CC BY
82
УДК 378.013 Бутырин Владимир Николаевич
доцент кафедры физики и общеинженерных дисциплин
Политехнического института Северо-Восточного государственного университета
ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ПОДГОТОВКИ ИНЖЕНЕРОВ В СВЕТЕ СОВРЕМЕННЫХ ТРЕБОВАНИЙ ПОСЛЕ РЕАЛИЗАЦИИ МОДЕЛИ КОМПЛЕКСА ОРГАНИЗАЦИОННОПЕДАГОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ
Butyrin Vladimir Nikolayevich
Assistant Professor, Physics and General Engineering
Subjects Department, Polytechnic Institute, Northeastern State University
ASSESSMENT OF THE ENGINEERS’ TRAINING QUALITY IN THE CONTEXT OF MODERN REQUIREMENTS AFTER IMPLEMENTATION OF ORGANIZATIONAL EDUCATIONAL
CONDITIONS
Аннотация:
В статье при помощи математической статистики обоснована эффективность реализации в учебном процессе предложенного автором комплекса организационно-педагогических условий подготовки инженеров на основе компетентност-ного подхода. Разработаны уровни сформирован-ности способностей у студентов применять усвоенные знания в решении профессиональноориентированных технических задач на этапе изучения дисциплин направления по специальности.
Ключевые слова:
формирование компетенций, критерии оценки, уровни сформированности умений, педагогический эксперимент, этапы эксперимента, результаты эксперимента.
Summary:
With application of the mathematic statistics the article substantiates the efficiency of implementation of the author’s original complex of organizational educational conditions for engineers’ training based on the competence approach. The author distinguishes levels of the students’ ability to employ the acquired knowledge in solution of the vocational technical tasks on the stage of major subjects’ study.
Keywords:
development of competences, assessment criteria, levels of skills’ development, educational experiment, stages of experiment, results of the experiment.
Ключевыми компетенциями будущих специалистов на этапе изучения ими дисциплин направления по специальности горного дела (подземная разработка рудных месторождений, открытые горные работы, обогащение полезных ископаемых, маркшейдерского дела и другое), так называемых дисциплин горного направления, являются умения решать технические задачи, в которых применяются полученные систематизированные знания, составляющие основу будущей профессиональной деятельности в части решения производственных задач. Формирование таких компетенций происходит при организации в учебном процессе технического вуза условий подготовки к профессиональной деятельности.
Развитие любого процесса происходит в соответствии с определенными этапами или уровнями. Под уровнем понимается соотношение определенных «высших» и «низших» ступеней развития структур объектов или процессов. Важность четкого определения уровней сформированное™ умений подчеркивает А.В. Усова [1]. Она рекомендует обращать внимание не только на состав и качество выполняемых операций, рациональную последовательность их выполнения, осознанность действий, но и на сложность мыслительных операций.
Для определения уровней сформированности таких умений у студентов технических вузов необходимо выделить критерии оценки. Критерий (от греч. огИепоп - средство для суждения) - признак, на основании которого производится оценка, определение или классификация чего-либо; мерило оценки [2, с. 656]. Рассматривая понятие «критерий» с точки зрения педагогики, мы придерживаемся мнения Н.В. Сычковой, которая под критериями формирования умений понимает совокупность характеристик (качественных или количественных), позволяющих системно осуществить оценку деятельности педагогической системы с целью отслеживания ее эффективности. Главным при их определении и явилось то, что, во-первых, эти характеристики должны быть диагностичны, измеряемы; во-вторых, они должны отражать сущность; в-третьих, должны образовывать систему, охватывающую все значимые стороны процесса и создающую целостное представление о нем [3].
В педагогической литературе (Ю.К. Бабанский [4], В.П. Беспалько [5], Г.И. Некипелова [6] и другие) предлагаются различные критерии оценки результатов обучения, важнейшими из которых являются его эффективность (результативность) и затрачиваемое при этом время. Мы достаточно подробно изучили предложенные различными авторами критерии оценки уровней
сформированности общеучебных умений, например: В.П. Беспалько (уровень усвоения деятельности; степень абстракции изложения; степень осознанности выбора действия при решении учебной задачи; параметр автоматизации действия) [7], А.В. Усовой (полнота и последовательность выполнения операций; степень осознанности действий и операций) [8], Г.И. Некипе-ловой (степень осознанности цели и научных основ деятельности; полнота и последовательность выполнения операций; степень обобщенности умения) [9], Т.А. Шульгиной (наличие мотивации; владение системой знаний, регулярность выполнения действий) [10].
Проанализировав критерии для оценки уровней сформированности умений, предложенные Н.В. Сычковой (характер решения задачи, характер и качество выполнения курсовой и дипломной работы) [11], Н.М. Яковлевой (количество и качество выполненных задач и заданий, умения оформить работу) [12], а также учитывая цели нашего исследования, мы пришли к выводу, что наиболее точно оценить уровни сформированности умений применять полученные знания в решении технических, профессионально-ориентированных задач уже при изучении дисциплин горного направления возможно с помощью следующей совокупности критериев:
1. Интерес к практической деятельности (отношение к практической деятельности, инициативность в применении теоретических основ к решению технических задач).
2. Знания теоретических основ тем и модулей в целом изученных предметов естественно-математического цикла дисциплин и дисциплин направления (их полнота, прочность, качество, системность и структурированность).
3. Правильность выполнения действий (количество правильно выполненных задач, этапов отчета по проделанной работе, правильная последовательность в выполнении технического задания).
4. Качество выполнения действий (их осознанность, системность, полнота).
Эти критерии мы использовали, наблюдая за самостоятельной аудиторной работой студентов во время практических занятий и во время консультаций, индивидуальных занятий, анализируя результаты отдельных действий студентов при выполнения ими каждой конкретной работы, а также используя систему вопросов по теоретическим основам изученных дисциплин, которые мы включали в список для подготовки к письменным аттестационным работам.
На основе выделенных критериев мы различаем три уровня сформированности умения у студентов применять усвоенные знания в решении профессионально-ориентированных технических задач на этапе изучения ими дисциплин горного направления:
Низкий. Студенты проявляют неустойчивый интерес к изучению дисциплин горного направления, показывают знания лишь единичных понятий, условных знаков; испытывают большие трудности при выполнении заданий, решения выполняют лишь на эмпирическом уровне; с трудом объясняют принцип действия простейших механизмов; не способны объединить разрозненные сведения в систему и вычленить ее составляющие; пассивны в обучении.
Студенты допускают в расчетах значительное количество ошибок, на устранение которых требуется значительное время. Оформление расчетно-графических работ (РГР) не отвечают требованиям ГОСТов и ЕСКД.
Средний. Студенты понимают необходимость и важность использования теоретических знаний в умении решать технические задачи, производят расчеты осознанно и целенаправленно, но не регулярно. Глубина личной установки на выполнение технических расчетов в некоторых случаях зависит от ситуации. Студенты достаточно активны в обучении, но прилагают недостаточно усилий на овладение недостающих знаний, элементы-комплексы из тем и модулей изученных предметов недостаточно сформированы, им недостает глубины и прочности. Студенты умеют самостоятельно применять усвоенные знания по предметам естественноматематического цикла дисциплин и дисциплин горного направления в знакомых условиях деятельности, но испытывают трудности в применении знаний в новой ситуации. Демонстрируют хорошие знания устройств и принципов действий изучаемых механизмов, основных технических терминов, понятий, изображений; понимают принципы функционирования основных технических объектов; понимают основные элементы языка техники; умеют применять знания в конкретных ситуациях. В новых ситуациях применение знаний и умений вызывает значительные затруднения, не умеют достаточно быстро находить решения задания. Оформление результатов частично отвечают требованиям ГОСТа.
Высокий. Студенты демонстрируют умение анализировать состав, структуру, устройство и принцип работы технических объектов в измененных условиях, определять новизну в задаче, сопоставлять с известными классами задач; аргументировать свои действия, полученные результаты, и делать выводы, гибко переключаться с отражения одних свойств объектов на другие.
Они проявляют высокую активность и инициативность в решении технических задач и в исследовательской деятельности. Этот уровень характеризуется тем, что теоретические знания, до этого времени приобретенные, правильно применяются студентами для решения технических
задач и исследовательской деятельности. Такая деятельность логична и последовательна. Оформление результатов деятельности полностью отвечают требованиям ГОСТов и ЕСКД.
Проведение педагогического эксперимента.
Педагогический эксперимент проводился в течение 2005-2010 гг. со студентами политехнического института ФГБОУ ВПО «Северо-Восточный государственный университет». Экспериментальное исследование заключалось в проверке эффективности примененных в учебном процессе комплекса педагогических условий подготовки будущих инженеров к профессиональной деятельности на этапе изучения дисциплин данного направления. Результат применения этих условий проявляется в умении оперативно и творчески применять имеющиеся знания в решении комплекса технических задач.
Исследование эффективности примененной в учебном процессе модели комплекса педагогических условий подготовки будущих специалистов и реализация этапов формирования умений применять имеющиеся знания в решении технических задач рассмотрено на примере выполнения совокупности практических задач, расчетно-графических задач по дисциплинам «Теоретическая механика», «Сопротивление материалов», «Прикладная механика» и курсовых проектов по дисциплине «Теория механизмов и машин».
В эксперименте по проверке формирования умений применять полученные знания для решения технических задач принимало участие 1 020 чел. Проверка проводилась по оцениванию выполненных расчетно-графических работ и курсовых проектов. Эксперимент включал констатирующий, формирующий и контролирующий этапы.
Главными задачами первого констатирующего этапа являлись:
1. Изучить существующую систему подготовки специалистов, выраженную в умении применять студентами имеющиеся знания при решении поставленных технических задач.
2. Проанализировать, какое значение уделяют студенты 1-3 курсов дневного отделения политехнического института Северо-Восточного государственного университета умениям решать технические задачи в их подготовке к будущей профессиональной деятельности.
Главными задачами второго этапа опытно-экспериментального исследования являлись:
1. В систему учебного процесса внедрить такие условия, при которых связь между изучаемыми предметами станет более органичной, знания студентов более систематизированными и структурированными, увеличится мотивация студентов к самостоятельной и исследовательской работе, а значит и уровень умения применять ранее полученные знания в решении технических профессионально ориентированных задач. Мы считаем, что такими условиями могут стать:
а) модульный принцип обучения в процессе профессиональной подготовки специалиста;
б) при изучении содержания последующих модулей дисциплин направления и специальных дисциплин организация синтезирующего повторения ключевых вопросов содержания предыдущих модулей;
в) самостоятельная и исследовательская работа студентов при выполнении ими профессионально-ориентированных расчетно-графических работ и курсовых проектов осуществляется на основе контекстного подхода;
г) разработанные учебно-методические указания и пособия для самостоятельной и исследовательской работы студентов.
2. Разработать критерии и уровни оценки сформированности у студентов, умения применять ранее полученные знания в решении профессионально-ориентированных технических задач в новых условиях подготовки будущих специалистов.
Главными задачами третьего этапа опытно-экспериментального исследования являлись:
1. Подтверждение гипотезы диссертационного исследования - процесс подготовки в техническом вузе будущих инженеров к профессиональной деятельности будет эффективным, а специалисты будут обладать интегрированными знаниями (компетенциями), если для этого создать определенные условия:
- при разработке содержания профессиональной подготовки специалиста используется модульный принцип его построения;
- при изучении содержания последующих модулей организуется синтезирующее повторение ключевых вопросов содержания предыдущих модулей;
- решение расчетно-графических задач и разработка проектов студентам осуществляется на основе контекстного подхода;
- разработаны методические пособия для самостоятельной и исследовательской работы студентов.
Эффективность такого процесса выражается в повышении качества обучения и профессиональных компетенций будущих специалистов технического профиля.
2. Апробация в учебном процессе модели комплекса организационно-педагогических условий подготовки будущих специалистов, направленных на повышение качества обучения будущих инженеров, выраженного в умении решать профессионально-ориентированные задачи на этапе изучения студентами дисциплин горного направления.
Оценивая уровень сформированности умения применять ранее полученные знания в решении профессионально-ориентированных технических задач после изучения цикла дисциплин горного направления мы использовали следующие показатели (контрольная группа - до внедрения в учебный процесс организационно-педагогических условий, экспериментальная группа -после внедрения):
Низкий:
- определяют цели, задачи и методы решения на уровне воспроизведения;
- неспособны интегрировать теоретические знания предметов «Физика», «Начертательная геометрия и графика», «Математика» естественно-научного цикла дисциплин и «Материаловедение», «Основы стандартизации», «Теоретическая механика», «Сопротивление материалов», «Прикладная механика» и «Теория механизмов и машин» цикла дисциплин направления. Знания не систематизированы и не структурированы;
- проводят кинематический и силовой расчеты механических передач по алгоритму;
- не способны применять фундаментальные законы и теоретические знания при решении технических задач (в подборе материалов деталей машин по критериям прочности и долговечности);
- математические расчеты выполнены с грубыми ошибками;
- с большими трудностями систематизируют и анализируют результаты расчетов;
- окончательное оформление результатов технических расчетов не отвечает требованиям ГОСТов.
Средний:
- определяют цели, задачи и методы решения технических задач с помощью преподавателя;
- испытывают трудности в интеграции теоретических знаний в области «Механика» по вышеперечисленным предметам. Знания не систематизированы и недостаточно структурированы;
- не достаточно владеют методами расчета механических систем в зависимости от исходных данных;
- испытывают трудности в применении фундаментальных законов и теоретических знаний при решении технических задач (в подборе материалов деталей машин по критериям прочности и долговечности);
- математические расчеты неполные и выполнены с ошибками;
- испытывают некоторые затруднения в анализе и систематизации результатов технических расчетов;
- окончательное оформление результатов технических расчетов частично отвечает требованиям ГОСТов.
Высокий:
- самостоятельно и правильно определяют цели, задачи и методы расчетов технических профессионально-ориентированных задач;
- не испытывают трудности в интеграции теоретических знаний предметов «Физика», «Начертательная геометрия и графика», «Математика» естественно-научного цикла дисциплин и «Материаловедение», «Основы стандартизации», «Теоретическая механика», «Сопротивление материалов» и «Прикладная механика» цикла дисциплин направления. Знания систематизированы и структурированы;
- полностью владеют методами расчета механических систем в зависимости от исходных данных;
- не испытывают трудности в применении фундаментальных законов и теоретических знаний при решении технических профессионально-ориентированных задач (в подборе материалов деталей машин по критериям прочности и долговечности);
- математические расчеты выполнены логично, грамотно и полно;
- не испытывают затруднений в анализе и систематизации результатов технических расчетов;
- окончательное оформление результатов технических расчетов полностью отвечает требованиям ГОСТов.
По результатам исследования прослеживается динамика формирования уровней умения (высокого, среднего и низкого) применять ранее полученные знания в решении профессионально-ориентированных технических задач у студентов контрольных и экспериментальных групп на этапе изучения дисциплин горного направления, которая иллюстрируется следующими графиками (см.: рисунок 1, 2, 3).
5------------------------------------
О І і ■ і к
тм см пм тмм
Рисунок 1 - Динамика формирования высокого уровня умения применять ранее полученные знания в решении профессионально-ориентированных технических задач студентов контрольной - КГ и экспериментальной - ЭГ групп на этапе изучения дисциплин направления
(ТМ - теоретическая механика, СМ - сопротивление материалов,
ПМ - прикладная механика, ТММ - теория механизмов и машин)
20
10
О ---------1-------■--------1-------1
ТМ СМ пм тмм
Рисунок 2 - Динамика формирования среднего уровня умения применять ранее полученные знания в решении профессионально-ориентированных технических задач студентов контрольной - КГ и экспериментальной - ЭГ групп на этапе изучения дисциплин направления
(ТМ - теоретическая механика, СМ - сопротивление материалов,
ПМ - прикладная механика, ТММ - теория механизмов и машин)
тм см пм тмм
Рисунок 3 - Динамика формирования низкого уровня умения применять ранее полученные знания в решении профессионально-ориентированных технических задач студентов контрольной - КГ и экспериментальной - ЭГ групп на этапе изучения дисциплин направления
(ТМ - теоретическая механика, СМ - сопротивление материалов,
ПМ - прикладная механика, ТММ - теория механизмов и машин)
Методом случайного отбора из числа студентов, изучающих дисциплины направления была произведена выборка студентов объемом 40 чел. в контрольную группу и 40 чел. - в экспериментальную группу. В соответствии с разработанными критериями оценки умения применять ранее полученные знания в решении профессионально-ориентированных технических задач каждый студент по результатам оценки выполнения расчетно-графических работ мог попасть в одну из трех категорий: высокий, средний и низкий уровни (см.: таблица 1).
Результаты оценки выполнения расчетно-графических работ двумя выборками студентов используем для проверки гипотезы Вилкоксона-Манна-Уинтни [13] о том, что: в контрольных и экспериментальных группах отсутствуют различия в уровне сформированности умения применять ранее полученные знания в решении профессионально-ориентированных технических задач, а значит, их знания не систематизированы и не структурированы и примененные в учебном процессе организационно-педагогические условия неэффективны (таблица 1).
Таблица 1 - Результаты оценки выполнения расчетно-графических работ двумя выборками студентов____________________________________________
Уровень Количество студентов, обладающих сформированными умениями применять ранее полученные знания в решении профессионально-ориентированных технических задач
Контрольная группа (40 чел.) Экспериментальная группа (40 чел.)
Высокий 7 16
Средний 19 20
Низкий 14 4
Выборки студентов случайные и независимые, измеряемое свойство (умение применять ранее полученные знания в решении профессионально-ориентированных технических задач) имеет непрерывное распределение и измеренное по шкале порядка, имеющей три категории: высокий, средний и низкий уровни сформированности умений применять ранее полученные знания в решении профессионально-ориентированных технических задач по окончанию этапа изучения дисциплин горного направления. Таким образом, в данном случае выполнены все допущения критерия Вилкоксона-Манна-Уинтни, позволяющего проверить сформулированную нами гипотезу.
Результаты педагогического эксперимента свидетельствуют о том, что уровни сформированности умения применять ранее полученные знания в решении профессиональноориентированных технических задач у студентов технических специальностей на этапе изучения дисциплин горного направления контрольных и экспериментальных групп различаются с достоверностью 95 %. Это значит, что их знания систематизированы и хорошо структурированы, а примененные в учебном процессе организационно-педагогические условия оказались высокоэффективными в подготовке будущих специалистов к профессиональной деятельности на основе компетентностного подхода.
Педагогический эксперимент показал целесообразность и эффективность внедрения в учебный процесс выявленной совокупности педагогических условий подготовки студентов к профессиональной деятельности, при которых будущий специалист приобретает элементы профессиональных компетенций. Их эффективность выражается уровнем сформированности умений применять ранее полученные знания в решении профессионально-ориентированных технических задач, являющиеся компонентами (элементами-комплексами) ключевых компетенций - межкуль-турных и межотраслевых знаний, умений и способностей, необходимых для адаптации и продуктивной деятельности специалистов в различных профессиональных сообществах.
Ссылки:
1. Усова А.В., Бобров А.А. Формирование у учащихся умения самостоятельно проводить наблюдения и опыты. Челябинск, 1983. 93 с.
2. Советский энциклопедический словарь / под ред. А.М. Прохорова. М., 1986. 1600 с.
3. Сычкова Н.В. Исследовательская подготовка студентов университета. Магнитогорск, 2002. 223 с.
4. Бабанский Ю.К. Рациональная организация учебной деятельности. М., 1981. 95 с.
5. Беспалько В.П. Слагаемые педагогической технологии. М., 1981. 95 с.
6. Некипелова Г.И. Дидактические условия формирования у студентов умения самостоятельно работать с учебной и научной литературой: автореф. дис. ... канд. пед. наук. Челябинск, 1985. 183 с.
7. Беспалько В.П. Указ. соч.
8. Усова А.В. Формирование в учащихся общих учебно-познавательных умений в процессе изучения предметов естественного цикла. Челябинск, 1997. 30 с.
9. Некипелова Г.И. Указ. соч.
10. Шульгина Т.А. Формирование самостоятельной творческой деятельности у студентов педвузов: автореф. дис. ... канд. пед. наук. Челябинск, 1998. 22 с.
11. Сычкова Н.В. Указ. соч.
12. Яковлева Н.М. Формирование исследовательских умений у студентов педагогического вуза: автореф. дис. ... канд. пед. наук. Челябинск, 1977. 18 с.
13. Грабарь М.И., Краснянская К.А. Применение математической статистики в педагогических исследованиях: непараметрические методы. М., 1977. 136 с.
