CC BY
39
МЕТОДИКА ОБУЧЕНИЯ В ВЫСШЕЙ ШКОЛЕ
и. м. зырянова г. б. тодер
Омский государственный университет путей сообщения
УДК 378, 681.3
ВЫСШАЯ ШКОЛА: РЕАЛИЗАЦИЯ МЕЖПРЕДМЕТНЫХ ВЗАИМОСВЯЗЕЙ В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ
И КОМПЬЮТЕРИЗАЦИЯ ОБУЧЕНИЯ КАК ФАКТОРЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ. УЧЕТ МЕЖПРЕДМЕТНЫХ СВЯЗЕЙ И КОМПЬЮТЕРИЗАЦИЯ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ОБЩЕЙ ХИМИИ
УЧЕТ ВЗАИМОСВЯЗЕЙ МЕЖДУ РАЗЛИЧНЫМИ ПРЕДМЕТАМИ ДОЛЖЕН ПРИВЕСТИ К РОСТУ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИЗУЧЕНИЯ ОТДЕЛЬНЫХ КУРСОВ, УВЕЛИЧЕНИЮ ЗАИНТЕРЕСОВАННОСТИ И МОТИВАЦИИ СТУДЕНТОВ ПРИ ИЗУЧЕНИИ НЕПРОФИЛИРУЮЩИХ ПРЕДМЕТОВ. ТАКОЙ ПОДХОД МОЖЕТ БЫТЬ ПРИМЕНЕН К КУРСУ ОБЩЕЙ ХИМИИ. В РЕЗУЛЬТАТЕ ЭТОТ КУРС И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ К НЕМУ ДОЛЖНО БЫТЬ ОРГАНИЗОВАНО ТАКИМ ОБРАЗОМ, ЧТОБЫ ЭТИ ВЗАИМОСВЯЗИ МЕЖДУ ХИМИЕЙ, ФИЗИКОЙ И СПЕЦИАЛЬНЫМИ ДИСЦИПЛИНАМИ БЫЛИ ОЧЕВИДНЫ. С ЦЕЛЬЮ ВЫЯВЛЕНИЯ СВЯЗЕЙ ПРОВЕДЕН СТРУКТУРНО - ПРЕДМЕТНЫЙ АНАЛИЗ, СОСТАВЛЕНЫ СООТВЕТСТВУЮЩИЕ СХЕМЫ, РАССМОТРЕНЫ РАБОЧИЕ ПРОГРАММЫ НЕКОТОРЫХ СПЕЦИАЛЬНЫХ ДИСЦИПЛИН, ФИЗИКИ И ХИМИИ, ВЫДЕЛЕНЫ ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ТЕМЫ ХИМИИ И ФИЗИКИ, КОТОРЫЕ ПОЛУЧАЮТ ДАЛЬНЕЙШЕЕ РАЗВИТИЕ В КУРСАХ СПЕЦИАЛЬНЫХ ДИСЦИПЛИН.
В настоящее время возникает острая необходимость более серьезно заняться проблемами, возникшими в российской системе образования. Необходимо, чтобы реформы, проводимые в области как высшего, так и среднего образования осуществлялись опережающими темпами по сравнению с другими отраслями народного хозяйства. Существенное значение имеет наличие научной концепции развития высшего образования, проведение
научно-исследовательских работ в области экономики, социологии, психологии и педагогики.
Современные тенденции развития общества в целом выявляют общие закономерности, непосредственно влияющие на сферу образования:
1) рост наукоемких производств;
2) быстрая смена технологий;
3) рост объема научно-технической информации,
появление огромного количества средств вычислительной техники;
4) увеличение объема научных исследований, проводимых на стыке наук (генная инженерия, биохимия, биофизика, экология, физическая химия и т. д.), усиление роли межпредметных связей.
Поэтому к выпускнику современного вуза предъявляются особые требования. Молодые специалисты должны быть высококвалифицированными; профессионально подготовленными; имеющими широкое общее образование, в т. ч. глубокую фундаментальную подготовку; умеющими работать быстро и творчески; обладающими навыками самообразования; способными быстро и эффективно ориентироваться в разнообразных информационных потоках.
В этих условиях одной из важнейших дополнительных (помимо обучения) задач вузовских преподавателей является выработка подхода, который позволял бы студенту видеть глубокую взаимосвязь менаду всеми изучаемыми предметами, как общеобразовательными, так и специальными, а также связь между будущей работой и образовательным процессом. Такой подход формирует тем самым системное мировоззрение [1,2], единое, синтезированное представление об учебном процессе и последующей работе, а также соответствующий стиль мышления, при котором молодой специалист, выпускник вуза мог бы выделять и анализировать связи между различными формами профессиональной деятельности и пользоваться творчески всем набором полученных знаний, по мере необходимости расширяя его. Результатом подхода должны стать повышение интереса и рост мотивации к изучению не только специальных, но и общеобразовательных, в т. ч. непрофилирующих, дисциплин.
Чтобы реализовать системный подход к вузовскому обучению, необходимо:
1) провести всесторонний анализ будущей профессиональной деятельности, исследовать смежные области деятельности; выявить методы, подходы и приемы, применяемые к решению возникающих профессиональных задач; определить, из каких областей науки и техники заимствованы используемые приемы и понятийный аппарат;
2) провести структурно-предметный анализ каждой дисциплины, т. е. определить основные разделы, темы, понятия данного предмета, способы обработки информации и методы решения задач, предоставляемые данной дисциплиной;
3) выделить в каждом отдельном курсе разделы, темы, понятия и методические приемы, базовые для других дисциплин и профессиональной деятельности и, наоборот, пересекающиеся с другими дисциплинами или базирующиеся на них; организовать курс так, чтобы взаимосвязь его с другими предметами стала очевидной;
4) в курсе "Введение в специальность", который должен читаться в начале обучения, показать, как связаны все изучаемые дисциплины с будущей специальностью, и раскрыть междисциплинарные связи; сформировать у первокурсника единый взгляд на учебную и профессиональную деятельность (системно-контекстный подход), в котором все эти связи четко выделены и представлены в динамике.
Таким образом, перед преподавателями всех специальностей высшей школы постоянно стоит задача совершенствования обучения, обновления содержания учебного процесса, которые целесообразно связывать с применением новых образовательных технологий, способных активизировать учебную деятельность студентов, в т. ч. за счет увеличения самостоятельной работы, в которой обучаемый сам определяет тип и сложность выполняемых упражнений, объем изучаемого в данный момент материала.
Возрастающие требования к качеству обучения, сокращение времени на изучение всех дисциплин, повышение интенсивности учебного процесса являются основными причинами внедрения и использования новых информа-
ционных технологий в образовании. При этом компьютерные средства обучения должны рассматриваться, с одной стороны, как источник информации или помощник в изучении того или иного учебного материала, с другой стороны, как техническое средство, позволяющее значительно усовершенствовать и облегчить исследования в различных областях науки и техники, решение практических задач, расширить представления об изучаемых процессах и явлениях.
Важнейшими функциями ПЭВМ в учебном процессе являются:
а) предоставление интересующей информации на экране дисплея в удобном для восприятия и запоминания виде;
б) предоставление конкретных (индивидуальных) заданий для определения уровня и качества знаний;
в) прием, обработка и оценка ответов обучаемых с целью организации управления учебной деятельностью;
г) скорейшее предоставление разнообразных консультаций, подсказок, разъяснений и другой необходимой помощи для лучшего усвоения знаний;
д) организация возможности мгновенного обращения студентов к теоретическому материалу;
е) ведение учёта и статистики индивидуальной учебной деятельности студентов;
ж) диагностика показателей учебной деятельности, в т. ч. психофизического состояния обучаемых.
Использование ПЭВМ в учебном процессе обсуждалось в работах многих специалистов в области методики преподавания и новых информационных технологий. В частности, теоретическая сторона данной проблемы рассматривалась, например, в работах [3-5] в различных аспектах: дидактическом, методологическом [6], программно-аппаратном [7], психологическом [8], физиолого-гигиени-ческом [9].
С точки зрения методики преподавания, наиболее важные выводы этих исследований сводятся к следующему:
1) использование ПЭВМ в учебном процессе при наличии соответствующего программного и методического обеспечения имеет значительные преимущества по сравнению с чисто традиционным подходом;
2) обязательна предварительная оценка эффективности использования компьютерных систем в учебном процессе, поскольку без такой методической проработки и правильного представления об изучаемом материале применение компьютерных средств может нанести больше ущерба общеобразовательному процессу, чем пользы;
з) невозможно заменить преподавателя компьютером в таких областях педагогической деятельности, как составление учебного плана, решение организационных вопросов, выбор наиболее эффективного для конкретной темы метода обучения ит. д.; преподаватель, используя специфические возможности аппаратуры и пакетов программ, определяет долю участия ПЭВМ в учебном процессе и оптимальное сочетание традиционных и компьютерных методов обучения;
4) существуют различные способы внедрения компьютеров в учебный процесс - обучающие игры и упражнения, которые, как правило, являются фрагментами проблемной задачи, расчетные программы, моделирование различных явлений, процессов, событий, ситуаций, тестовые задания и т. д. Безусловно, важным является непрерывное использование компьютерных программ во всем курсе обучения.
Таким образом, целесообразность применения компьютерных технологий обучения очевидна, однако эффективность их возрастает при систематическом использовании в сочетании с традиционными формами обучения (например, лекция или семинар). Поэтому, прежде чем приступить к разработке программного обеспечения курса, необходимо выделить основные темы, проследить межпредметные связи.
С целью выявления связей различных дисциплин с курсом общей химии нами был проведен структурно-
предметный анализ; составлены соответствующие схемы "Таблица"; рассмотрены рабочие программы некоторых специальных дисциплин в ОмГУПС, общей химии и общей
физики; выделены темы и основные понятия общей химии, которые получили дальнейшее развитие в курсах специальных дисциплин.
Таблица
Схема взаимосвязи курса общей химии с другими дисциплинами ОмГУПСа
ОБЩЕНАУЧНЫЕ ДИСЦИПЛИНЫ
СПЕЦИАЛЬНЫЕ ДИСЦИПЛИНЫ
ФИЗИКА
1. Строение атома. Квантовые числа. Электронные уровни. Принцип Паули.
2. Периодический закон и система элементов.
3. Химическая связь.
1) Кристаллическая решетка. Типы связей.
2) Диполь. Диполь-дипольнос взаимодействие.
3) Полупроводники, р-полупроводники, п-полупроводники.
4. Начала термодинамики. Энтальпия. Энтропия.
5. Электрический ток в электролитах. Электролиз. Закон Фарадея. Электрические явления в контактах - контактная разность потенциалов, р-п-переходы.
6. Гальванический элемент. ЭДС гальванического элемента.
ОБЩАЯ ХИМИЯ
1. Основы строения вещества
1. Электронное строение атома и систематика химических элементов. Квантовые числа. Принцип Паули. Уровни и подуровни. Порядок заполнения. Строение многоэлектронных атомов.
2. Периодическая система и закон. Изменение свойств элементов и их соединений. Окислительно-восстановительные свойства.
3. Химическая связь и строение молекул. Ковалентная, ионная, металлическая связи. Донорно-акцепторная связь. Комплексные соединения.
4. Типы взаимодействия молекул. 3. Химия вещества в конденсированном состоянии. Агрегатное состояние вещества. Твердое тело. Аморфное состояние вещества. Кристаллы. Металлическая связь. Металлы. Диаграммы.
2. Взаимодействие веществ
6. Закономерности химических процессов. Энергетика химических реакций. Тепловой эффект реакции. Термохимические расчеты. Закон Гесса. Направленность химических процессов.
7. Химическая кинетика и равновесие в системах. Скорость химических реакций. Гомогенные и гетерогенные процессы. Зависимость скорости химических реакций от С, Р и I. Обратимые и необратимые реакции. Принцип Ле-Шателье. Катализ.
8. Растворы. Определения и классификация растворов. Электролиты и неэлектролиты. Водородный показатель. Гидролиз. Вода.
9. Электрохимические процессы. Электродный потенциал. Двойной электрический слой. Измерение электродных потенциалов.
10. Химические источники тока. Гальванический элемент. ЭДС. Поляризация. Аккумуляторы.
11. Электролиз. Законы Фарадея. Последовательность разрядки. Гальванопокрытия.
12. Коррозия металлов. Защита металлов от коррозии.
I. МА ТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
1. Основные сведения о строение атомов и молекул.
2. Периодическая система. Общая характеристика элементов и их соединений.
3. Типы связей. Ионная, ковалентная, металлическая.
4. Классификация материалов. Металлы. Особенности строения. Типы кристаллических решеток. Сплавы. Физико-химический анализ.
5. Энергетика химических реакций.
6. Теория коррозии. Защита металлов от коррозии.
II. ТЕХНОЛОГИЯ ВАГОНОСТРОЕНИЯ И РЕМОНТА ВАГОНОВ
Сплавы. Свойства металлов и сплавов.
III. ТОПЛИВО И ОСНОВЫ ТЕОРИИ ГОРЕНИЯ
1. Тепловой эффект. Закон Гесса. Понятие о химической кинетике. Скорость реакции. Классификация химических реакций. Гомогенные и гетерогенные процессы.
2. Зависимость скорости реакции от температуры и давления. Изменение скорости реакции во времени.
IV. ТОПЛИВО И СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ОХЛАЖДАЮЩИЕ ЖИДКОСТИ
Вода. Ее физико-химические свойства. Жесткость воды. Растворы. Гидролиз. Водородный показатель.
К ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ВАГОНОВ И ВАГОНОРЕМОНТНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ И ЕГО РЕМОНТ
1. Химические источники тока. Их характеристики. Принципы работы и причины, ухудшающие генерирование тока.
2. Основы коррозии.
Оказалось, что разработка учебного компьютерного курса по общей химии с учетом междисциплинарных связей вьщвигает определенные требования к отбору информации (характерные для всех общеобразовательных дисциплин), которая будет формировать информационные потоки. Для отбора информации имеются следующие важнейшие критерии:
а) содержание выбранной темы должно отвечать созданию определенного информационного потока, ориентированного на непрерывность процесса образования и реализацию межпредметных связей в контексте системного подхода;
б) практический и демонстрационный материал, используемый в компьютерных программах должен наглядно отображать соответствующие базовые теоретические сведения;
в) обучающая программа должна иметь возможность построения моделей явлений и процессов различного типа и выявлять важнейшие закономерности их функционирования;
г) содержание предлагаемого теоретического материала должно способствовать развитию логического мышления, способности предвидеть результаты собственной профессиональной деятельности [9,10].
Как известно, общая химия представляет собой теоретические основы системы знаний о веществе и химических процессах. Теоретические основы химии включают базовые положения о направленности и скорости протекания химических процессов, о строении вещества. Химия является одной из фундаментальных наук и непосредственно не связана с большинством инженерных специальностей, преподавателям необходимо найти приемы и методы, способствующие заинтересованности студентов в изучении химии. Такая потребность возникает, если студент при изучении непрофилирующей дисциплины видит неразрывную связь данного общеобразовательного предмета со специальными дисциплинами. Таким образом, важно, чтобы содержание курса общей химии было связано с содержанием специальных и смежных дисциплин. Для этого в курс общей химии и его программное обеспечение необходимо включить материал, который будет использоваться в дальнейшем при изучении специальных дисциплин. Реализация междисциплинарных связей при таких условиях будет способствовать заинтересованности студентов в изучении непрофилирующей дисциплины [11].
При рассмотрении системно-структурных схем выяснилось, что практически все разделы химии в большей или меньшей степени связаны со специальными дисциплинами, а наибольшее количество связей осуществляется по темам: "Строение атома и периодическая система элементов", "Химическая связь и конфигурация молекул", "Электрохимия". На лекциях студенты получают необходимые теоретические знания о строении атома, структуре периодической системы элементов, периодичности свойств атомов и их соединений. На практических занятиях они. должны овладеть методами составления электронных конфигураций атомов, используя принцип Паули, правила Хунда и Клечковского. Студенты учатся определять возможность образования химических связей, их свойства и различия. Большое значение среди химических реакций имеют окислительно-восстановительные процессы, встречающиеся очень часто: в природе и в жизни - реакции клеточного дыхания, горения, гниения; в технике -горение топлива в двигателях внутреннего сгорания, реакции при электролизе растворов и расплаве веществ, реакции на электродах, в гальванических элементах и аккумуляторах, коррозия металлов и т. д. Важность и необходимость рассмотрения этих тем становится очевидной, если учесть профессиональную ориентацию данного технического высшего учебного заведения. Знание свойств металлов позволяет рассматривать такие вопросы как структура металлов и интерметаллических соединений, физико-химические диаграммы в курсах "Материаловедение и
технология конструкционных материалов" и "Технология вагоностроения и ремонта вагонов". Изучение курса 'Топливо и основы теории горения" предполагает знание студентами следующих тем: "Энергетика химических реакций" и "Скорость химических реакций". Особое внимание изучению вопросов, посвященных электрохимическим процессам: контактная разность потенциалов, коррозия металлов, химические источники тока. Эти темы используются при изучении таких специальных дисциплин как "Материаловедение и технология конструкционных материалов", "Электрооборудование вагонов и вагоноремонтных предприятий", "Контактная сеть, электроснабжение, автоблокировка" и др.
Большое количество межпредметных связей наблюдается при рассмотрении рабочих программ курсов физики и химии. Обе дисциплины являются общетеоретическими и должны обеспечить понимание сути процессов, изучаемых специальными дисциплинами высшего учебного заведения данного профиля.
Реализация межпредметных связей общей химии со специальными дисциплинами и физикой может быть осуществлена в аудиторное и внеаудиторное время. Формами реализации этих связей в аудиторное время являются проблемные семинары, обобщающие лекции, лабораторные работы прикладного характера. Активность и заинтересованность студентов существенно повышается при проведении тематических олимпиад, научно-практических конференций, в т. ч. - межвузовских. Создание компьютерных программ, в которых реализуются межпредметные связи, позволяет в пользовательском процессе получать знания по одному предмету, параллельно получая важную информацию из других курсов на стыке изучаемой темы. Кроме того, предоставляется возможность разнообразить изучаемый материал копированием реальных процессов, а также использованием выбранной модели и лабораторного оборудования для решения прикладных задач, возникающих в процессе изучения инженерно-технических дисциплин и в профессиональной деятельности;
г) создается целостное представление о методах и способах познания мира, общности понятий и представлений [12];
д) активность студентов оказывается направленной не только на овладение содержания курса и освоение компьютерной техники, но и на методическое обеспечение учебного процесса (безусловно, внедрение в учебный процесс любых компьютерных технологий, а тем более, в описанном выше системно-контекстном подходе - это большая и серьезная работа, которая должна сопровождаться соответствующими методическими разработками).
В настоящее время на кафедре физики и химии ОмГУПС имеются и разрабатываются программы, позволяющие осуществить контекстный подход к изучению предметов, в частности, химии и физики.
При системно-контекстном подходе к содержанию изучаемой дисциплины реализуется принцип непрерывного образования, связи теории и практики, восхождения от абстрактного к конкретному, задается логическое решение проблемы. В результате использования обучающих компьютерных программ происходит индивидуализация процесса обучения: каждый студент усваивает материал по своему плану, т. е. в соответствии со своими индивидуальными способностями. Таким образом, использование новых информационных технологий является мощным средством интенсификации учебного процесса, улучшения фундаментальной и профессиональной подготовки будущего специалиста. Реализация межпредметных связей и компьютеризация учебного процесса в высшей школе в рамках системно-контекстного подхода может решить стоящие перед современным обществом проблемы:
1) формирование у молодых людей системного мировоззрения, необходимость которого связана с вступлением мирового сообщества в век наукоемких технологий,
глобальной информатизации, психологизации, социализации и т. д.;
2) формирование высококвалифицированных кадров, способных решать профессиональные задачи любого уровня.
ЛИТЕРАТУРА
1. Лизунов В.В. Проблемы рынка и необходимость нового мировоззрения. - Омск, "Курьер", 2000. - 20 с.
2. Лизунов В.В. Философские проблемы экологического кризиса / Становление человека как субъекта социального творчества. Материалы философской секции Всероссийской научно-практической конференции "Общество. Экономика. Труд. Культура. Человек". - Омск, "Диалог -Сибирь", 1997, с. 199.
3. Гершунский B.C. Компьютеризация в сфере образования. Проблемы и перспективы. - М. Педагогика., 1987. -267 с.
4. Кузнецов A.A., Сергеева Т.В., Обучающие программы и дидактика. Информатика и образование., 1986. №6 с.6 -8.
5. Талызина Н.Ф. Внедрению компьютеров - научную основу. Советская педагогика, 1985, № 12,с. 34 - 36.
6. Левин H.A. Изучение информатики в высшей школе. -В кн. Информатика и компьютерная грамотность. М. Наука, 1988, с. 152-156.
7. Гуткин М., Иванов А., Новосельцев С., Христочевский С. Учебные персональные ЭВМ. Информатика и образование, 1990, № 6, с.34 -46.
8. Давыдов П.Я. Проблемы развивающего обучения. Опыт теоретического и экспериментального психологического исследования. - М. Педагогика, 1986.-239 с.
9. Перегудов М.А., Халамайзер А.Я.Бок о бок с компьютером. - М. Высшая школа, 1987. - с. 108-115.
10. Дубицкий В.В., Зырянова И.М. Структура новой модели в высшем образовании. // Новые технологии - железнодорожному транспорту: подготовка специалистов, организация перевозочного процесса, эксплуатация технических средств: Сборник научных статей с международным участием в четырех частях. - Ч. 1. - Омск, ОмГУПС, 2000, 93 с.
11. Научные основы преподавания химии в высшей школе/ Под ред. Н.Ф. Талызиной и Е.М. Соколовской - Москва: МГУ, 1978.-с. 174.
12. Трофимова Л.Н. Реализация межпредметных связей в процессе математической подготовки курсантов военного вуза // Доклады Омского отделения Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности. Т.1. Вып. 1.-Омск, 2000. - С. 50-51.
ЗЫРЯНОВА Ирина Михайловна, старший преподаватель кафедры физики и химии Омского государственного университета путей сообщения (ОмГУПС). ТОДЕР Георгий Борисович, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры физики и химии ОмГУПС.
м п киселев ОПЫТ ОБУЧЕНИЯ КОМАНДНОГО Б и полевко и ШТУРМАНСКОГО СОСТАВА
Омское речное училище в рМСКОМ РЕЧНОМ УЧИЛИЩЕ
УДК 629.764.001.76 ^ >КСПЛуДТДЦИИ
ОБОРУДОВАНИЯ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕГО ГЛОБАЛЬНУЮ МОРСКУЮ СВЯЗЬ
Современный этап совершенствования связи в интересах различных потребителей связан с развитием спутниковых систем связи, основу которой составляют космические системы (КС) в составе наземного и космического сегментов, в частности, глобальная морская система связи при бедствии и для обеспечения безопасности мореплавания (ГМССБ) [1].
В1959 году под эгидой ООН была основана Международная морская организация (ИМО), в задачи которой входит решение вопросов, связанных с обеспечением безопасности на море и оказание помощи судам, терпящим бедствие. Важным этапом в работе ИМО было принятие в 1974 году Международной конвенции по охране человеческой жизни на море (СОЛАС-74). В1979 году на Международной конференции по поиску и спасению, проводимой по инициативе ИМО, было предложено разработать новую систему связи при бедствии, основанной на широком использовании спутниковых и усовершенствованных традиционных средств связи, таких как спутниковая система связи ИНМАРСАТ и КОСПАС САРСАТ. На рис.1 приведен общий принцип построения ГМССБ на основе КС ИНМАРСАТ и КОСПАС САРСАТ, где введены следующие обозначения:
КА системы КА системы
Рис. 1
СКЦ - Спасательный координационный центр ЦУС - Центр управления системой БЗС - береговая земная станция ППИ - пункт приема информации БРст - берговая етанция(КВ,СВ,УКВ).
