Формирование профессиональных компетенций в п роцессе изучения курса «Процессы и аппараты химической технологии» Текст научной статьи по специальности «Науки об образовании»

А. В. Клинов, В. В. Вронская, Т. В. Игнашина,

А. А. Нургалиева

ФОРМИРОВАНИЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ КОМПЕТЕНЦИЙ В П РОЦЕССЕ ИЗУЧЕНИЯ КУРСА «ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ»

Ключевые слова: компетентностей подход, процессы и аппараты химической технологии, инновационное развитие.

Представлена методика преподавания практических занятий по дисциплине «Процессы и аппараты химической технологии», в которой главный акцент сделан на решение исследовательских задач. В ходе обучения планируется разработать и внедрить в образовательный процесс предложенные инновационные технологии обучения студентов, а также периодически проводить мониторинг содержания и технологий обучения в направлении их инновационной корректировки. Размер массива подобных задач должен быть достаточным для формирования компетенций, позволяющих находить инженерные решения по вариантам организации процессов, выбора оптимального оборудования и определения его основных размеров.

Keywords: competence approach, processes and devices of chemical technology, innovative development.

A method of teaching practical lessons on discipline, "Processes and Apparatuses of Chemical Technology", in which the main emphasis on the solution of research problems. The training plan developed and implemented in the educational process of the proposed innovative technology education students, as well as periodic monitoring of the content and technology education in the direction of their innovative adjustments. The size of an array of such problems should be sufficient to build skills that allow to find engineering solutions for process organization options, choosing the best equipment and the determination of its basic size.

На данном этапе развития отечественного образования необходимо создание новой модели образования, в общем, и в частности высшего профессионального образования России. Эта модель образования должна отвечать современным потребностям рынка труда и соответствовать мировым тенденциям повышения уровня и качества образования.

К выпускнику вуза, на данном этапе, предъявляются высокие требования по его профессиональной компетентности инженера. Выпускник технического вуза должен обладать обширными техническими знаниями, уметь анализировать и на основании этого принимать ответственные решения на рабочем месте, прогнозировать потребности рынка и определять затраты на изготовление готовой продукции.

На рис. 1 представлена структура

педагогической системы высшей школы [2].

Рис. 1 - Структура педагогической системы высшей школы

В этой связи ключевой методологией модернизации повышения качества образования является компетентностный подход. Модернизация на компетентностной основе отечественного образования потребует следующих изменений во всех звеньях педагогической системы:

- в содержании образования: от

совокупности абстрактных теоретических понятий, по-предметно разбросанных по многим учебным дисциплинам, к системным, межпредметным, надпредметным, метапредметным, практикоориентированным концептуальным представлениям в предметной области и способах практического действия;

- в педагогической деятельности преподавателя: от монологического изложения учебного материала к педагогике творческого сотрудничества и диалога с обучающимися;

- в учебно-познавательной деятельности студентов: от репродуктивной, "ответной" позиции приема и запоминания учебной информации к активному познанию;

- в технологическом обеспечении образовательного процесса: от традиционных к инновационным технологиям деятельностного типа на основе активного творческого взаимодействия, единства познавательной, исследовательской и будущей практической деятельности;

Условиям реализации компетентностного подхода в образовании отвечают теория и технологии контекстного обучения

Контекстное обучение - это обучение, в котором с помощью всей системы форм, методов и средств, традиционных и новых, моделируется интеллектуальное, предметно-практическое и социальное содержание жизни и деятельности человека, осуществляется трансформация

учебно-познавательной деятельности студента в социально-практическую в процессе формирования и развития системы его ключевых компетенций. Теория контекстного обучения является дальнейшим развитием деятельностного подхода к организации усвоения обучающимися социального опыта.

Следует представить основные принципы контекстного обучения:

1) принцип психолого-педагогического обеспечения личностно-смыслового включения студента в образовательную деятельность;

2) принцип последовательного

динамического моделирования в образовательной деятельности студентов целостного содержания, форм и условий социально-практической деятельности человека в производстве;

3) принцип проблемности содержания процесса обучения и воспитания;

4) принцип ведущей роли совместной

деятельности, межличностного взаимодействия и диалогического общения субъектов

образовательного процесса;

5) принцип адекватности форм организации учебной деятельности студентов, означающий выбор комплекса конкретных организационных форм в зависимости от целей, содержания и условий обучения и воспитания;

6) принцип органичного сочетания традиций и новаторства при ведущей роли последнего в организации жизнедеятельности университета, выборе содержания обучения и воспитания и научно обоснованного сочетания новых и традиционных педагогических технологий;

7) принцип открытости - использования для достижения конкретных целей обучения и воспитания любых педагогических технологий, предложенных в рамках самых разных теорий и подходов;

8) принцип единства обучения и воспитания личности студента;

Контекстным является такое обучение, в котором на языке наук и с помощью всей системы форм, методов и средств обучения - традиционных и новых - последовательно моделируется предметное и социальное содержание будущей профессиональной деятельности студентов. Овладение профессией осуществляется как процесс динамического движения от учебной деятельности академического типа через квазипрофессиональную и учебно-

профессиональную к собственно профессиональной деятельности с помощью трех взаимосвязанных обучающих моделей: семиотической,

имитационной и социальной. В контекстном обучении:

• студент с самого начала находится в деятельностной позиции;

• включается весь потенциал активности студента

- от уровня восприятия до уровня социальной активности;

• знания усваиваются в контексте разрешения студентами моделируемых профессиональных ситуаций, что обусловливает развитие познавательной и профессиональной мотивации, личностный смысл учения;

• используется сочетание индивидуальных и совместных, коллективных форм работы студентов; это позволяет каждому делиться своим интеллектуальным и личностным потенциалом с

другими, приводит к развитию не только деловых, но и нравственных качеств личности;

• студент накапливает опыт использования учебной

информации в функции средства регуляции своей деятельности, все более приобретающей черты профессиональной, что обеспечивает

превращение объективных значений,

содержащихся в этой информации, в личностные смыслы, в профессиональные

компетенции/компетентности;

• логическим центром педагогического процесса становится развивающаяся личность и индивидуальность будущего специалиста, что и составляет реальную «гуманизацию образования»; В контекстном обучении в модельной форме отражается сущность процессов, происходящих в науке, на производстве и в обществе; тем самым содержательно педагогически решается проблема интеграции учебной, научной и профессиональной деятельности студентов;

• из объекта педагогических воздействий студент

превращается в субъект познавательной, будущей профессиональной и социокультурной

деятельности;

• в отличие от «моноподходов» в контекстном обучении при должном научно-методическом обосновании их возможностей в достижении конкретных образовательных целей могут найти свое ограничное место педагогические технологии из любых теорий и подходов - традиционные и новые.

Из всего сказанного выше можно сделать следующие основные выводы.

• Внедрение компетентностного подхода в образование означает изменение всей педагогической системы общеобразовательной и профессиональной школы, переход к новому типу обучения и воспитания.

• Без серьезных государственных инвестиций перейти к новой модели и тем самым повысить его качество невозможно

• Переход к компетентностному образованию предполагает длительный процесс осмысления, исследований, разработок и принятия научно-обоснованных и административно-взвешенных решений.

• В реализации этого процесса нужна опора на развитую психолого-педагогическую теорию иди комплекс теорий

В качестве такой теории может выступать теория контекстного обучения.

В таблице 1 представлена динамика движения деятельности студента в контекстном обучении.

Иными словами, необходимо

сформулировать и донести до студента критерии оценки профессиональной компетентности

специалиста. То есть не только преподаватель должен отслеживать и оценивать становление студента как специалиста, но и сам студент должен участвовать в этом процессе трансформации учебной деятельности в профессиональную.

Таблица 1

Компоненты Понятийная Предметная Социальная

контекстное сторона сторона сторона

о обучения профессионал профессиональной профессиона

ьной деятельности льной

деятельности деятельности

Базовые Учебная Квазипрофессио- Учебно-

формы деятельность нальная профессио-

деятельност деятельность нальная

и студентов деятельность

Обучающая Семиотическ Имитационная Социальная

модель. ая Практическое Производст-

Формы и Информацион занятие, венная прак-

виды учебных ная лекция, лабораторная тика, НИРС,

занятий лекция с зап- работа, тренинг, дипломная

ланированным практикум, работа, дип-

и ошибками, курсовая работа, ломный про-

лекция-визуа- спецсеминары ект, в т.ч. с

лизация и т.д., (семинары- внедрением

семинары, се- дискуссии, его резуль-

минары-дис- семинары- татов на про-

куссии, семи- исследования) изводстве.

нары-иссле-

дования

Функции Представле- Включение Включение

преподавате ние информа- студентов в ре- студентов в

ля ции в виде шение задач и разрешение

образцов разрешение профессио-

знаний и опы- проблемных нальных ис-

та ситуаций следовательс ких и практических проблем и задач

Функции Индивидуальн Индивидуальное и Индивидуаль

студента ая и совестная совместное ное и сов-

работа со спе- разрешение местное раз-

циальной лите- проблем и задач решение

эатурой, вклю- квазипрофессио- проблем и

чая конспекти- нальной задач учеб-

эование(план- деятельности но-профес-

конспект, кон- сиональной

спект-схема) и деятельности

реферирование

Совершаемые Действия по Предметные Предметные

студентом усвоению, действия в ситуа- действия в

действия и восприятию, циях, моделирую- модельных и

поступки переработке и щих предметное и реальных си-

воспроизведе- социальное содер- туациях про-

нию учебной жание профессио- фессиональ-

информации нальной деятельности ной деятельности

Средства Информацион Критерии оценки Вопросы к

контроля ные и проб- качества госэкзаменам

процесса лемные воп- разрешения и диплому,

овладения росы, задания, учебных проблем отзывы и

профессио- контрольные и задач, рецензии на

нальной дея- работы, воп- контрольные дипломный

тельностью, росы к зачетам вопросы проект

развития и экзаменам.

личности

специалиста

Специфика Присвоение Формирование Развитие и

развития предметных социальной и реализация

личности знаний, раз- предметной социальной и

специалиста витие комму- компетентности, предметной

никативных профессиональной компетентно

умений, по- мотивации специа- сти, профес-

рождение по- листа сиональной

знавательной мотивации и

мотивации, личностных

личностных смыслов

смыслов, будущего

отношения к специалиста

профессии

Развитие у студента навыков и умений для решения конкретной проблемной ситуации является главной задачей преподавателя в рамках проблемноориентированного подхода к обучению по инженерным специальностям. Проблемная ситуация максимально мотивирует студентов осознанно получать знания, необходимые для ее решения, а междисциплинарный подход к обучению позволяет научить студентов самостоятельно «добывать» знания из разных областей, группировать их и концентрировать в контексте конкретной решаемой задачи.

Исследование проблемы формирования профессиональных компетенций в рамках курса ПАХТ дает основание для выделения основного направления продуктивного решения,

способствующего формированию и развитию у студентов научного потенциала - это активное внедрение в образовательный процесс инновационных технологий обучения студентов.

В настоящее время преподавание дисциплины осуществляется в форме лекций, семинарских, практических и лабораторных занятий, а также самостоятельной работы студентов.

В ходе лекций излагаются сущностные положения учебной дисциплины, осуществляется их теоретико-методологическое обоснование, на семинарских занятиях углубляются и расширяются знания студентов по наиболее сложным и проблемным вопросам, то есть чтение лекций построены по проблемно-диалогическому типу. Также здесь предусмотрены информационные лекции с введением основных базовых понятий и определений. Разработка лекционного курса может служить направлением дальнейших исследований с учетом опыта преподавателя - практика.

На практических занятиях -вырабатываются умения и навыки на основе задач с известными методиками решения, при этом студент мыслит предложенными алгоритмами и не ищет самостоятельно путей решения поставленных задач.

Поэтому в методике преподавания практических занятий - главный акцент необходимо сделать на уходе от задач с известными алгоритмами к решению задач, где студент ищет варианты решения самостоятельно, опираясь на теоретические знания и умения, полученные в ходе лекционного курса.

Примеры задач

Рассчитать горизонтальный кожухотрубчатый теплообменный аппарат для нагрева 20 т/ч толуола от 21 до 98 0С греющим насыщенным водяным паром с абсолютным давлением 1,6 кгс/см2.

1. Как изменится коэффициент теплопередачи в аппарате, если заменить стальные трубы диаметром 38Х2.5 мм на медные такого же размера: а) в паровом калорифере для воздуха, в котором авозд. = 41 Вт/м2 К, агр. пара = 11600 Вт/м2 К?

2. Горячий концентрированный раствор, выходящий из выпарного аппарата с температурой

106 0С, используется для подогрева до 50 0С холодного разбавленного раствора, поступающего на выпарку с температурой 15 0С.

Концентрированный раствор охлаждается до 60 0С. Определить среднюю разность температур для прямоточной и противоточной схем.

3. При теплообмене двух турбулентных потоков (Яе > 10000) у первого потока а! = 230 Вт/м2 К, а у второго а2 = 400 Вт/м2 К. Во сколько раз увеличится коэффициент теплопередачи, если скорость первого потока возрастает в 2 раза, а скорость второго - в 3 раза (при прочих неизменных условиях)?

4. Определить поверхность противоточного теплообменника, в котором горячая жидкость (поглотительное масло) в количестве 3 т/ч охлаждается от 100 до 25 0С холодной жидкостью, нагревающейся от 20 до 40 0С. Известно, что коэффициент теплопередачи следующим образом изменяется с температурой масла:

0 о 100 80 60 40 30 25

К, Вт/м2 К 354 350 342 308 232 166

Абсорбер для улавливания паров бензола из парогазовой смеси орошается поглотительным маслом с мольной массой 260 кг/кмоль. Среднее давление в абсорбере рабс = 800 мм.рт.ст.,

температура 40 0С. Расход парогазовой смеси 3600 м3/ч (при рабочих условиях) концентрация бензола в газовой смеси на входе в абсорбер 2% (об.) извлекается 95 % бензола. Содержание бензола в поглотительном масле, поступающего в абсорбер

0.2 % (мол.) Расход поглотительного масла в 1,5 раз больше теоретически минимального. Для расчета равновесных составов принять, что растворимость бензола в масле определяется законом Рауля. При концентрации бензола в жидкости до 0.1 кмоль бензола/кмоль масла равновесную зависимость У =ХХ считать прямолинейной.

Определить: 1) расход поглотителя в кг/ч, 2) концентрацию бензола в поглотителе, выходящем из абсорбера, 3) диаметр и высоту насадочного

абсорбера при скорости газа в нем 0.5 м/с и высоте единиц переноса 0.9 м; 4) высоту тарельчатого

абсорбера при среднем к.п.д. тарелок 0.67 и расстоянии между тарелками 0.4 м

Выводы

С учетом вышесказанного, в ходе обучения планируется разработать и внедрить в образовательный процесс предложенные инновационные технологии обучения студентов, а также периодически проводить мониторинг содержания и технологий обучения в направлении их инновационной корректировки. С целью внедрения контекстного образования главный акцент на практических занятиях курса «ПАХТ» предлагается сместить на задачи - варианты, решения которых обучающийся ищет самостоятельно, опираясь на фундаментальные, теоретические знания и умение пользоваться математическим аппаратом. Размер массива подобных задач должен быть достаточным для формирования компетенций, позволяющих находить инженерные решения по вариантам организации процессов, выбора оптимального оборудования и определения его основных размеров.

Реализация предложенной дополнительной программы не представляет особой сложности, т. к.:

• не требует больших временных и организационных затрат на организацию обучения по контекстной технологии,

• не требует дополнительных финансовых вложений.

Литература

1. Хайбрахманова, Д. Ф. Педагогические условия повышения качества химической подготовки в техническом вузе в рамках компетентностного подхода/ Хайбрахманова Д.Ф., Хабибрахманов А.Ф. // Вестник казанского технологического университета, 11, 417 -419 (2010);

2. Вербицкий, А.А. Активное обучение в высшей школе: контекстный подход / Вербицкий А.А.: Метод. пособие.-М.: Высшая школа, 1991. - с. 207

© А. В. Клинов - д-р. техн. наук, проф., зав. каф. процессов и аппаратов химической технологии КНИТУ, alklin@kstu.ru; В. В. Бронская - канд. техн. наук, доц. каф. процессов и аппаратов химической технологии КНИТУ; Т. В. Игнашина - канд. техн. наук, доц. каф. процессов и аппаратов химической технологии КНИТУ; А. А. Нургалиева - канд. техн. наук, доц. каф. процессов и аппаратов химической технологии КНИТУ.