Как формировать готовность будущего инженера к внедренческой деятельности при обучении физике Текст научной статьи по специальности «Науки об образовании»

УДК 53:372.8 ББК 22.33

Виталий Васильевич Ларионов1,

доктор педагогических наук, профессор, Томский национальный исследовательский политехнический университет

(634050, Россия, г. Томск, пр. Ленина, 30), e-mail:larvv@sibmail.com

Наталья Геннадьевна Максимова,

аспирант,

Томский национальный исследовательский политехнический университет

(634050, Россия, г. Томск, пр. Ленина, 30), e-mail: nata8720@mail.ru

Как формировать готовность будущего инженера к внедренческой деятельности при обучении физике2

Рассмотрена проблема реализации в техническом вузе педагогических условий для готовности будущего инженера, умеющего прогнозировать развитие технических систем на основе изучения фундаментальной дисциплины, к осуществлению внедренческих идей. Результатом обучения на основе традиционного комплекса знаний, навыков, умений и компетенций должна быть готовность выпускника к разработке перспективного научно-технического продукта по направлению будущей профессиональной деятельности ещё в стенах вуза. К умениям относим поиск учебных перспективных научно-технических идей на уровне предметных знаний по физике. Навыки включают соотнесение физических эффектов с их применением в прошлом, настоящем и возможным использованием в будущем, в условиях применения современных технологий, включая компьютерные. Владение опытом подразумевает формирование идей перспективных и приоритетных направлений развития технологий и техники на базе учебного соотнесения их с физическими явлениями, готовность выпускника к ведению проектной деятельности в сфере внедрения научно-технических идей, организация производственного процесса перевода идеи в продукт и управление данным процессом путём организации проектной деятельности. Готовность определена в форме проектной учебной деятельности в коллективе учебной группы посредством перевода стандартной задачи в проект, включающий прогнозирование развития технической системы. Под технической системой понимаем конкретную реализацию учебной задачи на новых условиях, например применения 1Т-технологий, т. е. выделение на основе известных знаний те новые, которые могут стать эффективной собственностью студента, когда требуется научить студента на основе физики предпринимательским идеям технического содержания. Показано, что теоретические модели, научные понятия, ведущие идеи физики или общетехнической дисциплины одновременно создают основу готовности к развитию инновационного мышления в виде внедренческого творчества и предвидения. Приведены результаты соответствующего анкетирования.

Ключевые слова: внедренческое мышление, мотивация учащихся, готовность к будущей внедренческой деятельности, проектное обучение.

1 В. В. Ларионов - основной автор, является организатором исследования, формирует основные положения коллективного исследования.

2 Работа выполнена при финансовой поддержке госзадания «Наука», грант 1524, тема № 0.1325.2014 и Федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития технологического комплекса России на 2014-2020». Идентификационный номер проекта RFMEFI57514X0048.

138 © Ларионов В. В., Максимова Н. Г., 2015

Vitaliy Vasilievich Larionov1,

Doctor of Pedagogy, Professor, Tomsk National Research Polytechnic University (30 Lenin Avenue, Tomsk, Russia, 634050), e-mail: larvv@sibmail.com

Natalya Gennadievna Maksimova,

Postgraduate Students, Tomsk National Research Polytechnic University (30 Lenin Avenue, Tomsk, Russia, 634050), e-mail: nata8720@mail.ru

How to Create the Readiness of Future Engineer to Innovative Activities in Teaching Physics2

The problem of realization of pedagogical conditions for readiness of future engineer for implementation of innovative ideas, able to predict development of technical systems based on studying the fundamental discipline in technical college is considered. The result of the study study based on the traditional body of knowledge, skills and competencies has to be the readiness of the graduate to develop long-term scientific and technological products in his future professional activities. It refers to the ability to search for advanced training of scientific and technical ideas at the level of subject knowledge on the example of physics. Skills include the correlation of physical effects and their use in the past, present and possible future use in the conditions of use of modern technologies, including computer technologies. Possession experience involves the formation of ideas of perspective and priority directions of technology development and technology-based training correlation with physical phenomena. Readiness of graduate shave maintenance project activity in the introduction of scientific and technical ideas, the organization of the production process of translation ideas in product and management of this process by the project activity. Readiness is defined in the form of the design of training activities in the collective study group by transferring the standard tasks in the project, including the forecasting of the technical system. Under the technical system, we understand the specific implementation of educational tasks for the new conditions, such as the application of IT-technologies. It is required to teach entrepreneurial ideas of the technical content based on physics. Theoretical models, scientific concepts, the leading ideas of physics and technical disciplines form the basis of willingness to develop innovative thinking in the form of innovative creativity and foresight.

Keywords: innovation thinking, motivation of students, commitment to future innovative activities, project learning.

Введение. Постановка задачи. Научный отбор содержания обучения будущего инженера, готового к внедренческой и соответственно предпринимательской деятельности в свете перехода технических университетов на нелинейные схемы подготовки специалистов, является актуальной задачей. Фундаментальность образования может сочетаться с деловитостью отдельной личности. Инженерный оттенок мышления в современных условиях состоит в готовности к формированию умения прогнозировать развитие технических систем, вскрывать и реализовывать внедренческие способности будущего выпускника. Возникает проблема, как выделить на основе известных знаний те новые, которые могут стать эффективной собственностью студента, то есть научить студента на основе фундаментальных

дисциплин предпринимательским идеям технического содержания. Теоретические модели, научные понятия, ведущие идеи в нелинейном оптимальном балансе общего и частного создают основу исследовательским умениям, направленным на развитие инновационного мышления в виде внедренческого творчества и предвидения; то есть становится недостаточным развивать у будущего инженера инструментальные и поисковые характеристики личности, так как при этом могут отсутствовать элементы оптимальности принимаемых решений, заложенных в существующих моделях и схемах. Основная роль должна принадлежать проекту. В ряде работ [1; 8] учебный проект рассматривается как дидактическое средство, которое позволяет обучать целенаправленной деятельности по нахождению способа решения

1 V. V. Larionov is the main author and the organizer of the study who formulates the main propositions of a collective research.

2 This study was partly financed by the Government of the Russian Federation ("Nauka", grant no. 1524, theme no. 0.1325. 2014) and the Federal Target Program "Research and Development in Priority Fields of Russia's Technological Complex Development for 2014 - 2020". Project unique identifier RFMEFI57514X0048.

проблемы путём решения задач, вытекающих из этой проблемы. Такой проект концентрирует внимание студента на решение тех задач, которые вытекают из этой проблемы. Здесь обучение вновь сводится к неким стандартным задачам, которые нужно отыскать в предлагаемом тексте. Хотя основная цель состоит в добывании смежных, новых для студента знаниях на фундаментальном и техническом уровне, которые могут быть использованы на практике [2; 3]. Целью данной работы является разработка этапов проектной деятельности студентов для осуществления их готовности к внедренческой деятельности.

Методика исследования. Становление современных исследовательских университетов, логика развития фундаментальных и общетехнических дисциплин, совершенствование их методологии и педагогические тенденции инженерного образования определяют необходимость использования методологических основ для усиления позитивного развития готовности студентов к внедренческой деятельности на основе потенциала проектного обучения. Мы предлагаем трансформировать решение задачи, например по физике, в проектную деятельность, так как на современном этапе развития страны «крепкие, прочные» знания в области будущей специальности не являются источником успешности в области инженерной деятельности [10]. Введём понятие внедренческого потенциала учебных задач. Под внедренческим потенциалом учебных задач понимаем совокупность их ресурсов по превращению задач в проекты с технической поддержкой для получения значимых результатов сочетания фундаментального и инженерного образования, направленного на готовность инженера к будущей внедренческой деятельности; т. е. необходимо получение результатов, выходящих за пределы стандартных требований. Ранее уже подчёркивалось, что проблемно ориентированная система обучения физике (ПОСОФ) на уровне проектов позволяет в вузах усилить эффективность обучения [2], а в профильных классах осуществлять предпрофессиональную подготовку для поступления в вузы.

Особенности применения проектной технологии в техническом университете. Проектная технология представлена в работах учёных-педагогов для применения в педагогических вузах (В. А. Далингер, Г. А. Забелина, Л. А. Иванова, М. Л. Лавров, Е. А. Румбешта и др.). Рекомендации по их практической реализации в техническом вузе на занятиях по фундаментальным и общетехническим дисципли-

нам на уровне прогнозирования и внедрения представлены слабо. Научные исследования касаются, в основном, использования метода проектов в обучении отдельным дисциплинам [1], в творческом развитии и развитии проектной культуры студентов [5; 6; 7]. В них проектная деятельность выступает объектом изучения в процессе профессиональной подготовки будущих педагогов - от уровня конкретного планирования занятия до уровней формирования компетентностей в программах обучения и методических рекомендациях [6]. Преподаватель технического вуза не обладает или недостаточно обладает опытом проектной деятельности. Поэтому требуется создание своеобразной программно-педагогической среды, включающей разработку профессионально-методического обеспечения всех видов занятий по физике в форме проектной технологии, в частности для одновременного развития инновационного мышления [9]. Особенность такой подготовки состоит в том, что она представляет собой одновременно: 1) технологию, позволяющую не только закреплять, применять и контролировать предметные знания, но и реализовать внедренческие знания, навыки, умения; 2) научно и методически обоснованное проведение семинарских занятий по решению задач на уровне соотнесения физических идей с реальным проектом; 3) обоснование прогнозирования развития физических идей в плане их применения в инженерном деле. Здесь необходима организация перевода идеи в учебный продукт в виде проекта. Дальнейшая методическая задача преподавателя состоит в управлении данным процессом. Таким образом, проектная технология носит исследовательский, методический и учебный характер, поэтому можно сформулировать следующее определение и выделить основные признаки учебного проекта внедренческого типа. Учебный проект внедренческого типа - дидактическое средство, которое позволяет обучать будущего инженера на занятиях по любым дисциплинам инженерного профиля целенаправленной деятельности по нахождению способа генерации внедренческой идеи путём решения практических задач, вытекающих из этой проблемы. Основное звено в такой системе: поиск перспективных задач (заданий) для реализации научных идей на основе предметных знаний, получаемых в процессе их непосредственного добывания [2; 5] с готовностью действовать в условиях промышленного производства; командообразование в студенческой группе [7]; командная работа над проектом с разработкой процесса учебного

перевода научно-технической идеи в продукт; самостоятельная итоговая творческая работа студента, выполненная под руководством преподавателя [10].

Решение физической задачи на уровне проекта предполагает: 1) переформулирование стандартной задачи после её типичного решения в поисковую; 2) придание задаче инструментальной направленности (генерирование предпринимательской идеи); 3) структурирование задачи на уровень научно-технической разработки (например, создание прибора из ничего); 4) групповое распределение решения частных задач, вытекающих из общей задачи;

5) координированное взаимосвязанное выполнение комплекса работ (решение задач);

6) моделирование физического явления, рассматриваемого в задаче [3; 6]; 7) прохождение определённых стадий от замысла (постановки проблемы) до технической реализации в бизнес-инкубаторе [10]; 8) управление со стороны преподавателя самостоятельной работой студентов средствами электронной почты и sms-связи, интернета и развитие на этой основе сетевой компетентности студента; 9) организация связи будущего инженера с предприятием соответствующего профиля на основе взаимодействия кафедры физики с выпускающей кафедрой; 10) интегрированность знаний в виде натурно-виртуальной или виртуально-натурной разработки структурированной физической задачи на уровне моделирования средствами 1Т-технологий; 11) моделирование объекта в свете его преобразования на основе ресурсоэффек-тивности и энергосбережения (примером служит моделирование действий водителя при торможении автомобиля, когда дополнительно оценивается количество вырабатываемой при этом электрической энергии для зарядки аккумулятора); 12) обучение умению прогнозировать развитие конкретной технической системы или систем в целом; 13) оценивание результата работы студента посредством расчёта коэффициента полноты реализации проекта (отношение числа реализованных идей к планируемым на начальной стадии проекта).

Активацию у студентов понятия внедренческой деятельности можно реализовать на основе соответствующего анкетирования. Кроме того, анкета позволяет выяснить наличие начального этапа готовности студента к предпринимательству. Её вопросы подчёркивают потенциал проектов для предметного изучения физики, физической экономики и общетехнических дисциплин. Анкетирование целесообразно проводить после 1, 2-го курса и на 3-м курсе, когда студенты переходят к обучению по про-

фессиональным конкретным дисциплинам будущей профессиональной деятельности. Опыт показал, что большое значение имеет информированность студентов об их распределении на работу после окончания вуза. Так, практически 100 % выпускников ФТИ ТПУ по заявкам Росатома могут быть приняты на работу после окончания вуза на соответствующие предприятия. Поэтому мотивация к самостоятельному предпринимательству у таких выпускников является заниженной.

В работе приведены результаты анкетирования студентов 3-х курсов гуманитарных специальностей и технических (в скобках).

1. Являетесь ли вы предпринимателем? 7 (1) % из 100 являются предпринимателями. Планируете ли вы стать предпринимателем? 33 (14,5) % планируют, 41 (85.5) % не планируют, 26 (0) % затрудняются ответить. 2. Оцените ваше отношение к предпринимательству (выберите на шкале от 0 до 5 вариант ответа, где 0 означает крайне отрицательное отношение, а 5 крайне положительное значение): 0-0,6 (3,2) %; 1-0 (25,8) %; 2-7,5 (29) %; 3-19,4 (16,1) %; 4-39,5 (19,4) %; 5-33 (6,5) %. 3. С чем вы ассоциируете предпринимательство (несколько вариантов ответа)? Финансовая независимость - 52,5 (37,5) %; самостоятельность в принятии решений - 63,5 (58) %; профессиональный рост - 18,5 (22,5) %; высокий доход - 28,5 (45) %; престиж - 9,5 (9,7) %; семейный бизнес - 14 (19,3) %; устойчивое будущее - 8,5 (11,3) %; активная социальная позиция - 17 (14,5) %; знакомство с интересными людьми - 25,5 (27,4) %; проблемы -11 (25,8) %; высокий риск - 47 (50) %. 4. Чем вы планируете заниматься после окончания вуза? Работать на предприятии - 35,6 (64,5) %; иметь собственный бизнес - 38,7 (4,5) %; работать в государственном секторе - 16,3 (14,5) %; другое - 9,4 (16,2) %. 5. Считаете ли вы предпринимательство значимой сферой экономики? 85 (85,5) % - да; 4,4 (14,5) % - нет; 10,6 (0) % -затрудняются ответить. 6. Считаете ли вы необходимым развитие предпринимательства в России? 92 (73) % - да; 1,25 (11) % - нет; 6,75 (16) % - затрудняются ответить. 7. Кого бы взяли в команду для развития личного предпринимательства (несколько вариантов ответов)? Физика - 5 (43,5) %; химика - 4,3 (21) %; 1Т - специалиста - 47,5 (48) %; экономиста -51,8 (72,5) %; инженера - технолога - 28 (58) %; другое - 5 (0) %. 8. Знакомо ли вам понятие Форсайт? 19,4 (24,2) % - да; 80,6 (75,8) % - нет. 9. Необходимо ли применение методик долгосрочного прогнозирования в производстве, бизнесе и науке? 79,4 (69) % - да; 7,5 (31) % - нет;

13,1 (0) % - нет ответа. 10. Какие из изучаемых предметов наиболее близки к предпринимательству в инженерном деле? (несколько вариантов): экономика - 47,5 (21) %; английский язык - 4,4 (4,8) %; управление проектами -

I,9 (0) %; введение в инженерную деятельность - 6,3 (4,8) %; информатика - 3,1 (4,8) %; теория решения изобретательских задач -5 (8) %; бизнес-планирование - 1,9 (4,8) %; математика - 4,4 (14,5) %; маркетинг - 2,5 (9,7) %; физика - 5,6 (29) %; нет ответа - 0 (38,7) %.

II. Можете ли вы заниматься прогнозированием развития технических систем будущего, получив образование в ТПУ? Да - 26,9 (14,5) %; нет - 15 (6,5) %; этого не может сделать никто - 1,25 (13) %; затрудняюсь ответить -56,85 (66) %. 12. На ваш взгляд, на сколько лет вперед можно прогнозировать будущие технические системы? 5 лет - 50 (42) %; 10 лет -19,4 (30,6) %; 15 лет - 2,5 (4,8) %; 20 лет -3,1 (6,5) %; не имеет смысла - 3,7 (16,1) %; затрудняюсь ответить - 21,3 (0) %. 13. Должен ли преподаватель подчёркивать на занятиях важность предпринимательства: да - 64 (34) %; нет - 10 (25) %; безразлично - 26 (41) %. Данные анкетирования показывают, что для обеспечения готовности будущего инженера к внедренческой деятельности и предпринимательству требуется планомерная обратная связь по каждому вопросу анкеты и каждому рассмотренному этапу проектного обучения. Это требует дополнительной оценки труда преподавателя.

Заключение. Выводы. При предметной подготовке будущего инженера по фундаментальным и общетехническим дисциплинам

можно формировать готовность выпускника в сфере внедрения научно-технических идей на основе проектной деятельности. Процесс перевода идеи в продукт в виде проекта и управление таким процессом реализуется путём поэтапной организации проектной деятельности. При этом преподавателю необходимо иметь классификацию проектов и выделять этапы их реализации посредством перевода стандартных задач в проект. Большое значение приобретает выработка конкретного учебного потенциала таких задач для реализации этапа прогнозирования развития технической системы. С этой целью мы используем конкретные схемы устройств из интернета или из «берклеевского курса физики, из примеров великих открытий прошлого. Соответствующее непрерывное анкетирование позволяет анализировать и выявлять развитие мотиваций у студентов к выполнению целевых видов учебной внедренческой деятельности. Критерием оценки качества проекта во внедренческом плане и мотивированности является экономическая часть проекта (для бакалавров), публикация в трудах конференций и на сайте преподавателя, оформление заявок на изобретение, презентация на конференц-неделях университета, оценка проектов преподавателями специальных дисциплин, отзывы рецензентов из числа преподавателей вузов, применение таблиц самооценки. Поэтому, несмотря на специфику педагогической технологии, когда большая часть работы над проектом осуществляется студентами самостоятельно, оценка качества процесса работы над проектом может быть вполне объективной.

Список литературы

1. Игна О. Н. Проектная технология в профессионально-методической подготовке учителя // Вестн. Томск. гос. пед. ун-та (Tomsk State Pedagogical University Bulletin). 2014. Вып.10 (151). С. 207-211.

2. Ларионов В. В., Зеличенко В. М., Пак В. В. Совместная деятельность студентов на практических занятиях по физике: формирование физических идей на уровне проекта // Вестн. Томск. гос. пед. унта (Tomsk State Pedagogical University Bulletin). 2012. Вып. 2 (117). С. 147-151.

3. Ларионов В. В., Вернигора А. М. Об экспериментальной поддержке семинарских занятий по физике в профильной школе // Школа будущего. 2012. № 5. С. 27-31.

4. Ларченкова Л. А. Образовательный потенциал учебных физических задач в современной школе: автореф. дис.... д-ра пед. наук: 13.00.02 / Ларченкова Людмила Анатольевна. СПб., 2014. 42 с.

References

1. Igna O. N. Proektnaya tekhnologiya v profes-sional'no-metodicheskoi podgotovke uchitelya // Vestn. Tomsk. gos. ped. un-ta (Tomsk State Pedagogical University Bulletin). 2014. Vyp.10 (151). S. 207-211.

2. Larionov V. V., Zelichenko V. M., Pak V. V. Sovmestnaya deyatel'nost' studentov na prakticheskikh zanyatiyakh po fizike: formirovanie fizicheskikh idei na urovne proekta // Vestn. Tomsk. gos. ped. un-ta (Tomsk State Pedagogical University Bulletin). 2012. Vyp. 2 (117). S. 147-151.

3. Larionov V. V., Vernigora A. M. Ob eksperimen-tal'noi podderzhke seminarskikh zanyatii po fizike v pro-fil'noi shkole // Shkola budushchego. 2012. № 5.

S. 27-31.

4. Larchenkova L. A. Obrazovatel'nyi potentsial uchebnykh fizicheskikh zadach v sovremennoi shkole:

avtoref. dis____d-ra ped. nauk: 13.00.02 / Larchenkova

Lyudmila Anatol'evna. SPb., 2014. 42 s.

5. Румбешта Е. А., Гельфман Э. Г, Хакимова А. Х. Реализация государственного образовательного стандарта: построение системы уроков-проектов по физике в основной школе // Вестн. Томск. гос. пед. ун-та (Tomsk State Pedagogical University Bulletin). 2014. Вып. 6 (147). С. 97-101.

6. Румбешта Е. А. Исследовательская деятельность учащихся в процессе изучения физики: анализ практики и перспективы // Вестн. Томск. гос. пед. унта (Tomsk State Pedagogical University Bulletin). 2013. Вып. 5 (133). С. 206-211.

7. Румбешта Е. А., Хакимова А. Х. Мини-проекты по физике в основной школе как средство формирования учебных умений и интереса к предмету // Вестн. Томск. гос. пед. ун-та (Tomsk State Pedagogical University Bulletin). 2012. Вып. 7 (122). С. 223-228.

8. Степанян И. К. Педагогические условия повышения квалификации преподавателей вузов средствами проектных технологий в системе дополнительного профессионального образования: автореф. дис. ... канд. пед. наук: 13.00.08 / Степанян Ирина Кимовна. М., 2011. 24 с.

9. Усольцев А. П., Шамало Т. Н. Понятие инновационного мышления // Педагогическое образование в России. 2014. № 1. С. 94-98.

10. Lider A. M., Larionov V. V. Teaching scientific research and practical application of the concept of charge distribution to students // International conference on Education and New Developments, END-2015, 27-29 juin Porto, Portugal. P. 96-100.

5. Rumbeshta E. A., Gel'fman E. G., Khakimova A. Kh. Realizatsiya gosudarstvennogo obrazovatel'no-go standarta: postroenie sistemy urokov-proektov po fizike v osnovnoi shkole // Vestn. Tomsk. gos. ped. unta (Tomsk State Pedagogical University Bulletin). 2014. Vyp. 6 (147). S. 97-101.

6. Rumbeshta E. A. Issledovatel'skaya deya-tel'nost' uchashchikhsya v protsesse izucheniya fiziki: analiz praktiki i perspektivy // Vestn. Tomsk. gos. ped. un-ta (Tomsk State Pedagogical University Bulletin). 2013. Vyp. 5 (133). S. 206-211.

7. Rumbeshta E. A., Khakimova A. Kh. Mini-proek-ty po fizike v osnovnoi shkole kak sredstvo formiro-vani-ya uchebnykh umenii i interesa k predmetu // Vestn. Tomsk. gos. ped. un-ta (Tomsk State Pedagogical University Bulletin). 2012. Vyp. 7 (122). S. 223-228.

8. Stepanyan I. K. Pedagogicheskie usloviya pov-ysheniya kvalifikatsii prepodavatelei vuzov sred-stvami proektnykh tekhnologii v sisteme dopolnitel'nogo pro-fessional'nogo obrazovaniya: avtoref. dis. ... kand. ped. nauk: 13.00.08 / Stepanyan Irina Kimovna. M., 2011. 24 s.

9. Usol'tsev A. P., Shamalo T. N. Ponyatie innovat-sionnogo myshleniya // Pedagogicheskoe obrazovanie v Rossii. 2014. №1. S. 94-98.

10. Lider A. M., Larionov V. V. Teaching scientific research and practical application of the concept of charge distribution to students // International conference on Education and New Developments, END-2015, 27-29 juin Porto, Portugal. P. 96-100.

Статья поступила в редакцию 22.08.2015