CC BY
53
УДК 371.32
Guzanov B.N., Subacheva A.A. DESIGN OF THE DIDACTIC SUPPLYING OF PROFESSIONAL TRAINING OF CADETS OF THE SPECIAL TECHNICAL UNIVERSITY ON THE BASIS OF COMPUTER SIMULATION TECHNOLOGY. In this paper, based on the technology of computer simulation designed didactic support for the study of special subjects. It is shown that the introduction of this educational technology has increased the quality of training by building on a higher level of professional competence relevant.
Key words: didactic support, computer modeling, professional competence, training quality, specialist of fire safety.
Б.Н. Гузанов, зав. каф. РГППУ, г. Екатеринбург;
А.А. Субачева, преп. УрИ ГПС МЧС России, г. Екатеринбург, Е-mail:guzanov@rsvpu.ru
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДИДАКТИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ КУРСАНТОВ СПЕЦИАЛЬНОГО
ТЕХНИЧЕСКОГО ВУЗА НА ОСНОВЕ ТЕХНОЛОГИЙ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
В данной статье на основе технологий компьютерного моделирования спроектировано дидактическое сопровождение при изучении специальных профессиональных дисциплин. Показано, что внедрение подобной педагогической технологии привело к повышению качества подготовки за счет формирования на более высоком уровне профессионально значимых компетенций.
Ключевые слова: дидактическое сопровождение, компьютерное моделирование, профессиональные компетенции, качество профессиональной подготовки, специалист пожарной безопасности.
В последние годы наметился существенный прогресс в проведении технического перевооружения материальной базы промышленности и других средств производства на основе широкого внедрения для практического использования новейших достижений науки и техники, что потребовало от высшей школы принципиального пересмотра содержания и технологий инженерного образования. Динамика подобных преобразований должна быть направлена на формирование соответственно запросам времени гармонично развитого специалиста с системным и современным инженерным мышлением, обладающего соответствующей компетентностью и профессиональной мобильностью. Для этого необходимо разрабатывать и внедрять в учебный процесс эффективные педагогические методики освоения профессионально значимых знаний, оптимизации технологий обучения и средств дидактического обеспечения дисциплин на основе соответствующего информационного сопровождения.
Подобные нововведения в наибольшей степени важны для учебных заведений, ведущих подготовку специалистов негражданских профессий, деятельность которых связана с инженерным обеспечением специальных технических средств и технологий в чрезвычайных, часто непредсказуемых, внешних ситуациях. Это обусловлено, главным образом тем, что от уровня способности и готовности подобных специалистов к инновационной самостоятельной инженерной деятельности во многом зависит степень защищенности жизненно значимых интересов общества от угроз техногенного либо антропогенного воздействия.
К подобным профессиям в полной мере относятся специалисты пожарной безопасности, общетехническая подготовка которых ограничивалась, как правило, рамками среднего профессионального образования. Относительно низкий уровень инженерной подготовки курсантов, абсолютно недопустимый в современных условиях, потребовал коренной перестройки учебного процесса в этих образовательных учреждениях. Так, в Екатеринбурге была проведена существенная реорганизация действующего там пожарно-технического училища и перевод его из статуса среднего (СПО) в высшее специализированное техническое учебное заведение (ВСТУЗ) -Уральский институт ГПС МЧС России. Для этого была спроектирована профессионально-ориентированная образовательная программа, в учебный план которой ввели новые специальные дисциплины, имеющие серьезную инженерную основу и специфическую направленность на пожарную деятель-
ность, что позволило выстроить отношения между конкретным знанием и его практическим применением. Одной из таких дисциплин, рабочая программа которой была разработана при участии авторов, является дисциплина «Прогнозирование опасных факторов пожара» (ПОФП).
Целью изучения дисциплины является овладение курсантами знаний в области прогнозирования развития пожара, формирование способностей на практике решать задачи пожарной безопасности на основе современных методов аналитического моделирования пожаров и принимать верные проектные и организационно-управленческие решения. Все это потребовало привлечь и адаптировать к изучаемым явлениям и закономерностям интегративный терминологический понятийный аппарат, который составлен на основе таких дисциплин как физика, химия, теория горения и взрыва, математика, физико-химические основы развития и тушения пожаров, и др.
Однако первоначальный опыт внедрения этой дисциплины в процесс подготовки инженеров пожарной безопасности выявил значительные трудности курсантов при освоении учебного материала. Как показало анкетирование, основные сложности были связаны с несоответствием дидактического обеспечения учебного процесса современным требованиям к уровню подготовки инженеров пожарной безопасности; «оторванностью» объекта исследования (пожара) от учебной деятельности, отсутствием возможности непосредственного изучения объекта в силу сложности, социальной опасности, больших материальных затрат на натурное изучение и т.д. В связи с этим, была разработана принципиально новая методика изучения дисциплины ПОФП с использованием современных форм, методов и приемов обучения, педагогическое проектирование которой осуществлялось в три этапа.
На первом этапе моделирования была разработана структурно-функциональная модель формирования специальных профессиональных компетенций (СПК) специалиста на основе использования в учебном процессе современных информационных технологий и созданных на их основе компьютерных имитационных моделей и систем (Рис. 1.).
Для более полной реализации учебно-методических и воспитательных задач по формированию СПК курсантов при изучении дисциплины ПОФП, на втором этапе было проведено проектирование компетентностно-ориентированного дидактического сопровождения дисциплины ПОФП, состоящее из четырех блоков:
Рис. 1. Структурно-функциональная модель формирования специальных профессиональных компетенций инженера пожарной безопасности
1) планово-нормативный блок - включает квалификационные требования к обучаемым после изучения дисциплины, структурно-логическую схему дисциплины, рабочую программу;
2) учебно-методический блок - включает методические рекомендации по решению задач и выполнению курсовой работы, лабораторный практикум, план-конспекты лекций, методические разработки практических и лабораторных занятий, кейс-задания;
3) ресурсный блок - включает программное обеспечение дисциплины, тестовую программу для контроля и оценки знаний учащихся, компьютеры, презентационное оборудование и др.;
4) оценочно-контролирующий блок - включает описание разработанной балльно-рейтинговой системы оценки знаний и умений курсантов, технологическую карту назначения баллов по дисциплине ПОФП, графики прохождения учебной дисциплины и контроля проведения учебных мероприятий и др. Все элементы компетентностно-ориентированного дидактического комплекса выполняют определенные функции и имеют единую основу - компьютерное моделирование, связывающее все формы и методы обучения, и являющееся инновационной технологией в разрабатываемом дидактическом комплексе.
В качестве третьего этапа педагогического проектирования - конструирования, был сформирован пакет учебно-методических и оценочно-контролирующих документов, определяющих конкретные операциональные действия участников образовательной деятельности. По сравнению с другими, этот комплекс документов редактируется наиболее часто (пример-
но раз в год) и отражает реакцию преподавателя на различные изменения, возникающие в процессе обучения: совершенствование методики преподавания дисциплины, обновление учебного материала в соответствии с новейшими достижениями науки и техники, корректировка критериев оценки знаний, умений и владений обучаемых.
Использование метода компьютерного моделирования для повышения эффективности образовательного процесса при изучении дисциплины ПОФП происходит на различных этапах и формах занятий: лекциях, практических и лабораторных занятиях, а также занятиях по выполнению и защите курсовой работы. Ведущая роль в наблюдении и анализе различных профессиональных ситуаций отводится лабораторным и практическим занятиям, являющимися связующим звеном между теоретическим обучением и будущей профессиональной деятельностью инженера пожарной безопасности. Лабораторные работы по дисциплине проводятся в форме традиционных работ со сдачей отчета и в форме лабораторно-практических работ (выполнения кейс-заданий) с использованием программ, моделирующих динамику опасных факторов пожара и позволяющих более осмысленно подходить к анализу пожарной опасности объекта и видеть все проблемы в комплексе.
Традиционные лабораторные работы предполагают самостоятельное проведение виртуального эксперимента с использованием исходных данных для моделирования, что позволяет не только правильно спроектировать системы противопожарной защиты на основе прогноза развития пожара на том или ином объекте, но и проанализировать уже происшедшие пожары и действия руководителя тушения пожара.
При выполнении кейс-заданий курсанты применяют компьютерные модели в качестве тренажеров для отработки практических умений и навыков в условиях, приближенных к реальным, для принятия самостоятельных организационно-управлен-ческих решений в процессе деловой игры. Кейс-задания специально разрабатываются в виде нестандартных профессиональных задач, решение которых требует от обучаемых ориентировки в информации по различным дисциплинам, навыков в области компьютерного моделирования, умений оценивать и корректировать собственную деятельность. Чаще всего в кейсах сознательно создаются напряженные психологические ситуации, характерные для профессиональной деятельности пожарных, что способствует выявлению различных несоответствий между знаниями, которыми обладает курсант и требованиями, которые предъявляются к нему при выполнении задания. При этом курсанты учатся принимать рациональные решения для достижения поставленных целей в условиях неопределенности, неполноты представляемой им информации, ограниченности временных и людских ресурсов.
Все сформированные теоретические знания и практические навыки решения профессиональных задач в области пожарной безопасности реализуется в виде владений при выполнении курсовой работы, в которой курсант в процессе комплексного прогнозирования, анализа и решения определенных прикладных и проектных задач совершенствует свои возможности использования компьютерных программ для самостоятельного моделирования динамики пожара во взаимосвязи всех физических процессов, сопутствующих горению. Для управления учебно-познавательной деятельностью курсантов был разработан оценочно-контролирующий блок, включающий график контроля учебной деятельности и проведения учебных мероприятий и балльно-рейтинговую систему контроля деятельности обучаемых. Ресурсный блок включает материально-техническое обеспечение разработанного дидактического комплекса: персональные компьютеры и презентационное оборудование; тестовую программу для контроля и оценки знаний учащихся АРМ «Тестирование 4.7» [1]; компьютер-
ные программы, моделирующие развитие пожаров в зданиях: КИС РТП (компьютерная имитационная система развития и тушения пожаров в зданиях) и INTMODEL [2].
Для оценки эффективности использования в образовательном процессе подготовки инженеров пожарной безопасности компетентностно-ориентированного дидактического сопровождения на основе технологий компьютерного моделирования была организована и проведена опытно-поисковая работа. Для этого, на начальном этапе, из общего потока курсантов были отобраны одна контрольная (КГ) и две экспериментальные группы (ЭГ-1 и ЭГ-2), с примерно одинаковыми показателями знаний, полученными при проведении входного контроля. Экспериментальные группы обучались в соответствии с разработанным компетентностно-ориентирован-ным дидактическим сопровождением, контрольная группа -
в традиционной форме, без применения имитационных систем. Для контроля достижений учащихся использовались различные методы диагностики: педагогическое наблюдение, анкетирование, тестирование, беседа, систематизация, анализ и обобщение результатов опытно-поисковой работы, статистические методы обработки полученных результатов.
В ходе опытно-поисковой работы проводился мониторинг сформированности СПК курсантов на нескольких этапах: 1) входной контроль сформированности СПК; 2) анализ отчетов и ответов на контрольные вопросы по выполненной лабораторной работе; 3) собеседование и анализ результатов выполнения кейс-заданий; 4) анализ курсовой работы курсанта, собеседование в ходе ее защиты и анализ выполнения экзаменационного теста (табл. 1.).
Таблица 1
Анализ динамики формирования специальных профессиональных компетенций в процессе обучения
Уровень сформированности специально-профессиональных компетенций (%)
ПК* * Э О ПТ* НИ* * О ЭНИА*
1 этап - входной контроль
КГ 23,5 25,6 28,6 26,5 20,1 24,8
ЭГ 1 23,7 27,4 27,3 24,8 18,6 23,6
ЭГ 2 26,4 26,2 27,7 27,6 22,4 25,7
2 этап - выполнение лабораторных работ
КГ 34,2 37,1 47,9 40,1 35,6 30,6
ЭГ 1 46,2 42,5 61,2 54,6 47,8 41,6
ЭГ 2 45,4 46,7 64,7 56,8 48,7 43,5
3 этап - выполнение кейс-заданий
КГ 43,4 41,2 52,4 46,3 43,3 39,6
ЭГ 1 63,4 53,4 70,3 68,9 68,3 58,7
ЭГ 2 67 56 71,3 72,4 71,1 58,5
4 этап - защита курсовой работы и анализ результатов сдачи экзаменационного теста
КГ 57,1 55,2 56,9 56,4 56,4 58,5
ЭГ 1 78,6 77,3 87,3 79,7 73,4 73,6
ЭГ 2 82,3 78,6 85,4 84,9 76,2 76,8
* где ПК - проектно-конструкторская компетенция; СЭ - сервисно-эксплуатационная; ПТ - производственно-технологическая; НИ - научно-исследовательская; ОУ - организационно-управленческая; ЭНИА - экспертная, надзорная и инспекционно-аудиторская.
Начальный уровень сформированности СПК определялся на основе анализа результатов выполнения курсантами специально подготовленного практического задания. Знаниевый компонент компетенций измерялся с помощью теста, состоящего из вопросов, соответствующих пороговому уровню сфор-мированности компетенций. Результаты входного контроля показали примерно одинаковый уровень подготовки курсантов всех трех групп. При этом принято, что уровень сформированности компетенций 50 % соответствует пороговому уровню, 70 % - продуктивному, 85 % - продвинутому. Результаты второго этапа контроля показали, что в целом, уровень сфор-мированности СПК в ЭГ-1 и ЭГ-2 выше, чем в КГ, и уже после проведения лабораторных работ приближается к пороговому уровню.
В процессе выполнения кейс- ^
заданий формирование компетен- о
ций в экспериментальных группах происходило также более эффектив- 2
но, чем в контрольной. Это подтвер- ^
ждается динамикой роста уровня Ц
сформированности СПК относитель- ф.
но результатов первого этапа конт- “
роля. В экспериментальных группах ^
уровень сформированности компе- о
тенций превышает пороговый, а по ^
ряду компетенций приближается к продуктивному, в то время как в контрольной группе средний уровень сформированности компетенций только приближается к пороговому.
Следует отметить, что устаревшее программное обеспечение, используемое в контрольной группе, не позволило реализовывать кейс-технологии, поэтому кейс-задания в этой группе были заменены традиционными лабораторными работами.
Четвертый, заключительный этап формирования компетенций включал защиту курсовой работы и анализ результатов сдачи экзаменационного теста. На данном этапе выявился устойчивый рост уровня сформированности СПК. Однако, в экспериментальных группах, динамика этого роста в среднем в два раза выше по сравнению с контрольной группой. В целом, по итогам изучения дисциплины, уровень сформи-
-КГ
-ЭГ-1
-ЭГ-2
1
2 3 4
этапы контроля
Рис. 2. Динамика развития производственнотехнологической компетенции
рованности компетенций в контрольной группе приблизился к продуктивному, в то время как в экспериментальных группах превысил продуктивный, а производственно-технологическая компетенция достигла продвинутого уровня.
На рисунке 2 в качестве примера показана динамика развития производственно-технологической компетенции, формирование которой в большей степени наблюдается при выполнении лабораторных работ. Это обусловлено тем, что именно на лабораторных работах курсанты в большей степени практиковались в построении компьютерных моделей зданий и сооружений и использовании математических моделей пожаров в соответствии с их областью применения, а при выполнении кейс-заданий и курсовой работы они занимались анализом готовых моделей.
Анализ результатов успеваемости
По полученным результатам прослеживается более выраженная динамика роста уровня сформированности СПК у курсантов экспериментальных групп, что полностью подтверждает правильность выбранного направления организации педагогического процесса. Специальные профессиональные компетенции будущего инженера можно считать сформированными, так как полученные данные превышают 70 % порог.
Результаты измерений других специальных профессиональных компетенций также говорят о повышении качества подготовки. Анализ общей успеваемости курсантов по дисциплине проводился по результатам итоговых оценок, которые показали, что количество слабоуспевающих курсантов в экспериментальных группах на 40 % ниже, чем в контрольной группе, тогда как доля успевающих более чем в 2 раза больше (Табл. 2).
Таблица 2
курсантов по дисциплине ПОФП
Группа Коли- чество чело- век Результаты успеваемости курсантов по дисциплине ПОФП Выборочное среднее Выборочная дисперсия Качественный показатель
«3» «4» «5»
Кол- во % Кол -во % Кол -во %
КГ 30 20 66,7 7 23,3 3 10 3,43 0,46 0,33
ЭГ -1 32 8 25 16 50 8 25 4 0,52 0,75
ЭГ-2 34 7 20,6 16 47 11 32,4 4,12 0,53 0,79
Для подтверждения гипотезы о различии уровня подготовки курсантов контрольной и экспериментальных групп был произведен расчет критерия Крамера-Уэлча на основе итоговых результатов:
T
КГ-ЭГ1 эмп.
T К
Vn • M • Y - х| V30 • 32 • |3,43 - 4|
^N • Д. + M • Dj ^30 • 0,52 + 32 • 0,46
,-ЭГ2 _ Vn • M • \y - X | _ V30 • 34 • |3,43 - 4,12|
" • Д + M • Dj ^30 • 0,53 + 34 • 0,46
„1ЭГ2 Vn • M • |Y - X I V32 • 34 • |4,12 - 4|
". ^N • Д. + M • Dj д/32 • 0,53 + 34 • 0,52
Библиографический список
= 3,19
= 3,89
= 0,66
Полученные значения критерия Крамера-Уэлча при сравнении контрольной группы с экспериментальными ТэКП-ЭГ1
т КГ - ЭГ 2
= 3,19 и 1 эмп. = 3,89 строго больше критического значения 1,96 (Тэмп >1,96). Это говорит о том, что достоверность различий сравниваемых выборок контрольной и экспериментальных групп после окончания эксперимента равна 95%. В то же время, критерий Крамера-Уэлча при сравнении
1-р ЭГ 1-ЭГ 2
экспериментальных групп 1 эмп. = 0, 66 показывает, что уро-
вень знаний у курсантов этих групп схож с достоверностью 95%.
Таким образом, результаты опытно-поисковой работы показали, что разработка и внедрение компетентностно-ориен-тированного информационно-дидактического сопровождения привели к повышению качества подготовки специалистов за счет формирования на более высоком уровне тех профессионально значимых компетенций, которые и определяют будущую профессиональную деятельность инженера пожарной безопасности.
1. Коснырева, И.Г. Применение компьютерного тестирования в образовательном процессе как итогового контроля знаний / И.Г. Косныре-ва, А.А. Субачева, С.В. Субачев. - Екатеринбург, 2008.
2. Субачев, С.В. Проблемы, перспективы и опыт использования имитационных мультимедийных технологий при изучении дисциплины «Прогнозирование опасных факторов пожара» / С.В. Субачев, А.А. Субачева. - Екатеринбург, 2008.
Bibliography
1. Kosnyreva I.G. The use of computer-based testing in the educational process as a final control of knowledge / I.G. Kosnyreva, A.A. Subacheva, S.V. Subachev. - Ekaterinburg, 2008.
2. Subachev S.V. Problems, prospects and experience of using multimedia simulations in the study of the discipline “Prediction of the fire hazards” / S.V. Subachev, AA Subacheva. - Ekaterinburg, 2008.
Статья поступила в редакцию 31.10.11
УДК 378:151.8
Kondratenko O.A. VIABILITY TRAINING OF UNIVERSITY STUDENT IN THE CONDITIONS OF EDUCATION HUMANIZATION. In the article the different approaches to the definition of the notion “viability” in psychology and pedagogy are analyze. At the same time university student's viability considered as a special case of human viability, and life-meaning search are the main component of viability and the main feature of students' age. Life-meaning problems decided by the means of confidential dialogue within the framework of humanistic paradigm of education, this decision associated with an establishment of pupil's personality viability.
Key words: human viability, student's viability, viability training, humanization of education, life-meaning problems, confidential dialogue.
