CC BY
42
УДК 631.5; 330.3; 378.147.88
РОЛЬ ЛАБОРАТОРНОГО ФИЗИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
В ФОРМИРОВАНИИ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ КОМПЕТЕНЦИЙ
БАКАЛАВРОВ-АГРОИНЖЕНЕРОВ
Н.А. Коноплин, А.В. Морозов, А.И. Попов, В.Л. Прищеп, Ш.Г. Хусаинов
Аннотация. Показана роль физических знаний в профессиональной подготовке бакалавров по профилям подготовки, реализуемым в рамках направления «Агроинженерия»; рассмотрены особенности преподавания физики в процессе реализации образовательных программ по данному направлению подготовки с учетом компетентностного подхода в образовании; проанализированы особенности компетенций, формируемых данной дисциплиной в структуре компетенций федеральных государственных образовательных стандартов указанного направления подготовки; предложены механизмы формирования основ современных инновационных знаний специалистов в области агроинженерии путем совершенствования лабораторного физического практикума; предложены варианты дополнительных лабораторных установок для включения в физический лабораторный практикум высших учебных заведений, позволяющие на этапе изучения физики овладеть основами современных инновационных технологий в агроинженерной сфере; раскрыта роль компьютеризированных лабораторных работ в учебном процессе.
Ключевые слова: агроинженерия, физический лабораторный практикум, компетенции, сельское хозяйство.
ROLE OF LABORATORY PHYSICAL EXPERIMENT IN THE FORMATION
OF PROFESSIONAL COMPETENCIES OF BACHELORS
IN AGRICULTURAL ENGINEERING
N. Konoplin, А. Morozov, А. Popov, V. Prishchep, Sh. Khusainov
Abstract. Role of physical knowledge in the professional education of bachelors in Agro engineering direction of preparation, including all profiles, is demonstrated. Features of teaching physics in the process of education program realization are considered, taking into account competency approach in education and peculiarities of competency formation in the process of studying physics in overall structure of competencies, according to Federal State Educational Standards in Agricultural Engineering. Mechanisms of formation of the foundation of modern innovative knowledge in the realm of agricultural engineering via renovation of laboratory physical workshop were considered. Variants of additional laboratory sets to be included in the laboratory workshop at high school are proposed; they permit to learn the basics of innovative technologies in agro engineering. The role of computerized labs in the education process is emphasized.
Keywords: agro engineering, physical laboratory training, competency, agriculture.
В настоящее время в отечественном сельском хозяйстве активно внедряются современные инновационные технологии, реализация которых до сегодняшнего дня считалась практически нереальной. К таким технологиям можно отнести точечное земледелие, навигационное
оборудование, компьютеризированную
сельскохозяйственную технику,
высокотехнологичное перерабатывающее
производство, приборы для анализа и исследования почв и сельскохозяйственной продукции. Данные эволюционные изменения, происходящие сверхвысокими темпами, обусловленными прогрессом информационных технологий, неизбежно порождают потребность корректировки содержания профессии агроиженера, требований к уровню его подготовки, в том числе путем изменения
приоритетов в содержании фундаментальных знаний.
Роль базовой дисциплины, формирующей основу профессиональной подготовки любого инженера, в том числе специалиста в области сельского хозяйства, выполняет дисциплина «Физика». Именно физические знания, получаемые студентами на начальных курсах обучения в образовательных учреждениях высшего образования, формируют фундамент для освоения профессиональных дисциплин.
В системе пятилетней подготовки специалистов, которая реализовывалась в Российской Федерации до 2011 г., дисциплине «Физика» уделялось в образовательных программах пристальное внимание. В основном объем отведенных часов позволял реализовывать двухгодичную подготовку с полноценным
еженедельным лекционным, практическим и лабораторным курсом. Нынешняя система бакалавриата внесла существенные коррективы в объем и методику реализации курса физики.
Основной целью настоящей работы является анализ основных факторов, и разработка оптимального пути в вопросе реализации учебного курса дисциплины «Физика» с учетом специфики образовательных стандартов [1;2], учебных планов по профилям направления подготовки бакалавриата 35.03.06
«Агроинженерия» и современных требований к содержательной части знаний для специалистов в данной области профессиональной деятельности.
Важным событием в реформах системы образования России стало присоединение к Болонскому процессу и переход на многоуровневую подготовку специалистов в высшем образовании. Приведение системы российского образования к общемировым стандартам стало основной задачей ее реформирования. Одной из целей Болонского процесса является «содействие мобильности путём преодоления препятствий эффективному осуществлению свободного передвижения». Расширение деловых, культурных контактов с другими странами неизбежно порождает потребность в специалистах, владеющих универсальными знаниями, умениями и навыками в своей профессиональной деятельности. Важность данной задачи подтверждается государственным уровнем ее реализации.
В государственных образовательных стандартах бакалавриата, реализация которых началась с 2011 г., основу подготовки специалистов в вузах стал составлять процесс освоения профессиональных компетенций. Понятие «компетенция» шире понятия «профессионализм» и включает, помимо технологической подготовки, компоненты, имеющие надпрофессиональный характер. Результат компетентностного подхода - это не сумма усвоенной информации, а способность специалиста действовать в различных проблемных ситуациях. Такая система способствует эффективному продвижению студентов вуза с более низкого уровня профессионального саморазвития на более высокий [3].
В настоящее время подготовка специалистов по агроинженерии в высших учебных заведениях РФ проводится по ФГОС ВО третьего поколения [1], набор на обучение по которому прекращается с 31 декабря 2018 г. Это связано с утверждением образовательного стандарта следующего
поколения [2]. В настоящее время в вузах началась разработка обновленной
сопроводительной документации для учебного процесса. Особенностью данного поколения образовательных стандартов является необходимость учета требований
профессиональных стандартов для специалистов по реализуемым направлениям подготовки.
Реализация учебного процесса по физике в рамках ныне действующего образовательного стандарта [1] показала, что совокупность компетенций, необходимых для освоения специалистом, приводит к значительному увеличению роли физического эксперимента. Наиболее эффективными и целесообразными с точки зрения реализации в курсе физики бакалавров-агроинженеров являются:
общекультурная компетенция, связанная с формированием способности к самоорганизации и самообразованию; общепрофессиональные компетенции по формированию способности к использованию основных законов
естественнонаучных дисциплин в
профессиональной деятельности и способности проводить и оценивать результаты измерений; профессиональные компетенции по
формированию готовности изучать и использовать научно-техническую информацию, отечественный и зарубежный опыт по тематике исследований и готовности к обработке результатов экспериментальных исследований.
Содержание следующего поколения образовательного стандарта [2] показывает возможность освоения в рамках изучения физики универсальной компетенции по формированию способности осуществлять поиск, критический анализ и синтез информации, применять системный подход для решения поставленных задач, а также общепрофессиональных компетенций, аналогичных указанным в стандарте предыдущего поколения: способность решать типовые задачи профессиональной деятельности на основе знаний основных законов математических и естественных наук с применением информационно-
коммуникационных технологий и способность участвовать в проведении экспериментальных исследований в профессиональной деятельности.
Следует отметить, что формирование именно общепрофессиональных компетенций является основой освоения физики. Данная наука обеспечивает формирование теоретических основ технических дисциплин, расширяет научный и политехнический кругозор будущего
агроинженера по базовым техническим и специальным дисциплинам, формирует базовые
экспериментальные навыки, т.е. в первую очередь является общепрофессиональной дисциплиной. В процессе изучения студентами физики происходит развитие технического мышления, причем степень этого развития определяется уровнем усвоения физических знаний.
Внедрение двухуровневой системы образования и сокращение сроков обучения для первой ступени (бакалавриата) в сравнении со специалитетом, реализуемым ранее, привело к корректировке в меньшую сторону трудоемкости дисциплины «Физика» в большинстве учебных планов инженерных направлений подготовки, в том числе для профилей по направлению 35.03.06 «Агроинженерия», что, в свою очередь, потребовало корректировки содержания и методики реализации преподавания дисциплины.
В условиях сокращения аудиторной нагрузки, учебный процесс по формированию компетенций требует активного применения новых технологий в обучении, в противном случае достижение цели освоения компетенций оказывается весьма проблематичным. В связи с этим возникает и необходимость пересмотра подхода к проведению лабораторных работ в рамках физического лабораторного практикума.
Важнейшим результатом освоения студентами-агроинженерами методики
проведения физического эксперимента является формирование возможности освоения профессиональных компетенций в области применения экспериментальных знаний, умений и навыков в решении профессиональных практических задач. Экспериментальные умения являются важнейшим компонентом практической подготовки бакалавра, определяющей готовность к поиску информации эмпирическими методами. Однако огромный потенциал физического эксперимента для эффективного решения дидактических и методических задач используется далеко не в полной мере из-за недостаточно сформированных
экспериментальных умений вследствие ограниченного оснащения лабораторной базы, недостаточной компьютеризации и нехватки качественного методического сопровождения учебного процесса.
С учетом современных тенденций в системе образования, а также инновационных технологий, внедряемых в сельское хозяйство не только нашего государства, но и во всем мировом пространстве, при реализации курса физики для бакалавров-агроинженеров повышение
эффективности его реализации связано с внедрением компьютерных лабораторных установок и постановкой и включением в
лабораторный практикум принципиально новых лабораторных работ.
Начнем с последней задачи. Традиционно в курсе лабораторного практикума по физике направления подготовки «Агроинженерия» присутствует набор классических установок по механике, молекулярной физике,
электромагнетизму и оптике, в части которых вузы имеют достаточно хорошую материальную базу. При этом в общей трудоемкости физики особое внимание уделяется разделу «Механика».
Современная технологическая база сельскохозяйственного производства сместила акценты в сторону цифровых технологий, что коренным образом изменило подходы к вопросу производства и эксплуатации
сельскохозяйственного оборудования. Теперь, помимо знаний по разделам «Механика», «Молекулярная физика», «Электромагнетизм», в курсе физики вузов для направления «Агроинженерия» необходимо повышать роль знаний по разделам «Электромагнитные колебания и волны», «Физика твердого тела», «Волновая оптика». Большую роль при этом играет совершенствование и модернизация лабораторного практикума. Изменение содержания набора получаемых знаний приводит к необходимости корректировки состава лабораторного оборудования. В состав лабораторного кабинета необходимо включить лабораторную работу по изучению физических принципов работы GPS-технологий,
лабораторную работу по исследованию принципов работы основных полупроводниковых элементов, простейших микросхем, работу по изучению метода спектрального анализа вещества и основ современных оптических измерительных приборов. Кроме того, в физический практикум желательно добавить лабораторную установку, в основе которой лежит формирование знаний по принципам работы современных технических устройств: исследование основ организации работы простейшего электромеханического устройства под управлением компьютера.
Выполнение указанных работ, наряду с традиционно используемыми в учебном процессе, позволит сформировать у будущего агроинженера основу для овладения профессиональными компетенциями,
содержащими умения и навыки в области современных технологий в профессиональной деятельности.
Современный агроинженер обязан обладать навыками работы с компьютерно-управляемым оборудованием. Это предполагает умение
планировать, проводить эксперименты посредством лабораторного оборудования и компьютерных моделей с целью получения эмпирической информации для решения практических задач и теоретических выводов.
Второй перспективной задачей является внедрение компьютерных лабораторных установок. Все виды компьютеризированных лабораторных работ по физике можно разделить на наглядно-иллюстративные, информационно-деятельностные, учебно-профессиональные и эвристические. Их различие обусловлено характером самостоятельной работы студентов по применению компьютерных моделей и поэтапным формированием у студентов экспериментальных умений [4].
При внедрении компьютеризированного лабораторного практикума следует иметь в виду, что, помимо приобретения или разработки соответствующего оборудования, потребуется проведение подготовки и переквалификации профессорско-преподавательского состава с целью формирования необходимых навыков работы с учебными установками. Успешная реализация компетентностного подхода в обучении физике во многом определяется методической подготовленностью преподавателя, который должен на высочайшем уровне разбираться в тонкостях проводимого эксперимента, предоставлять студенту право выбора уровня сложности и трудоемкости задания, готовить задания, предусматривающие возможность создания проблемных ситуаций [5], и создавать условия, включающие каждого студента в этап так называемого личностного целеполагания. Традиционно работа студента заключалась в исполнении того, что скажет преподаватель или будет указано в задании (соберите лабораторную установку по схеме в методическом указании, рассчитайте результат по имеющейся в методичке формуле и т.д.). В компетентностно-ориентированном подходе необходимо, чтобы студент сам планировал и выполнял свою самостоятельную
познавательную деятельность так, чтобы она
была продуктивной [6;7].
При этом важную роль начинает играть объем входных знаний, приобретаемых учащимися в ходе выполнения внеаудиторной работы, а также полученных ими при освоении школьного курса физики. Перед началом занятия необходимо контролировать результаты самостоятельной работы студента по изучению описания лабораторной работы. На занятиях необходимо добиваться от обучающихся осмысления и запоминания учебного материала с обязательным составлением выводов по проделанной работе. Самостоятельная работа студентов
организовывается на основе методического пособия по физике, содержащего указания к выполнению работ, практические задания по темам, вопросы и тесты для самоконтроля, глоссарий терминов.
Формирование инновационных наукоемких подходов в обучении будущего агроинженера, основанных на фундаментальных физических знаниях, требует от студента освоения умения управлять собственной образовательной деятельностью, а реализуемый компетентностный подход создает условия, способствующие этому. Наиболее эффективными являются технологии обучения на основе активизации и интенсификации деятельности студентов -интегрированные деятельностные и проблемно-поисковые. Их эффективность повышается при применении интерактивного лабораторного физического эксперимента, сочетаемого с работой студентов в малых группах. Описанный подход к структурированию и наполнению содержанием работ практикума будет способствовать усилению его целевой направленности. Целенаправленная
модернизация лабораторной базы и разработка новых методических систем обучения позволит решить проблему повышения эффективности обучения физике будущих агроинженеров на интерактивной модульно-компетентностной основе, а также будет способствовать росту международного престижа отечественного сельскохозяйственного образования.
Литература:
1. «Об утверждении федерального
государственного образовательного стандарта высшего образования по направлению подготовки 35.03.06 Агроинженерия (уровень бакалавриата)»
[Электронный ресурс] / Приказ Министерства образования и науки Российской Федерации от 20.10.2015 г. № 1172 // Портал Федеральных государственных образовательных стандартов
высшего образования. - Режим доступа: http://fgosvo.ru/uploadfiles/fgosvob/350306.pdf
2. «Об утверждении федерального
государственного образовательного стандарта высшего образования - бакалавриат по направлению подготовки 35.03.06 Агроинженерия» [Электронный ресурс] / Приказ Министерства образования и науки Российской Федерации от 23.08.2017 г. № 813 //
Портал Федеральных государственных
образовательных стандартов высшего образования. -Режим доступа: http://fgosvo.ru/uploadfiles/ FGOS%20VO%203++/Bak/350306_B_3_06012018.pdf
3. Зеер Э.Ф. Модернизация профессионального образования: компетентностный подход / Э.Ф. Зеер, А.М. Павлова, Э.Э. Сыманюк. - М.: МПСИ, 2005. - 216 с.
4. Кондратьев А.С. Современные технологии обучения физике / А.С. Кондратьев, Н.А. Прияткин. -СПб.: Изд-во СПб ун-та, 2006. - 341 с.
5. Жукова Н.М. Механизм проектирования компетентностно-ориентированных задач по учебным дисциплинам и условия его реализации в вузах / Н.М.
Жукова, П.Ф. Кубрушко, М.В. Шингарева // Образование и наука. - 2015. - № 1(120). - С. 68-79.
6. Мамаева И.А. Методологически направленная система обучения физике в техническом вузе / И.А. Мамаева. — М.: Прометей, 2005. - 203 с.
7. Кубрушко П.Ф. Формирование инновационного мышления студентов университета / П.Ф. Кубрушко, Л.И. Назарова // Вестник Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина. - 2012. - № 4-1(55). - С. 25-28.
Сведения об авторах:
Коноплин Николай Александрович (г. Москва, Россия), кандидат физико-математических наук, доцент, доцент кафедры физики ФГБОУ ВО РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, e-mail: [email protected]
Морозов Антон Викторович (г. Москва, Россия), кандидат физико-математических наук, доцент кафедры физики ФГБОУ ВО РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, e-mail: [email protected]
Попов Александр Иванович (г. Москва, Россия), кандидат технических наук, доцент, профессор кафедры физики ФГБОУ ВО РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, e-mail: [email protected]
Прищеп Вера Леонидовна (г. Москва, Россия), кандидат физико-математических наук, доцент, доцент кафедры физики ФГБОУ ВО РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, e-mail: [email protected]
Хусаинов Шаукат Габдулхакович (г. Москва, Россия), доктор педагогических наук, профессор, професссор кафедры физики ФГБОУ ВО РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, e-mail: [email protected]
Data about the authors:
N. Konoplin (Moscow, Russia), candidate of physico-mathematical sciences, associate Professor of the Department of physics of the RGAU-ICCA them. K.A. Timiryazeva, e-mail: [email protected]
А. Morozov (Moscow, Russia), candidate of physico-mathematical sciences, associate Professor of the Department of physics of the RGAU-ICCA them. K. A. Timiryazeva, e-mail: [email protected]
А. Popov (Moscow, Russia), candidate of technical sciences, associate Professor, Professor of the Department of physics of the RGAU-ICCA them. K. A. Timiryazeva, e-mail: [email protected]
V. Prishchep (Moscow, Russia), candidate of physico-mathematical sciences, associate Professor of the Department of physics of the RGAU-ICCA them. K. A. Timiryazeva, e-mail: [email protected]
Sh. Khusainov (Moscow, Russia), doctor of pedagogical sciences, Professor, Professor of the Department of physics of the RGAU-ICCA them. K. A. Timiryazeva, e-mail: [email protected]
