективный набросок объекта, настолько знакомится с каждой его деталью, что у него неизбежно формируется более ясный мысленный образ его формы при попытке начертить его ортогональные виды. Это дает ценную тренировку по координации руки и глаза при рисовании линий от руки и оценке пропорций. Они также служат промежуточным этапом между наблюдением за объектом и его ортогональным черчением.

Ортогональные наброски от руки в настоящее время довольно широко включаются в современные курсы механического черчения. Такие наброски служат предварительным шагом при подготовке механического чертежа. Они соответствуют наброскам, выполняемым инженером или чертежником для использования в чертежном бюро или цехе. Опыт многих преподавателей показывает, что раннее внедрение набросков от руки в перспективе и ортогональных набросков в курс механического черчения служит средством развития того навыка выполнения от руки, который столь необходим при прорисовке элементов механического чертежа, выполняемых от руки. Когда этот тип навыка приобретается до начала механической работы, механическая и свободно-графическая техники могут развиваться одновременно.

Организация элементарного курса, состоящего главным образом из прогрессивной серии рабочих чертежей, требует уделения значительного внимания подбору задач, включающих использование вышеупомянутых основ, чтобы курс становился все более сложным для студента. Вычерчивание видов включает геометрические построения и условные обозначения, в то время как размеры, примечания и название задействуют выполнение стрелок, букв и цифр. На таком элементарном курсе студент получает не только подготовку в основах, но и в их применении в рабочих чертежах, которые предоставляют полную и точную информацию в желаемом виде.

Descriptive geometry

Современные методы преподавания начертательной геометрии применяют теорию этого предмета к задачам, взятым из инженерной практики. Введение практических применений добавляет интереса к предмету и делает теорию более легко понимаемой. Количество применений должно быть как можно большим, не мешая развитию теории. Такое рассмотрение начертательной геометрии после тщательного прохождения курса элементарного черчения должно сделать возможным работу с абстрактными принципами проецирования с помощью нескольких хорошо подобранных приложений.

Начертательная геометрия существенно помогает в развитии способности к визуализации, которая так важна для подготовки инженера. Графические применения предмета при решении инженерных задач могут использоваться как средство проверки способности студента к визуализации.

В настоящее время ведется очень мало дискуссий относительно преимуществ и недостатков проецирования в первом и третьем углах. Поскольку третий угол обычно используется как на элементарном курсе, так и в инженерной практике, представляется логичным, чтобы на нем делался акцент в начертательной геометрии. Недавние учебники по этому предмету подтверждают тенденцию к использованию третьего угла.

Использование третьего угла создает новые трудности, такие как определение положения величин в пространстве по отношению к их проекциям. Величины должны располагаться позади или ниже поверхности чертежа. Чтобы избежать таких трудностей, некоторые преподаватели демонстрируют принципы с помощью построений в первом угле. Другие инвертируют поверхности, которые в первом угле имеют свои основания в горизонтальной плоскости. Этот нежелательный прием можно преодолеть, используя вторую горизонтальную плоскость в третьем угле. Таких средств демонстрации можно вообще избежать, рассматривая пространственные отношения величин друг к другу, а не соотнося их с плоскостями проецирования. Этот метод концентрирует внимание студента на взаимосвязи представленных величин и развивает визуализацию. Было обнаружено, что он дает отличные результаты как в элементарном черчении, так и в начертательной геометрии.

Чтобы привести преподавание начертательной геометрии в большее соответствие с ее применением на практике, вместо метода вращений часто используются вспомогательные виды.

Короче говоря, представляется, что современный курс начертательной геометрии должен содержать достаточно применений, чтобы удерживать интерес студента и проверять его способность к визуализации; что следует уделять внимание третьему углу и в некоторой степени использовать вспомогательные виды. Прежде всего, развитие способности к визуализации следует считать одной из главных целей курса.

Methods of instruction in general courses

При преподавании черчения и начертательной геометрии лекции, демонстрации и индивидуальные инструкции занимают свое место. Принципы лучше всего представлять в форме лекций. Ручную часть работы можно представить наиболее эффективно с помощью демонстраций. Преподаватель должен проиллюстрировать правильное использование инструментов и материалов, проходя через весь процесс самостоятельно, привлекая внимание к важным моментам и объясняя каждый шаг по мере продвижения. Индивидуальные указания, даваемые за столом студента, являются жизненно важным фактором в преподавании черчения, поскольку они предлагают лучший способ прояснения ошибочных представлений и удовлетворения потребностей каждого отдельного студента.

Частые практические занятия и проверки знаний служат цели держать преподавателя в курсе эффективности его преподавания и выступают средством, с помощью которого студент может оценить собственный прогресс и уровень понимания предмета.

Methods of instruction in technical drawing courses

Те курсы черчения, первичной целью которых является преподавание технического материала, используют чертежи в качестве инструмента для регистрации фактов и проверки знаний студента о принципах и методах.

На технических курсах должна быть возможность предполагать знание материала, данного на общих курсах. Однако для поддержания уже установленных стандартов обычно требуются определенные усилия. Затраченные таким образом усилия должны привести к улучшению техники и повышению скорости.