CC BY
9Таврический научный обозреватель --^ауг^шепсе
УДК: 378.375(075.8)
Мясникова Т. В.
к.п.н., доцент, Чувашский государственный университет
имени И.Н. Ульянова
МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ КАК ФАКТОР СТАНОВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ КОМПЕТЕНТНОСТИ СТУДЕНТОВ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО ПРОФИЛЯ
В работе представлена методика выполнения теоретических и/или экспериментальных исследований студентами электротехнического профиля в условиях учебно-исследовательской работы, которая выступает фактором становления исследовательской компетентности.
Ключевые слова: учебно-исследовательская работа, студент электротехнического профиля; теоретические и экспериментальные исследования.
На современном этапе развития образования единая научно-образовательная среда находится в процессе своего становления, и потому, одной из приоритетных задач образовательной организации высшего образования является объединение науки и процесса обучения. Общность связи между высшим образованием и научным исследованием очень важна и является определяющей для характеристики современной образовательной организации высшего образования.
Обычно, интеграция науки и образования рассматривается, в первую очередь, через переосмысление подходов к организации исследовательской среды образовательной организации, в инфраструктуре которой функционирует учебно-исследовательская работа (УИР) студентов. Безусловно, это невозможно без повышения качества образования в целом и без кардинального изменения образовательного процесса.
Изменение идеологии подготовки высококвалифицированных кадров электротехнической направленности привело к изменению роли УИР в формировании компетенций. Деятельностный и компетентностный подходы, которые являются определяющими в современном образовательном процессе, изменяют позицию студента, который становится активным участником обучения, умеющего критически оценивать «готовые» знания, добывать новые.
УИР в инфраструктуре научно-исследовательской среды, сегодня, начинает приобретать качественно новые характеристики, что в свою очередь требует формирования и развития научно-исследовательской компетентности специалистов, в основе которой лежат профессиональные, коммуникативные и образовательные концепции, отражающие специфику структуры научного труда [2]. Таким образом, в последнее время особое внимание уделяется сущностному изменению профессиональной деятельности будущего специалиста электротехнического профиля и актуализации такой принципиальной для него функции, как исследовательская.
Становление исследовательской компетентности невозможно без УИР. Умения и навыки, приобретённые студентами в ходе УИР, становятся одними из главных результатов освоения образовательных программ электротехнического профиля. Не менее важным становится формирование способности студента применять полученные теоретические знания в условиях практической деятельности.
До сих пор существует мнение о том, что УИР осуществляется только с «выбранными» студентами, имеющими определённый научный и творческий потенциал, способность к исследовательской деятельности, фундаментальные знания.
Тематика работ студентов электротехнического профиля, выполненных в ходе УИР, ограничивается областью профессиональной деятельности бакалавров, которая определяется
Таврический научный обозреватель --^ауг^шепсе
совокупностью технических средств, способов и методов человеческой деятельности для производства, передачи, распределения, преобразования, применения электрической энергии, управления потоками энергии, разработки и изготовления элементов, устройств и систем, реализующих эти процессы [4].
УИР в инфраструктуре исследовательской среды предполагает проведение теоретических и/или экспериментальных исследований и требует большого внимания и тщательности. Именно исследования формируют у студентов умения и навыки, которые и являются основными при формировании исследовательской компетентности. Поэтому, немаловажную роль играет методика их выполнения. Остановимся на ней более подробно.
При проведении теоретических исследований определяются связи между исследуемым объектом и окружающей средой, выявляются общие закономерности. Они могут включать в себя следующие этапы: разработка физической модели; проведение анализа явлений и процессов, проходящих в исследуемом объекте, а также анализа теоретических решений; осуществление исследования с использованием математического аппарата; составление выводов и заключения. В электротехнических науках широко рекомендуется применять математическую интерпретацию выдвинутых предположений и выводов.
В процессе теоретических исследований непрерывно ставятся разнообразные задачи в виде противоречий теоретических моделей, которые необходимо разрешать [3]. Безусловно, решение теоретических задач должно носить творческий характер. Часто, такие творческие решения не укладываются в намеченные планы. Иногда нетривиальные решения появляются внезапно, после длительных и пустых попыток.
Творческие решения представляют собой взгляд на изучаемые явления и процессы с другой стороны, с другой точки зрения. Следует отметить, что собственные нетривиальные мысли у студента (оригинальные решения) возникают чаще, если он истрачивает больше сил, времени, труда на системное обдумывание решения теоретической задачи; если студент увлечён самим процессом УИР. Любое физическое явление или процесс, после теоретического исследования, может быть изучен с помощью эксперимента, т.е. специально организованных условий (которые могут быть управляемыми и неуправляемыми) для изучаемого процесса или явления. Прежде чем приступать к экспериментальным исследованиям, рекомендуется провести пробные опыты или приближенное моделирование. Их необходимо применять для проверки методики и схемы эксперимента.
В ходе реализации предварительных опытов отрабатывается методика эксперимента, вносятся поправки в теоретические положения. Синхронно планируется регламент всего исследования. Проведение эксперимента проводится в несколько этапов:
1 этап. Формулирование цели эксперимента.
2 этап. Обнаружение и выявление параметров (входных и выходных) по результатам статистического предварительного анализа. Входные параметры (факторы) могут быть детерминированными, т.е. регистрируемыми и управляемыми (зависимыми от исследователя), и случайными, т.е. регистрируемыми, но неуправляемыми. Наряду с ними на состояние исследуемого объекта могут оказывать влияние нерегистрируемые и неуправляемые параметры, которые вносят систематическую или случайную погрешность в результаты измерений. Это — ошибки измерительного оборудования, изменение свойств исследуемого объекта в период эксперимента и др. [3].
3 этап. Выявление требуемой точности результатов измерений (выходных параметров), пространства возможных изменений входных параметров, детализация разновидностей входных воздействий.
Когда речь идёт о точности измерений, часто подразумевают погрешность. На погрешность влияют условия изготовления и эксплуатации объекта, при создании которого будут использоваться эти экспериментальные данные. Условия изготовления, то есть возможности производства, ограничивают наивысшую реально достижимую точность.
Таврический научный обозреватель www.tavг.science
Условия эксплуатации, то есть условия обеспечения нормальной работы объекта, определяют минимальные требования к точности.
Методом подбора необходимо определить опытные образцы с учётом их соответствия реальному продукту по многим характеристика и параметрам, таким как форма, цвет, размер, масса и др.
При небольшом числе исследуемых факторов и при условии, что известен закон их распределения, можно заранее рассчитать минимальное число опытов для образцов, проведение которых позволит получить результаты с требуемой точностью. При этом нельзя забывать, что на погрешность влияют условия изготовления (потенциал производства) и эксплуатации (условия обеспечения работы в нормальных условиях) объекта.
4 этап. Составление плана и программы проведение эксперимента, т.е. количества и порядка испытаний, способ сбора, хранения и регистрации данных.
Особое значение имеет программа проведения испытаний. В ряде случаев, параметры преобразуют в стохастические, когда систематически действующие параметры сложно учесть и проконтролировать, при этом специально оговаривают случайный порядок проведения испытаний (рандомизация эксперимента). Это позволяет применять к анализу результатов методы теории вероятностей и математической статистики.
5 этап. Статистическая обработка экспериментальных данных, построение математической модели поведения исследуемых параметров.
Обработка данных необходима с целью обоснования ценности рекомендаций и исключения ошибочных умозаключений, и может быть проведена следующим образом:
- определение разброса экспериментальных данных и дисперсии для заданной статистической надёжности;
- проверка отсутствия промахов, чтобы исключить спорные (сомнительные) результаты из дальнейшего анализа;
- определение соответствия экспериментальных данных введённому закону распределения.
На основании этого подтверждаются выбранная программа эксперимента и методы обработки результатов, уточняется выбор математической модели.
Математическую модель необходимо строить в тех случаях, когда надо получить количественные характеристики корреляционно-зависимых исследуемых параметров. При этом выбирают такую математическую зависимость (эмпирическую формулу), которая позволила бы наилучшим образом охарактеризовать экспериментальные данные. Это задачи аппроксимации, то есть выбора математической зависимости, наилучшим образом соответствующей экспериментальным данным.
Для оценки степени взаимосвязанности факторов или выходных данных проводят корреляционный анализ. В задачу корреляционного анализа входят установление связи между переменными, нахождение математических описаний этих взаимосвязей в виде уравнений регрессии, оценка тесноты связей и достоверности полученных результатов.
После проведения исследования необходимо проанализировать полученные результаты и сделать соответствующие выводы из работы на основе систематизации результатов количественного и качественного анализа исследовательского материала. Основные этапы обработки и интерпретации результатов:
- вывод о значимости результатов;
- теоретическое обобщение на основе полученных данных;
- исследовательский прогноз;
- описание перспектив дальнейшего исследования.
Достаточно часто возникает необходимость наглядно-графического представления результатов исследования. Основные способы такого представления данных — это их группировка в статистические и содержательные таблицы, представление в виде графиков,
Таврический научный обозреватель www.tavг.science
схем, рисунков и фотографий. Таблицы, схемы и графики — это способы наглядного, рационального и систематического изложения и анализа цифровых и качественных характеристик исследуемого процесса или явления; рисунки и фотографии используются с целью разъяснения и популяризации полученных результатов.
На этапе обработки и интерпретации результатов целесообразно использовать компьютерную обработку результатов исследования. Она предусматривает фиксацию данных, математико-статистический анализ, визуализацию и моделирование.
Таким образом, обработка и интерпретация результатов представляет собой сложный комплексный процесс, включающий в себя анализ информации, соотнесение информации, собранной по разным каналам и из разных источников, сопоставление и обобщение всех данных.
Разработка рекомендаций является итогом проведённого исследования. Основным результатом рекомендаций должно стать эффективное практическое применение.
Как было изложено выше, в ходе выполнения исследований, у студентов формируются умения и навыки, которые, в конечном итоге, являются основным результатом освоения образовательных программ электротехнического направления. Именно эти умения и навыки закладывают фундаментальную базу становления исследовательской компетентности студентов электротехнического профиля.
При организации исследований в рамках УИР по вышеизложенной методике, важно помнить, что способность осуществлять то или иное действие по оптимальным параметрам составляет умение. В свою очередь, навык рассматривается как способность осуществлять оптимальным образом ту или иную операцию, включающую определённые действия [1]. Потому, приходим к выводу, что выполненные оптимальным образом этапы исследования (согласно вышеизложенной методике), вырабатывают умения и навыки, значимые при формировании исследовательской компетентности.
Литература
1. Бадмаева Х. Т. Деятельность как средство развития творческих возможностей личности / Вестник БГУ, 2012. — №1.2 — С. 39-42.
2. Комарова Ю.А. Дидактическая система формирования научно-исследовательской компетентности средствами иностранного языка в условиях последипломного образования. / автореф. дис. на соискание уч. ст. доктора пед. наук / Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена. Санкт-Петербург, 2008.
3. Красовский Г.И., Филаретов Г.Ф. Планирование эксперимента / Г.И. Красовкий, Г.Ф. Филаретов. — Минск: БГУ, 1982. — 302 с.
4. Мясникова Т.В. Индивидуальный образовательный маршрут как технология повышения эффективности подготовки специалистов по программам бакалавриата (направление подготовки 140400) / Т.В. Мясникова // Региональная энергетика и электротехника: проблемы и решения: сб. науч. тр. Вып. 11. — Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2015. — С. 347-352.
