Структурно-функціональні взаємозв'язки кожного з зазначених елементів образа визначаються їх змістом [16].
Перший елемент (сукцесивні, або поетапні, схеми) містить у собі наступні структурні одиниці: а) представлення про будівлю елементів заданого технічного об'єкта; б) представлення про функції деталей і вузлів пристрою; в) представлення про площинне зображення вузлів об'єкта; г) представлення про групове компонування вузлів пристрою.
У зміст другого елемента образа (симультанні, або просторові, групи) входять: а) об'ємне "бачення" технічного пристрою в цілому; б) представлення про статику (загальній будівлі) об'єкта; в) представлення про принцип дії (функціональних залежностях основних частин) заданого об'єкта; г) уявлення про площинне зображення пристрою в цілому.
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].