Научная статья на тему 'ПРОЕКТНОЕ ОБУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЕ ПОТЕНЦИАЛА МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫХ СВЯЗЕЙ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОБУЧЕНИЯ КУРСАНТОВ'

ПРОЕКТНОЕ ОБУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЕ ПОТЕНЦИАЛА МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫХ СВЯЗЕЙ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОБУЧЕНИЯ КУРСАНТОВ Текст научной статьи по специальности «Науки об образовании»

CC BY
75
13
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПРОЕКТНОЕ ОБУЧЕНИЕ / КОГНИТИВНОЕ ОБУЧЕНИЕ / ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ / МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ВЗАИМОСВЯЗ / PROJECT-BASED TEACHING / INTEGRATIVE-CONTEXTUAL TEACHING / COGNITIVE TEACHING / INFORMATION DIGITAL TECHNOLOGIES / INTERDISCIPLINARY INTERCONNECTION

Аннотация научной статьи по наукам об образовании, автор научной работы — Садаков Виктор Александрович, Варминская Наталья Ивановна, Осипов Константин Николаевич

В статье приводятся результаты исследования влияния потенциала междисциплинарных связей, построенных на основе органического единства изучаемых инженерных дисциплин, на эффективность развития соответствующих компетенций у курсантов младших курсов ЧВВМУ имени П. С. Нахимова.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам об образовании , автор научной работы — Садаков Виктор Александрович, Варминская Наталья Ивановна, Осипов Константин Николаевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

PROJECT-BASED TRAINING IMPACT OF THE POTENTIAL OF INTERDISCIPLINARY CONNECTIONS ON THE EFFECTIVENESS OF TRAINING CADETS

The article presents the research results of the influence of the interdisciplinary in-terconnections potential on the efficiency of the engineering competencies development in the Black Sea Higher Naval School named after P. S. Nakhimov. Interdisciplinary connections are built on the basis of the logical unity of the studied engineering disciplines.

Текст научной работы на тему «ПРОЕКТНОЕ ОБУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЕ ПОТЕНЦИАЛА МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫХ СВЯЗЕЙ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОБУЧЕНИЯ КУРСАНТОВ»

В.А. САДАКОВ, Н.И. ВАРМИНСКАЯ, К.Н. ОСИПОВ

V.A. SADAKOV, N.I. VARMINSKAYA, K.N. OSIPOV

ПРОЕКТНОЕ ОБУЧЕНИЕ

PROJECT-BASED TRAINING

ВЛИЯНИЕ ПОТЕНЦИАЛА МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫХ СВЯЗЕЙ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОБУЧЕНИЯ КУРСАНТОВ

IMPACT OF THE POTENTIAL OF INTERDISCIPLINARY CONNECTIONS ON THE EFFECTIVENESS OF TRAINING CADETS

Сведения об авторах: Садаков Виктор Александрович - заместитель начальника ЧВВМУ имени П. С. Нахимова по учебной и научной работе, капитан 1 ранга, кандидат технических наук, доцент (г. Севастополь);

Варминская Наталья Ивановна - заведующая кафедрой физики и общетехнических дисциплин ЧВВМУ имени П.С. Нахимова, кандидат технических наук, доцент (г. Севастополь);

Осипов Константин Николаевич - доцент кафедры физики и общетехнических дисциплин ЧВВМУ имени П.С. Нахимова, кандидат технических наук, доцент (г. Севастополь).

Аннотация. В статье приводятся результаты исследования влияния потенциала междисциплинарных связей, построенных на основе органического единства изучаемых инженерных дисциплин, на эффективность развития соответствующих компетенций у курсантов младших курсов ЧВВМУ имени П. С. Нахимова.

Ключевые слова: проектное обучение, когнитивное обучение, информационные технологии, междисциплинарные взаимосвязи.

Information about the authors: Viktor Sadakov - Deputy Chief of the Black Sea Higher Naval School named after P. S. Nakhimov on Academic and Scientific Work, Cand. Sc. (Tech.), Associate Professor (Sevastopol);

Natalia Varminskaya - Chief of the Physics and General Engineering Disciplines Department of the Black Sea Higher Naval School named after P.S. Nakhimov, Cand. Sc. (Tech.), Associate Professor (Sevastopol);

Konstantin Osipov - Associate Professor of the Physics and General Engineering Disciplines Department of the Black Sea Higher Naval School named after P.S. Nakhimov, Cand. Sc. (Tech.), Associate Professor ( Sevastopol).

Summary. The article presents the research results of the influence of the interdisciplinary interconnections potential on the efficiency of the engineering competencies development in the Black Sea Higher Naval School named after P.S. Nakhimov. Interdisciplinary connections are built on the basis of the logical unity of the studied engineering disciplines.

Keywords: project-based teaching, integrative-contextual teaching, cognitive teaching, information digital technologies, interdisciplinary interconnection.

Мы живем в век информации, щее время информация в одном лучаемым человеком за всю жизнь

бурного развития науки, еженедельном номере газеты по в XVШ веке. По оценкам экспертов

техники и технологий. В настоя- объему соответствует знаниям, по- объем научно-технической инфор-

мации в мире удваивается каждые два года, а это значит, что у обучающегося вуза, поступившего на первый курс, к концу третьего курса половина полученной информации устареет, а после выпуска ему придется работать с новыми, ему не известными знаниями и технологиями. По объективным причинам научиться всему и сразу за время обучения невозможно.

Так каким же образом в таком случае формировать квалифицированного специалиста в вузе? Ведь ему необходимы новые знания, чтобы понимать происходящее в мире, новые навыки, чтобы уметь использовать знания, новый аналитический аппарат, чтобы уметь анализировать, новые коммуникации, чтобы общаться и быть успешным. Естественно напрашивается выход - надо учить не столько и не только отдельным знаниям, сколько способам обращения со знаниями, навыкам их поиска, отбора, осмысления и применения в профессиональной деятельности. На сегодняшний день педагоги утратили свою монополию на передачу информации. Изложение содержания учебников не дает должного результата. В условиях широкой информатизации доступно разнообразное множество источников информации и поисковых систем, в том числе электронные образовательные системы и электронные учебные пособия. Для того чтобы обучающиеся умели самостоятельно ставить задачи и находить их решения, им нужны определенные навыки. В первую очередь это умение правильно отбирать информационные источники и оценивать полученные результаты. Только так они смогут справиться с огромным спектром ресурсов как в период обучения, так и в профессиональной деятельности.

Каждый вуз находится в постоянном поиске эффективных методов обучения, таких, которые обеспечат конкурентоспособных выпускников. Очевидно, что от высших учебных заведений требу-

ются создание и реализация принципиально новых педагогических моделей формирования знаний и умений будущих специалистов. Особую актуальность последнее приобретает в связи с реализацией компетентностного подхода в системе высшего образования.

Опыт, полученный в ходе реализации основных образовательных программ высшего военного образования и проведения инновационных педагогических экспериментов в Черноморском высшем военно-морском училище имени П.С. Нахимова, позволил сделать вывод, что существующая модель интегративно-контекстного обучения с позиций компетентностного подхода может и должна получить дальнейшее развитие с учетом следующих положений. Во-первых, путем целенаправленного усиления связей, построенных на основе органического единства изучаемых дисциплин, т.е. связей конкретной дисциплины с другими, в том числе «удаленными» от нее. Во-вторых, объединением интегративно-кон-текстной модели обучения с набирающей популярность в зарубежных и отечественных системах образования моделью проектного обучения, позволяющей, при необходимости, достаточно тесно сопрягать отдельные дисциплины для формирования «комплексных», многофункциональных знаний и, как следствие, соответствующих компетенций обучающихся. В-третьих, одновременным и широким внедрением в образовательный процесс современных интеллектуальных информационных технологий.

Реализация данных новаций при условии обеспечения междисциплинарного взаимодействия позволит не только расширить образовательное пространство, но и создаст своего рода виртуальную учебно-исследовательскую и информационно-образовательную среду, в которой курсанты, многократно применяя знания, полученные в ходе изучения каждой отдельной дисциплины, более эффективно

разовьют умения применять приобретенные знания и в будущей профессиональной деятельности. Внедрение указанных подходов позволит существенно повысить эффективность обучения в вузе и, как результат, подготовить высококвалифицированных выпускников - специалистов, способных решать сложные научно-технические задачи в области обороны.

С целью выявления наиболее значимых междисциплинарных связей внутри общеинженерного цикла дисциплин, оценки влияния этих связей на эффективность обучения, описания и дальнейшего внедрения модели междисциплинарного взаимодействия в учебный процесс, в Черноморском высшем военно-морском училище имени П.С. Нахимова проведен многоэтапный педагогический эксперимент в ходе теоретического и практического обучения курсантов II курса одной из военных специальностей высшего образования.

Анализ результатов констатирующего этапа эксперимента, представленный в виде диаграмм рассеивания (см. рис. 1) и гистограмм распределения оценок (см. рис. 2), характеризующих успеваемость в контрольной и параллельных группах по стобалльной шкале, показал явно выраженную асимметрию оценочных значений закона распределения в сторону низких баллов. Такая закономерность объясняется недостатками школьной подготовки обучающихся по таким предметам, как «Информатика», «Черчение», «Математика», «Физика». В свою очередь, численный корреляционный анализ рассматриваемых диаграмм позволил выдвинуть предположение о существовании междисциплинарной взаимосвязи изучаемых дисциплин. Например, для таких дисциплин, как «Высшая математика», «Механика», «Физика», коэффициент взаимной корреляции Пирсона в экспериментальных группах варьировался от 0,3 до 0,475.

Рис. 1. Диаграммы рассеивания, характеризующие отсутствие корреляционной зависимости между различными дисциплинами до внедрения предлагаемой технологии

Рис. 2. Гистограммы, характеризующие распределение успеваемости в ходе промежуточной аттестации по дисциплинам по результатам констатирующего эксперимента

Обучающая часть эксперимента базировалась на принципах проектного обучения с учетом междисциплинарных связей. Проектное обучение достигалось итерационным способом, предполагающим детерминированную зависимость каждого текущего результата от предыдущего шага. Начальные условия проекта содержались в индивидуальном задании на проектирование детали заданной геометрической формы с последующим определением ее механических и прочностных характеристик расчетным и экспериментальным путем. В завершение выполнялось сопоставление теоретических и экспериментальных исследований; некоторые итерационные шаги разрешались в рамках отдельных дисциплин, другие - несколькими дисциплинами совместно. Так, например, в ходе изучения программы дисциплины «Начертательная геометрия и компьютерная

графика» курсантами решались задачи твердотельного численно-геометрического 3D-моделирования, используя отечественные информационные технологии, построенные на базе программного комплекса КОМПАС VI. В рамках изучения дисциплины «Материаловедение и технология конструкционных материалов» курсантами подбирались материалы, исходя из требуемых механических и физико-химических свойств будущей детали, а также исходя из возможностей технологии твердотельного объемного прототипирования, используемой впоследствии для изготовления детали.

В ходе изучения дисциплины «Механика» в разделе «Сопротивление материалов» формировались навыки выполнения инженерных расчетов на прочность, жесткость и устойчивость, предполагающие построение расчетных схем упруго деформируемых объектов

с последующим определением возникающих в них напряжений и деформаций. Реализация данного этапа была сопряжена с использованием уже приобретенных умений 3D-моделирования и знаний о свойствах материалов.

В качестве первоначальной модели использовалась деталь (см. рис. 3) цилиндрической формы постоянного поперечного сечения - образец для испытания на прочность при растяжении-сжатии. Согласно принципу систематичности и последовательности сначала предполагалось выполнение расчетов на прочность вручную, затем - компьютерный анализ в соответствующей системе твердотельного моделирования, после чего следовала практическая натурная реализация эксперимента - испытание образца на разрыв с помощью разрывной испытательной машины (см. фото 2). Контроль результатов, полученных курсанта-

Фото 1. Работа курсантов с системой твердотельного прототипирования под руководством доцента кафедры физики и общетехнических дисциплин кандидата технических наук, доцента К.Н. Осипова

ми в ходе теоретического анализа, реализовывался ими в ходе натурных экспериментов. В заключение курсантам требовалось проанализировать полученные на всех этапах результаты и сделать выводы.

Реальное испытание расчетного образца на разрыв продиктовано необходимостью наглядного закрепления изученного материала и формирования прочной связи теории с практикой, основанной на широко известном факте о том, что органы зрения несут в мозг почти в 5 раз больше информации, чем органы слуха, и почти в 13 раз больше, чем тактильные органы.

Изготовление моделируемых объектов производилось с использованием 3D-принтера (см. фото 1) и последующим их натурным испытанием на прочность (см. фото 2) с определением физико-механических свойств модели. Реализация расчетных моделей на 3Б-принтере определила дополнительные требования к их расчету и качеству компьютерного моделирования. В случае ошибок в расчетах и компьютерных моделях натурный эксперимент может это показать. Следует отметить, что на этом этапе требовательность и ответственность

Рис. 3. Пример проектируемой детали

курсантов при выполнении всех видов расчетов значительно возросли. Кроме этого, в рамках предлагаемой модели междисциплинарного взаимодействия обучающиеся получили дополнительные умения 3Б-печати объектов.

В разделе «Детали машин» дисциплины «Механика» ранее рассчитанные модели рассматривались в качестве сборочных единиц в составе более сложных конструкций военного назначения.

На примерах изготовления и исследования несложных моделей показано, что в течение первых двух курсов обучения с привлечением общеинженерных дисциплин и специализированного оборудования возможна реализация задач проектного обучения. Проектное обучение позволяет улучшить качество формирования требуемых компетенций у обучающихся через углубленное понимание физических процессов, явлений и механических свойств изучаемых объектов, а также повысить успеваемость по дисциплинам,как задействованным в эксперименте, так и по смежным, например, физике и высшей математике. Гистограм-

мы, характеризующие распределение успеваемости обучающихся в ходе промежуточной аттестации (см. рис. 4), и диаграммы рассеивания (см. рис. 5) иллюстрируют значительное усиление взаимосвязи между исследуемыми дисциплинами и улучшение успеваемости по итогам эксперимента.

Примечательно, что среднее положительное приращение успеваемости выявлено также по дисциплинам, изначально не включенным в эксперимент, например, таким, как «Физика» и «Высшая математика». Последнее можно рассматривать как косвенное доказательство существования междисциплинарных зависимостей не только между «близкими» по смысловой нагрузке дисциплинами, но и между так называемыми «удаленными» дисциплинами. По мнению авторов, положительное приращение успеваемости связано с ростом общей заинтересованности курсантов в процессе обучения, осознанием (на примере участия в описываемом эксперименте) того, что все полученные ими знания могут пригодиться в дальнейшем обучении и профессиональной де-

ятельности. Следовательно, в случае продолжения эксперимента в дальнейшем необходимо обратить внимание и на другие «удаленные» дисциплины с целью выявления междисциплинарных связей.

На заключительных стадиях проведения эксперимента у курсантов отмечался интенсивно возрастающий интерес к практической реализации созданных ими теоретических моделей, что значительно повлияло на мотивацию и вовлеченность в учебный процесс и наглядно проиллюстрировало полезность и, главное, применимость приобретаемых компетенций. То есть собственная познавательная активность курсантов и их заинтересованность в обучении являются важным фактором обучаемости и оказывают значительное влияние на глубину и прочность знаний.

В результате эксперимента установлено, что процесс обучения, состоящий из отдельных, но взаимосвязанных этапов, реализуется более эффективно в сравнении с классическим подходом (не учитывающим междисциплинарное взаимодействие), особенно в условиях, когда временные интервалы между теоретическими и практическими этапами минимальны, а полученные знания постоянно применяются в смежных дисциплинах.

Результаты показали, что введение корректирующих действий в ходе обучающей части эксперимента, выраженных в использовании проектного подхода обучения на основе междисциплинарного взаимодействия, систематическом повторении полученных знаний в рамках разных дисциплин, совместном применении в учебном процессе современных информационных технологий, цифрового проектирования и численно-геометрического твердотельного прототипирования, позволило на 12% повысить эффективность обучения, мотивацию курсантов и их вовлеченность в учебный процесс. Особенно важен рост такого пока-

зателя, как восприятие учебного материала (в среднем около 28%), так как это основной начальный фактор формирования знания у обучающегося, который при достаточной систематичности повторения и самостоятельного осознанного применения как раз и приводит к прочным долгосрочным знаниям.

Анализ законов распределения показателей успеваемости, представленный диаграммами рассеивания, а также гистограммами распределения оценок (баллов) в ходе аттестации, представленными на рис. 4 и 5, показал, с точки зрения классического корреляционного анализа, наличие сформированной статистически устойчивой взаимосвязи между различными общеобразовательными дисциплинами. Сравнительный анализ диаграмм рассеивания, представленных на рис. 1 и 5, показывает, что после проведения эксперимента наблюдается увеличение корреляционных зависимостей, характеризующих усиление междисциплинарных взаимосвязей в контрольной группе. Совместное рассмотрение гистограмм распределения успеваемости в кон-

трольной группе (см. рис. 2 и 4) показывает устойчивое смещение в сторону более высоких оценок, т.е. наблюдается улучшение успеваемости по всем дисциплинам, участвовавшим в эксперименте.

Приближение закона распределения успеваемости к нормальному (см. рис. 4), свидетельствует о появившейся в контрольной группе системности обучения за счет заинтересованности в конечном результате, когда каждый курсант получает в среднем стабильные оценки по результатам оценивания в каждой контрольной точке и планомерно работает в течение семестра, эффективно используя свои возможности. Нацеленность на конечный результат (в данном случае - это натурный эксперимент, результат которого сразу отразит правильность работы курсанта в течение всего семестра) повлекла за собой ответственную работу курсантов на каждом ее этапе, начиная от расчетной модели и компьютерного моделирования до практической реализации модели и ее экспериментального исследования на разрывной машине.

Все вышеперечисленное позволяет подтвердить возможность

Фото 2. Работа курсантов при выполнении испытания детали на прочность под руководством заведующей кафедрой

физики и общетехнических дисциплин кандидата технических наук, доцента Н.И. Варминской

Рис. 4. Гистограммы, характеризующие распределение успеваемости в ходе промежуточной аттестации по дисциплинам по результатам эксперимента (в контрольной группе)

Рис. 5. Диаграммы рассеивания, характеризующие усиление междисциплинарных взаимосвязей по результатам проведения эксперимента (в контрольной группе)

использования проектного обучения с учетом междисциплинарного взаимодействия и широкого применения современных интеллектуальных информационных технологий для прочного усвоения учебного материала и качественного формирования междисциплинарных компетенций.

Выводы. В результате проведения педагогического эксперимента выявлены взаимные междисциплинарные связи среди учебных дисциплин общеинженерного цикла, таких, как «Начертательная геометрия и компьютерная графика», «Материаловедение и технология конструкционных материалов», «Механика» (разделы «Сопротивление материалов» и «Детали машин»), а также их влияние на «удаленные» дисциплины - «Высшая математика» и «Физика».

На примере взаимного, «связанного» изучения указанных дисциплин показана возможность применения положений проектного обучения, потенциала междисциплинарных связей с одновременным использованием современных информационных технологий для улучшения усвоения учебного материала, формирования комплексных знаний и, как следствие, общеинженерных компетенций. Целенаправленное усиление междисциплинарного взаимодействия позволило повысить успеваемость курсантов по результатам промежуточной аттестации.

Полученный в ходе исследования результат подтвердил, что реализация интегрально-когнитивной модели обучения совместно с методом междисциплинарного взаимодействия в рамках проектного обучения на базе современных

информационных технологий позволяет повысить эффективность учебного процесса.

ЛИТЕРАТУРА

1. Вербицкий, А. Контекстное обучение в компетентностном подходе / А. Вербицкий // Высшее образование в России, 2006. № 11. С. 39-46.

2. Бершадская, Е.А., Бер-шадский, М. Е. Когнитивные технологии в образовании / Е.А. Бершадская, М.Е. Бер-шадский // Сер. Вестник СВФУ, 2016. № 3 (03). С. 5-11.

3. Шершнева, В. А. Междисциплинарная интеграция и компетентностный подход / В.А. Шершнева // Альманах современной науки и образования, 2008. № 10 (17): в 2-х ч. Ч. I. С. 201-202.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.