CC BY
78
Информационно-методическое обеспечение процесса формирования базовых профессиональных компетенций будущих инженеров при изучении фундаментальных дисциплин
Савченко Елизавета Викторовна аспирант, преподаватель кафедры прикладной физики и нанофизики Севастопольский национальный университет ядерной энергии и промышленности, Украина, г. Севастополь-15, пос. Голландия, ул. Курчатова, д.7, 99015
globinaliza@mail. га
Аннотация
В статье обосновывается необходимость создания информационно -методического обеспечения процесса формирования базовых
профессиональных компетенций студентов-будущих инженеров при изучении фундаментальных дисциплин, формулируются требования к содержанию подобного обеспечения. Рассматривается применение разработанных автором информационно-методических материалов на практических занятиях по курсу общей физики с целью формирования профессиональной компетентности инженеров.
In the article the necessity of creation of the informative-methodical providing of process of forming of base professional jurisdictions of students-future engineers is grounded at the study of fundamental disciplines, formulated requirement to maintenance of the similar providing. Application of the informative-methodical materials developed an author is examined on practical employments to on-course general physics with the purpose of forming of professional competence of engineers.
Ключевые слова
компетенции, фундаментальные дисциплины, информационно-методическое обеспечение
competencies, fundamental disciplines, informative-methodical providing
Введение
Процесс подготовки будущих инженеров в современных условиях заключается не только в воспитани специалиста, обладающего определенным объемом теоретических знаний, но и личности с широким кругозором, творческим мышлением, способностью к самообразованию [1]. Поэтому формирование компетентности и конкурентоспособности у студентов-будущих инженеров необходимо начинать с момента поступления в высшее учебное заведение. Фундаментальная подготовка при этом приобретает первостепенное значение, поскольку решению инженерных задач во время будущей трудовой деятельности необходимо начинать обучаться в процессе применения знаний по физике, математике, химии при решении экспериментальных и расчетных задач. Конкурентоспособность инженера во многом определяется его умением самостоятельно и творчески подходить к решению задач. Поэтому важное значение приобретают методики преподавания, основанные на продуктивном способе
получения знаний, ориентированные на воспитание способности студентов обучаться самостоятельно.
На данный момент высшее образование преследует две цели: овладение студентами прочными знаниями и предметными навыками, а так же формирование определенного набора компетенций, необходимого для успешной трудовой деятельности. В процессе изучения фундаментальных дисциплин необходимо не только сообщить студентам теоретические сведения, но и научить их анализировать, синтезировать, обобщать изученный материал, применять полученные знания в смежных областях деятельности.
Для формирования компетентных специалистов необходимо улучшить отбор учебного материала. К способам оптимизации учебно-воспитательного процесса относятся комплексное планирование и конкретизация задач обучения, координация и выбор рациональной структуры учебного материала [2].
Сопоставление этапов решения профессиональных и учебных задач
В течение трудовой деятельности будущие инженеры сталкиваются с большим числом разнообразных производственных задач, однако, в процессе их решения можно выделить определенное число этапов, характерных для решения большинства задач: мотивационный, аналитический, теоретический, экспериментальный,
практический, рефлексивный. Процесс решения учебных задач по фундаментальным дисциплинам (на примере курса общей физики) аналогичен процессу решения производственных задач будущими инженерами и состоит из следующих этапов: анализа условия, создания схемы решения, и ее осуществления с последующим анализом полученного решения. Сравнение и характеристику этапов для наглядности удобнее представить в виде таблицы (см. табл.1).
Таблица 1.
Сравнение этапов решения инженерной и учебной задачи
Этапы решения
Инженерной задачи Учебной задачи
Мотивацион- ный Констатация проблемы. Возникновение заинтересованности в ее решении.
Аналитический Всесторонне исследование и изучение проблемы. Концентрация внимания на определенной части ситуации. Конкретизация условия решаемой задачи. Разработка схемы решения задачи.
Т еоретический Теоретическое изучение возможностей решения задачи и их последствий Соотнесение задачи с определенно темой. Подбор и обоснование формул и уравнений для решения задачи
Экспери- ментальный Создание модели. Экспериментальная проверка разработки. Проведение учебного эксперимента с целью получения недостающих данных.
Практический Составляется полное описание системы, рабочие чертежи, технические условия, перечень деталей. Осуществляются производство, сбыт, потребление разработки. Осуществляется решение задачи в общем виде. Производятся математические расчеты. Получение ответа учебной задачи.
Таблица 1. (продолжение)
Оценка решения инженерной задачи с точки зрения возможных доработок,
усовершенствований, что
создает предпосылки для возникновения новых
изобретений и разработок________
Оценка решения учебной задачи с помощью проверки единиц измерения, оценка численного ответа
Как видно из таблицы 1, основой для успешного решения инженерных задач, является умение студентов решать учебные задачи на практических занятиях по фундаментальным дисциплинам. Следовательно, процесс создания конкурентоспособного специалиста не возможен без формирования у студентов определенных базовых компетенций, умений, навыков в процессе решения учебных задач.
Обоснование требований к информационно-методическому обеспечению для изучения фундаментальных дисциплин
Профессиональную компетентность инженера можно представить в виде ядра
- основы профессиональной компетентности (владение базовыми компетенциями), и оболочки, состоящей из специальных знаний, умений и навыков, которые могут и должны меняться с течением времени. Под специальными компетенциями мы понимаем умения и навыки, качества личности, которые связаны с узкой областью профессиональной деятельности. Базовые компетенции - группа компетенций, характерная для определенной профессии, которая основывается на интеллектуальных, коммуникативных, эмоциональных и волевых качествах человека.
Проанализировав особенности и задачи инженерной деятельности можно выявить общие компетенции, которыми должны обладать инженеры любой специализации - базовые компетенции, владение которыми должно быть результатом обучения дисциплинам естественно-научного цикла. К базовым компетенциям инженера мы относим когнитивную, операционную, познавательную, организационную, коммуникативную, креативную, рефлексивную,
информационную, математическую, аналитическую, графическую.
Для обеспечения процесса формирования базовых профессиональных компетенций на практических занятиях по курсу общей физики возникает необходимость в определенном информационно-методическом обеспечении учебного процесса, с помощью которого преподаватель мог бы целенаправленно формировать у студентов базовые профессиональные компетенции, такие качества как способность анализировать, синтезировать, обосновывать решения и самостоятельно осуществлять их проверку, обобщать изученный материал, самостоятельно обучаться процессу решения задач.
В связи с этим современное информационно-методическое обеспечение процесса обучения фундаментальным дисциплинам (на примере курса общей физики) должно отвечать следующим требованиям:
1. Наличие структуризации материала для самостоятельного осуществления аналитического этапа решения учебной задачи [3].
2. Присутствие кратких теоретических сведений по изучаемым разделам с целью помощи студентам в осуществлении теоретического этапа решения задачи [4].
3. Наличие указаний к решению задач, необходимых для самостоятельной работы студентов.
4. Информационно-методическое обеспечение должно содержать краткие теоретические сведения по математике, используемые студентами наиболее часто, с целью обеспечения практического этапа решения задач.
5. Наличие справочных материалов для нахождения недостающих данных и самостоятельной проверки полученного ответа.
6. Примеры решения основных видов задач с пояснениями для обеспечения работы студентов самостоятельно.
7. Задания для самостоятельной работы.
Данные требования к информационно-методическому обеспечению позволят не только обучить студентов решать задачи по курсу общей физики, но и целенаправленно сформировать компетенции, умения, навыки, способность и желание работать самостоятельно.
Однако анализ наиболее часто используемых учебно-методических пособий показал, что структуризация материала отсутствует или не достаточно подробна. Краткие теоретические сведения отсутствуют в 50% сборниках задач. Методическая часть оформлена в виде указаний общего характера, что делает ее затруднительной для самостоятельной работы студентов. Справочные материалы представлены в недостаточном объеме, особенно по курсу математики. Отсутствует выделение основных типов задач для каждой темы, образцы решения нескольких задач, представленные в пособиях не являются указаниями к решению какой-либо выделенной группы задач. На основе анализа наиболее распространенных сборников задач, используемых в высшей школе, нами составлена сравнительная таблица 2.
Таблица 2.
Сравнение сборников задач по курсу общей физики________________
Автор Структуризация материала Теоретическая часть Методическая часть
Трофимова Т.И., З.Г. Павлова Четыре группы задач Отсутствует Общие указания
Волькенштейн В.С. Четыре группы задач Набор основных формул Более подробная
Чертов А.Г., Воробьев А.А. Более пяти групп задач Набор основных формул Отсутствует
Савельев И.В. Десять групп задач Отсутствует Подробная, но общего характера
Анализ информационно-методического обеспечения для изучения физики показал, что наиболее полно материалы представлены для школьного курса: рассмотрены теоретические вопросы, примеры решения задач, созданы виртуальные практикумы, задания для проверки уровня усвоения знаний. Однако методическая часть, представленная общими указаниями к решению задач и отдельными примерами возможна только для обучения в средней школе в связи со сравнительно небольшим количеством рассматриваемых задач. Одновременно следует отметить недостаточное количество информационно-методических материалов для изучения курса общей физики. При изучении современных виртуальных пособий для высших учебных заведений нами был рассмотрен электронный учебник «Общая физика. Часть 2» [5], который содержит теоретический материал, сопровождаемый видеофрагментами и иллюстрациями, примеры решения типовых задач, упражнения и задачи для самоконтроля. Электронный учебно-методический комплекс «Курс общей физики для технических вузов. Часть 2 Электричество и магнетизм» [6], который состоит из теоретической части, задачника (144 задачи), виртуального лабораторного практикума системы контроля знаний. Анализ данных материалов
показал, что теоретическая часть в них представлена достаточно полно. Материал структурирован с теоретической, а не с практической точки зрения. Методические указания носят общий характер или предлагаются отдельно для каждой задачи, что не способствует формированию представлений о единой картине задачного поля.
Исследователь Кравец А.Г. предлагает разработанную программу автоматизированной оценки уровня компетенции обучающегося и построения индивидуальной траектории обучения на примере курса общей физики, которая предполагает тестирование по теоретическому материалу, а так же программу автоматизированного формирования компетенций решения задач, которая может работать в режиме обучения и тестирования [7]. В результате использования данной программы решение задачи осуществляется с помощью разветвленного алгоритма, однако, тело самого алгоритма скрыто от студента. У обучаемого формируется задачная компетенция, как способность решать задачу с использованием данной программы, однако не формируется целостная картина задачного поля.
Таким образом, возникает необходимость в создании современного информационно-методического обеспечения для проведения практических занятий, отвечающего всем выше перечисленным требованиям. На основе компетентностного анализа процесса обучения нами были разработаны информационно-методические материалы, содержащие структуризацию задачного поля, к каждой группе задач которой, можно было бы дать отдельные специальные (формирующие базовые компетенции), а не общие указания. Теоретическая часть представлена как в общем виде (перечень основных законов и формул), так и в отдельных группах (список формул, используемых при решении каждой группы задач). Для улучшения эффективности самостоятельной работы, с помощью разрабатываемых пособий, приведены примеры решения задач (для каждой группы) с пояснениями и задания для индивидуального решения.
Анализ и оценка разработки
Разработанные нами информационно-методические материалы представлены в виде компакт дисков, при открытии которых в левой части открывается меню, в правой - теоретический и методический материал, а так же задания для самостоятельной работы. Теоретический материал содержит краткое описание основных явлений и процессов, а так же описывающие их законы и уравнения (рис.1). В конце теоретического раздела представлен краткий перечень формул, используемых при решении задач, а так же список литературы, рекомендуемой для самостоятельной работы. Таким образом, в результате использования данного материала у студентов формируется познавательная, аналитическая и информационная компетенции.
Рис. 1. Фрагмент БУБ-диска «Молекулярная физика и термодинамика»
С целью формирования когнитивной, познавательной, рефлексивной и аналитической компетенций в информационно-методических материалах представлена разработанная нами структуризация задачного поля. Согласно предложенной структуризации задачи объединены в группы таким образом, чтобы к каждой группе задач можно было указания по решению, позволяющие сформировать базовые компетенции, специальные для данной группы. Кроме того, в каждой группе преимущественно представлены задачи, относящиеся к одному и тому же классу (элементарные, основные, стандартные, творческие). Таким образом, структура решения задач в каждой группе примерно одинакова (рис.2).
Рис. 2. Фрагмент БУБ-диска «Молекулярная физика и термодинамика»
Так же в информационно-методических материалах содержатся указания алгоритмического типа к решению каждой группы задач, которые сопровождаются типовым рисунком или чертежом с пояснениями возможных изменений для каждой задачи. Задачи каждой группы решаются, в основном, с помощью одного и того же набора законов и формул, который представлен в начале указаний к решению. Таким образом, при использовании данных указаний преподаватель может сформировать у студентов когнитивную, операционную, познавательную, рефлексивную, информационную и графическую компетенции (рис.3).
Рис. 3. Фрагмент БУБ-диска «Молекулярная физика и термодинамика»
В разработанных информационно-методических материалах задачи объединены по схожести данных и искомых величин, по одинаковым этапам решения. Это позволило создать блок-схемы по решению, характерные для данной группы. Кроме того, алгоритмические указания всех групп задач данного раздела объединены по смыслу и с помощью перекрестных ссылок. При использовании
данных указаний преподаватель может сформировать у студентов операционную, рефлексивную и информационную компетенции (рис.4).
Рис. 4. Фрагмент БУБ-диска «Молекулярная физика и термодинамика»
Для формирования операционной, познавательной, рефлексивной, информационной и графической компетенций в информационно-методических материалах представлены примеры решения типовых задач для каждой структурной группы. Разобраны примеры использования алгоритмических указаний для решения различных задач. Показаны примеры семантического анализа текста условия задач для самостоятельного определения студентами группы, к которой относится задача (рис.5).
Рис. 5. Фрагмент БУБ-диска «Молекулярная физика и термодинамика»
В конце информационно-методических материалов представлены справочные материалы, которые содержат основные математические законы и формулы, справочные данные по курсу общей физики, указания для проверки единиц измерения, что способствует формированию операционной, познавательной, рефлексивной и информационную компетенций (рис. 6).
Рис. 6. Фрагмент DVD-диска «Молекулярная физика и термодинамика»
Заключение
Таким образом, можно сделать вывод, что нами впервые были разработаны информационно-методические материалы для изучения курса общей физики, содержащие структуризацию задачного поля и алгоритмы решения задач, разработанные для каждой структурной единицы. Блок-схемы по решению каждой группы задач активизируют приоритетный вид мышления студентов - абстрактнологическое мышление. Перекрестные ссылки, содержащиеся в каждом алгоритме способствуют формированию представления о единой картине задачного поля по каждому разделу. Примеры использования алгоритмов (2-3 примера на каждый алгоритм) для задач разных уровней сложности способствуют самостоятельной работе студентов. В результате систематическое использование предлагаемых информационно-методических материалов приводит к повышению мотивации изучения курса общей физики и желанию работать самостоятельно, помогает систематизировать знания студентов, способствует формированию базовых профессиональных компетенций у будущих инженеров.
Литература
1. Гордієнко Т.П., Глобіна Є.В. Проблеми створення інформаційно-методичної умови самостійної діяльності студентів на фізичних факультетах / Т.П. Гордієнко , Є.В. Глобіна // Материалы научно- методической конференции на тему : «Самостоятельная работа студентов: социологический и психологопедагогический аспекты». - Днепропетровск, 23 апреля 2009г. - С. 63-70.
2. Бабанский Ю.К. Оптимизация процесса обучения (общедидактический аспект).
- М.: Педагогика, 1977. - 256 с.
3. Гордиенко Т.П. Необходимость структуризации задачного поля по курсу общей физики в высшей школе / Т.П. Гордиенко , Е.В. Глобина // Материалы VI Все-украинской научно-технической конференции «Актуальные вопросы теоретической и прикладной биофизики, физики и химии», «БФФХ - 2010». -Севастополь, 26-30 апреля 2010г.- с 410 - 412.
4. Бейлинсон В.Г. Арсенал образования. Характеристика, подготовка, конструирование учебных изданий. - М.: Книга, 1986. - 112 с.
5. Общая физика. Часть 2: электронный учебник [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http: //crefo.mati.ru/site/files/Kursi/15 Fizik2.pdf
6. Курс общей физики для технических вузов. Часть 2 «Электричество и
магнетизм»: электронный учебно-методический комплекс [Электронный
ресурс]. — Режим доступа: http://ftemk.mpei.ac.ru/ctlw/pdfs/000625.pdf
7. Кравец А.Г. Автоматизированное управление практико-ориентированным
обучением естественнонаучным дисциплинам (на примере дисциплины «физика»)// Международный электронный журнал "Образовательные технологии и общество (Educational Technology & Society)" - 2013 - V. 10 -N 3. - С.521-541. - ISSN 1436-4522. URL:
URL:http://ifets.ieee.org/russian/depository/v16 i3/pdf/7.pdf
