CC BY
28
В. Г. Шарафутдинова, А. И. Хамитова
РЕГИОНАЛЬНАЯ МАТЕРИАЛОВЕДЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА В ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ВУЗЕ
Ключевые слова: модель, профессиональная деятельность, материаловедческая подготовка, региональный компонент. model, modeling, vocational activities, training in materials
chemistry, local component, regional component.
Рассматривается построение модели материаловедческой подготовки инженера-механика на основе модели профессиональной деятельности. Выделяется региональный компонент, как отражение специфических видов деятельности специалистов на предприятиях региона.
Modeling the process of training mechanical engineers in materials chemistry, based on the model of vocational activities, is considered. The local (regional) component is emphasized as a reflection of the specialists ’ specific activities in local enterprises.
Модернизация системы образования предполагает и его регионализацию, что объективно связано с тенденцией усиления роли этнических процессов в социальной жизни, возрастанием социальной, культурной и экономической роли регионов, Это, в свою очередь, определяет приоритетную роль вузов региона в подготовке специалистов для предприятий своего региона. С одной стороны, регионализация образования связана с формированием в регионах собственной политики в области образования, определяемой, прежде всего, экономикой края и его историческими, национальными, культурными особенностями. С другой стороны, принцип регионализации предполагает определение национальнорегионального компонента (НРК) в содержании образования, не противоречащего федеральному компоненту Государственного образовательного стандарта. Закон «Об образовании» всего лишь обозначает наличие регионального компонента. Государственные образовательные стандарты практически по всем специальностям предусматривают 10% дополнительного времени на реализацию регионального компонента. Вузовская составляющая НРК формируется из дисциплин, устанавливаемых вузом, включая дисциплины по выбору студентов. Содержание этой составляющей должно соответствовать квалификационным характеристикам выпускников, дополнять содержание дисциплин, указанных в федеральной составляющей цикла ЕН [1]. Вузовский региональный компонент (определение НРК, способы включения в содержание дисциплин) по существу является не разработанным.
Целью настоящего исследования является определение регионального компонента по дисциплине «Материаловедение» для студентов механических специальностей по направлению 240800 «Энерго- и ресурсосбрегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии» и проектирование модели региональной материаловедче-ской подготовки. Основой данного исследования является разработка регионального компонента общехимической подготовки, приведенная в работе [2], в которой представлена процедура отбора регионального компонента содержания общехимической и химикотехнологической подготовки для средней профессиональной школы, предусматривающая интеграцию дисциплин по линии: химия - химическая технология - экология:
- анализ степени разработки проблемы регионализации в социологической, философской и экономической литературе и педагогическая интерпретация исследований в ней;
- анализ состояния общехимической и химико-технологической подготовки в образовательных учреждениях региона;
- анализ требований промышленных и агропромышленных предприятий, вузов региона к качеству химической и химико-технологической подготовки выпускников;
- педагогическая интерпретация социального заказа и выделение на этой основе региональных целей химической и химико-технологической подготовки учащихся;
- отбор содержания образования согласно выделенным целям, в соответствии с конструируемыми алгоритмическими процедурами.
В работе мы основываемся на принципе преемственности, понимаемом А.А. Кыве-рялгом в деятельностном отношении. Сущность такого подхода к проблеме преемственности в подготовке состоит в том, что вначале строится обобщенная модель трудовой деятельности, а затем на базе этой модели определяется оптимальная преемственность в содержании, формах и методах подготовки будущего специалиста [3].
Исследование основывается на методике проектирования модели подготовки по дисциплине, приведенной в работе [4] и проводимой в соответствии со следующей схемой: модель деятельности специалиста цель подготовки специалиста модель подготовки специалиста цель подготовки по конкретной дисциплине модель подготовки по дисциплине категории учебных целей конкретизация учебных целей.
В соответствии с приведенной схемой модель подготовки по дисциплине строится на основании модели специалиста. Нами использована модель инженера-механика, разработанная в [4] на основании квалификационных требований, предъявляемых к инженеру-механику на производстве, анкетирования специалистов на предприятиях РТ. Обращение к квалификационным требованиям специалиста инженера - механика обусловлено двумя обстоятельствами: квалификационные требования к бакалавру на химическом производстве не определены; виды деятельности, выполняемые бакалавром - выпускником химикотехнологического вуза на производстве не претерпевают особых изменений, за исключением исследовательской деятельности, которую будет, как предполагается, выполнять выпускник - магистр. В своей работе мы не исключали исследовательские виды деятельности, так как подготовка магистра базируется на подготовке бакалавра.
Данная модель деятельности инженера-механика определяет модель его профессиональной подготовки. Для определения модели профессиональной подготовки проводился перевод основных задач, видов деятельности, способов и средств решения проблем, используемых инженерами - механиками, в систему действий [4]. Учитывая то обстоятельство, что предметом профессиональной деятельности инженера-механика является оборудование, необходимым является его анализ. Типичное оборудование нефтехимических предприятий - это аппараты, сосуды, трубопроводы, различные механизмы, которые подвергаются воздействию, как внешней среды, так и реагентов и продуктов технологического процесса. Технические характеристики, конструктивные особенности, период эксплуатации оборудования, материалы, из которых изготовлены узлы и оборудование, зависят от параметров и условий реализации соответствующих процессов. С другой стороны, различные материалы (основа оборудования) проявляют различную устойчивость, а следовательно, и период эксплуатации, особенности износа, определяющиеся, прежде всего, их свойствами - физическими, химическими, механическими, которые в свою очередь зависят от состава и структуры. С этой точки зрения был осуществлен перевод профессиональных действий инженера-механика в действия, взаимосвязанные с физикохимическими свойствами материалов (табл. 1).
Далее виды действий инженера-механика, на основании задач деятельности взаимосвязанных с физико-химическими свойствами материалов переводились в модель подготовки по дисциплине, представляющую собой иерархию целей в соответствии с разработ-
ками Б. Блума в когнитивной области (табл. 2). Цели в когнитивной области имеют 6 уровней: знание; понимание; применение; анализ; синтез; оценка.
Таблица 1 - Виды действий инженера-механика, взаимосвязанные с физикохимическими свойствами материалов
Система действий Виды действий инженера-механика, взаимосвязанные с физико-химическими свойствами материалов
Действия по анализу и контролю условий работы, прочности узлов и оборудования. Действия по проверке оборудования производства на техническую точность, в установлении оптимальных режимов работы оборудования Действия по анализу прогрессивных методов ремонта узлов и оборудования, модернизации оборудования Действия по организации ремонтных работ, составлению соответствующей документации, монтажу, регулировки и наладки оборудования Действия по контролю и анализу физико-химических и механических свойств материалов, из которого изготовлено оборудование. Действия по установлению влияния физико-химических, механических параметров технологического процесса на свойства и структуру материалов, из которого изготовлено оборудование Действия по исследованию физических, химических, механических свойств и структуры материалов, из которых может быть изготовлено оборудование. Установление влияния физико-химических, механических параметров технологического процесса на долговечность материалов, из которых изготовлено оборудование
Таблица 2 - Обобщенные типы учебных целей
Основные категории Обобщенные типы учебных целей
1 2
Знание (запоминание и воспроизведение учебного материала) Понимание (интерпретация) Применение (умение использовать изученный материал в конкретных условиях и новых ситуациях) Анализ (вычленение частей целого, выявление взаимосвязи между ними, осознание принципов организации целого) Синтез (умение комбинировать Знать физические, химические, механические свойства материалов; способы исследования физических, химических и механических свойств материалов; параметры технологического процесса, влияющие на обозначенные свойства материалов; номенклатуру материалов, применяемых для изготовления оборудования нефтехимических производств Понимать принципы подбора материалов; влияние структуры, химического состава, технологических режимов обработки на работоспособность аппаратов и деталей Подбирать (выбирать) материалы для изготовления оборудования, соответствующие данным условиям протекания процессов; исследовать устойчивость материалов; подбирать соответствующий режим обработки материала Анализировать влияние параметров производственного процесса на свойства конструкционных материалов; анализировать свойства конструкционных материалов в различных физико-химических средах; обосновывать свойства материалов на основании представлений об их организации Прогнозировать свойства материалов на основании представлений об их структурной организации и химическом составе; обосновывать влияние
1 2
элементы так, чтобы получить целое, обладающее новизной) условий процесса на свойства материалов
Оценка (умение оценивать знание того или иного материала, исследовательских данных) Оценивать влияние условий протекания технологических процессов на долговечность материалов и оборудования в целом; выявлять возможность применения традиционных и перспективных новых материалов для изготовления оборудования нефтехимических производств
Далее выделялись специфические виды деятельности инженера-механика, обусловленные особенностями: сырья и материалов, используемых в регионе, технологиями очистки сырья; техникой, технологиями, применяемыми в регионе; особенностями продукции, выпускаемой предприятиями в регионе; особенностями применяемого оборудования; влиянием производства на экологические системы региона. Для специальности 240801 «Машины и аппараты химических производств» данные особенности определяют требования по обслуживанию оборудования (сосудов и аппаратов, их сборочных единиц и деталей, трубопроводов, резервуаров) в специфических для региона условиях. К специфическим для региона условиям применительно к оборудованию относятся особенности сырья (высокосернистая нефть), климатическая среда (температура окружающей среды), рабочая среда оборудования (бромсодержащая, хлорсодержащая, водородосодержащая, серусо-держащая), особенность оборудования (импортное).
На основании региональных особенностей производства выделялись виды деятельности инженера - механика, характерные для региона (табл. 3).
Таблица 3 - Специфические виды деятельности инженера-механика, обусловленные особенностями региона
Система действий на предприятиях региона Виды действий инженера-механика, взаимосвязанные с физико-химическими свойствами материалов
1 2
Действия по анализу и контролю условий работы, прочности узлов и оборудования, работающих в условиях региональных производств. Действия по контролю работоспособности оборудования, эксплуатируемого в климатических условиях региона. Действия по анализу и контролю условий работы импортного оборудования Действия по анализу прогрессивных Действия по контролю и анализу физико-химических, механических свойств материалов оборудования, подверженного воздействию рабочих сред технологических процессов, имеющих место на производствах региона: хлора, брома, серы, водорода, соляной, щавелевой, муравьиной кислот, аммиака, метанола, углеводородов. Действия по контролю эксплуатационных свойств материалов оборудования, расположенного на открытой площадке с (при - 47°С), с учетом средней температуры воздуха наиболее холодной пятидневки (- 340С). Действия по анализу эксплуатационных свойств материалов, из которого изготовлено импортное оборудование, действующее на предприятиях региона (сплавов на основе никеля, титана) Действия по исследованию физико-химических,
1 2
методов ремонта узлов и оборудования, работающих в условиях региональных производств. Действия по исследованию прогрессивных методов ремонта, эксплуатируемого на предприятиях региона, импортного оборудования механических свойств и структуры материалов оборудования, работающего в условиях региональных производств: сплавов инкаллой, хастеллой, супертерм, жаропрочных материалов труб, полученных центробежным литьем. Действия по исследованию прогрессивных методов взаимозаменяемости перечисленных материалов, из которых изготавливается оборудование
Действия по организации ремонтных работ, монтажу, регулировки и накладки оборудования, характерного для производств региона Действия, направленные на изменение структуры и свойств материалов оборудования и ориентированные на повышение долговечности и надежности узлов и механизмов: действия по азотированию, цементации, наплавке, защите от коррозии в вышеперечисленных агрессивных средах и климатических условиях региона
По нашему мнению, дисциплина «Материаловедение» представляется состоящей из 4 модулей: «Строение материалов», «Свойства материалов», «Способы обработки материалов», «Промышленные материалы». В каждый из этих модулей включается региональный компонент. Обобщенные типы учебных целей с учетом регионального компонента представлены в таблице 4.
Таблица 4 - Обобщенные категории учебных целей с учетом регионального компонента
Основные категории Обобщенные типы учебных целей
1 2
Строение материалов
Знание Понимание Применение Анализ Синтез Оценка Знать типы структур материалов; методы исследования структуры материалов; воспроизводить факты, понятия, законы, характеризующие строение различных материалов По диаграммам состояния определять состав и структуру сплавов (НРК: сплавов - основы оборудования производства стирола, изопрена, галобутил-каучука; сплавов импортного оборудования инколлой, хастеллой, супертерм); выявлять связь между строением материалов и их химическим составом Использовать законы, понятия для исследования строения материалов (НРК: материалов, стойких к действию температуры - 34°С и - 470С, бром-, хлор-, водород-, серусодержащих сред; материалов труб, изготовленных центробежным литьем) Обосновывать влияние условий работы (РНК: температура - 34°С и -470С, бром-, хлор-, водород-, серу-, аммиак-, кислоты содержащих сред) на структуру материалов; анализировать влияние химического состава материала (РНК: сплавов титана, никеля) на его строение Прогнозировать структуру материалов на основании представлений об их химическом составе; на основании фактов, теорий, понятий обосновывать способы исследования структуры материалов (РНК: сплавов никеля, титана) На основании фактов, понятий, теорий выявлять влияние химического состава и способа изготовления материала на его строение (РНК: особенностей сплавов титана и никеля, материалов изделий, изготовленных центробежным литьем)
1 2
Свойства материалов
Знание Понимание Применение Анализ Синтез Оценка Знать физические, химические, механические свойства материалов (РНК: материалов хладостойких до - 34°С и - 470С; стойких к действию брома, водорода, хлора, серы, аммиака и кислотных сред); методы определения, исследования и контроля перечисленных свойств (РНК: методы исследования материалов, используемые на предприятиях Республики Татарстан) Понимать методы, процедуры сравнения свойств материалов; использовать математический аппарат для описания свойств материалов; интерпретировать схемы, графики, рисунки, иллюстрирующие свойства материалов (РНК: сплавов титана и никеля) Использовать факты, понятия, законы для исследования свойств материалов; обосновывать методы контроля свойств материалов (РНК: сплавов титана и никеля; материалов изделий, изготовленных центробежным литьем) Анализировать результаты контроля свойств материалов (РНК: при низких температурах - 34°С и - 470С; в процессах с участием бром-, водород, хлор-, серу- , аммиак, кислоты содержащих сред) Прогнозировать изменение свойств материалов на основании представлений об их условиях эксплуатации, способе изготовления материала (РНК: при температурах -34°С и - 470С; в процессах с участием бром-, хлор-, водород-, серу-, аммиак, кислоты содержащих сред; материалов изделий, изготовленных центробежным литьем) На основании данных структурного анализа и физических испытаний образцов материалов оценивать возможности дальнейшей эксплуатации оборудования (РНК: при температурах -34°С и - 470С; в процессах с участием бром-, хлор-, водород-, серу-, аммиак, кислоты содержащих сред; материалов, изготовленных центробежным литьем)
Способы обработки материалов
Знание Понимание Применение Анализ Синтез Знать способы обработки материалов, из которых изготавливаются сосуды и аппараты химической промышленности (РНК: материалов оборудования производства стирола, галобутилкаучука, изопрена; материалов импортного оборудования (хастеллой, инколлой, супертерм); материалов изделий, изготовленных центробежным литьем) Понимать методы, процедуры назначения способов обработки для достижения заданных свойств материалов (РНК: необходимых свойств работы при температурах - 340С и - 470С, коррозионных средах) Разрабатывать и проектировать технологические режимы обработки материалов (РНК: материалов оборудования производства стирола, галобу-тилкаучука, изопрена; материалов импортного оборудования (хастеллой, инколлой, супертерм); материалов изделий, изготовленных центробежным литьем) Анализировать выбор режима обработки материалов на основании представлений об их составе, строении и свойствах (РНК: сплавов титана и никеля; материалов изделий, изготовленных центробежным литьем) На основании теорий, фактов, понятий, законов, описывающих состав, структуру и свойства материалов, обосновывать способ и режим обработки материалов (РНК: сплавов титана и никеля; материалов
1 2
импортного оборудования (хастеллой, инколлой, супертерм))
Оценка Оценивать влияние режимов обработки на надежность, износостойкость, прочность и долговечность материалов и оборудования (РНК: сплавов титана, никеля; материалов импортного оборудования (хастеллой, ин-коллой, супертерм))
Промышленные материалы
Знание Понимание Применение Анализ Синтез Оценка Знать необходимую справочную информацию о марках материалов, используемых при производстве оборудования химической промышленности; условия, влияющие на эксплуатацию оборудования; способы обеспечения работоспособности деталей (РНК: о марках материалов оборудования, устанавливаемого на открытых площадках и выдерживающих среднюю температуру воздуха наиболее холодной пятидневки в данном регионе (-34°С); применяемого для изготовления сосудов и аппаратов при производстве стирола, изопрена, галобутилкаучука; импортных материалов (хастеллой, инколлой, супертерм); используемых для производства труб центробежным литьем) Понимать принципы построения номенклатуры промышленных материалов; возможность варьирования условий, в которых осуществляется эксплуатация оборудования (РНК: принципы построения номенклатуры импортных материалов) Уметь находить необходимую информацию в справочной и технической литературе (ГОСТ, ОСТ); подбирать марку материала (оптимального для данных условий эксплуатации) (РНК: в условиях низких температур и коррозионных сред) Анализировать условия эксплуатации оборудования, анализировать условия подбора марки материала (РНК: учитывать влияние низких температур и коррозионных сред; подбирать марки импортных материалов) Прогнозировать возможность использования новых конструкционных материалов (РНК: в производствах стирола, изопрена, галобутилкаучука и др.) Оценивать влияние условий эксплуатации на надежность и долговечность материалов и оборудования в целом (РНК: с учетом региональных условий эксплуатации)
Обобщенные категории учебных целей представляют собой модель региональной материаловедческой подготовки, осуществляемой в химико-технологическом вузе.
В общем виде определение региональной материаловедческой подготовки может быть выражено следующей схемой: построение модели деятельности специалиста^ определение цели подготовки специалиста выделение системы действий определение специфической для данного региона системы действий определение целей региональной подготовки региональная модель подготовки специалиста цель подготовки по дисциплине региональная модель подготовки по дисциплине категории учебных целей конкретизация учебных целей.
Виды деятельности инженера- механика на химико-технологическом производстве и специфические виды деятельности преемственно взаимосвязаны, следовательно, в реализации НРК в процессе региональной материаловедческой подготовки ведущее место отводится принципу преемственности. Мы основываемся на разработках М.Е. Дуранова и П.А. Михайлова, касающихся принципа преемственности [5] в процессе изучения дисцип-
лины. Для региональной материаловедческой подготовки, в которой региональный компонент изучается совместно с федеральным, принцип преемственности для преподавателя означает использование:
- общих методов и приемов мыслительной и предметной деятельности;
- установлении связи между ранее усвоенными и вновь усваиваемыми приемами теоретической и практической деятельности;
- определении сквозных (общих) алгоритмов решения познавательных задач;
- рассмотрении отношения регионального компонента к базовому как частного к общему;
- рассмотрении федерального компонента как системообразующего.
Использование деятельностного подхода и разработанная таксономия целей (как
отражение запланированного результата) региональной материаловедческой подготовки позволяет разработать и систему контроля за результатом подготовки.
Литература
1. Сенашенко, В. Естественнонаучное образование в высшей школе / В. Сенашенко, Н. Сенаторова // Высшее образование в России. - 2001. - № 2. - С. 3-9.
2. Курамшин, И.Я. Регионализация общехимической подготовки / И.Я. Курамшин, Л.А. Казанцева // Специалист. - 1995. - № 7. - С. 24-27.
3. Кыверялг, А.А. Преемственность трудового и профессионально-технического обучения / А.А. Кыверялг, Х.Я. Пурье // Преемственность в трудовом обучении в школе и профессионально-технической подготовке в средних ПТУ: сб. науч. тр.: под. ред. А.А. Кыверялга. - М., 1980. -
С. 3-28.
4. Хамитова, А.И. Довузовская допрофессиональная общехимическая подготовка в образовательном комплексе технологического университета / А.И. Хамитова, И.Я. Курамшин. - Казань: Школа, 2004. - 212 с.
5. Дуранов, М.Е. Педагогический подход к преемственному обучению как системе / М.Е. Дуранов, П.А. Михайлов // Пути повышения эффективности обучения в школе: сб. науч. тр.: вып. 2 - Челябинск: Челябинский госпединститут, 1977. - С. 3-11.
© В. Г. Шарафутдинова - ст. препод. каф. машин и аппаратов химических производств НХТИ КГТУ, [email protected]; А. И. Хамитова - канд. хим. наук, доц. каф. неорганической химии КГТУ, [email protected].
