CC BY
25
№ 4, 2009
СПЕЦКУРСЫ ПО ФИЗИКЕ В ТЕХНИЧЕСКОМ ВУЗЕ КАК КОМПОНЕНТ НАЦИОНАЛЬНО-РЕГИОНАЛЬНОГО
ОБРАЗОВАНИЯ
Ю. Г. Родиошкина (Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева)
Автором спецкурсы по физике рассматриваются как средство совершенствования фундаментальной и профессионально направленной подготовки студентов технических вузов.
Ключевыге слова: спецкурс; фундаментальность; профессионально направленная подготовка; научно-исследовательская деятельность; компонент.
Подготовка инженерных кадров в технических вузах предполагает высокий уровень фундаментальных и профессионально направленных знаний студентов, особенно при изучении курса физики как фундамента для освоения общетехнических и специальных дисциплин. Однако базовый курс физики подвержен тенденции сокращения, а программа по физике не имеет профессиональной направленности (студенты не видят связи физики с общетехническими и специальными дисциплинами и не могут применять физические знания к объектам профессиональной деятельности). В целях усиления физической составляющей инженерного образования существенную роль способны сыграть спецкурсы по физике.
Спецкурсы по физике в техническом вузе — это учебные занятия цикла естественно-научных дисциплин, вводимые в рамках национально-регионального компонента Государственного образовательного стандарта. Национально-региональный компонент в содержании высшего технического образования способствует формированию деятельностной структуры личности; расширяет, углубляет и конкретизирует знания, предусмотренные федеральным компонентом. Это позволяет каждому вузу учитывать свою региональную специфику подготовки специалистов и усиливать именно ту федеральную дисциплину, которую он считает наиболее важной для инженера, или вводить новые предметы, дополняющие по содержанию федеральный компонент. Вследствие ограниченного количества часов на изучение фун-
даментального курса физики более детальное рассмотрение физических основ технологических процессов и технических устройств возможно именно в рамках спецкурсов по физике. Они не подменяют курс физики специальными дисциплинами, а показывают, как физические явления и законы проецируются на объекты профессиональной деятельности (технологические процессы, методы контроля и обработки, технические устройства и др.), т. е. позволяют объединять фундаментальные и частные физические теории с техническими теориями.
В рамках национально-регионального компонента спецкурсы дают возможность успешнее реализовать профессиональную направленность обучения, способствуют углублению фундаментального курса физики и дальнейшему развитию умения применять полученные знания к объектам профессиональной деятельности будущих инженеров.
Основу методики спецкурсов по физике составляют нижеприведенные положения. Методика спецкурсов по физике в техническом вузе реализуется в системе следующих компонентов: цели обучения, содержание, технология (методы, формы и средства) обучения и комплекс спецкурсов (рисунок).
Главная цель спецкурсов по физике — научить студентов применять основные физические явления и законы к различным объектам профессиональной деятельности — отражает тенденции развития машиностроительной отрасли, социального заказа и личностного потен© Родиошкина Ю. Г., 2009
ИНТЕГРАЦИЯ ОБРАЗОВАНИЯ
циала студента, ориентирует на соответствие глубокой фундаментальной и профессионально направленной подготовки
студентов технических вузов их личным потребностям и потребностям общества.
Методика спецкурсов по физике для студентов технических вузов
Содержание спецкурсов по физике определено содержанием учебного материала, которое включает в себя знания фундаментальные (физические законы, понятия, научные теории) и профессионально направленные (профессиональные приложения законов, понятий и теорий физики для решения проблем ма-
шиностроения), а также элементы научно-исследовательской деятельности. Отсюда преподавание спецкурсов по физике для студентов технических вузов осуществляется на двух различных уровнях. Так как одна из его целей — усиление и расширение фундаментальных физических знаний студентов, пер-
111!111Й1И1!Ш № 4,
вый уровень — инвариантный (базовый), при этом ведущими принципами обучения являются принципы фундаментальности и наличия упорядоченных межпредметных связей. Но преподавание спецкурсов по физике для студентов технического вуза имеет и специфические цели — создание научной базы для изучения общетехнических и специальных дисциплин; формирование видов деятельности, адекватных профессиональной деятельности инженера; формирование способности студентов к научно-исследовательской деятельности и др. Поэтому обучение на втором — варьируемом (прикладном) уровне ориентировано на применение физических законов и явлений в объектах профессиональной деятельности, при решении конкретных инженерных задач. Содержание варьируемой части спецкурса по физике должно быть связано с содержанием профессиональной и специальной подготовки студентов, значит, построение дидактического процесса на втором уровне следует проводить на основе междисциплинарного подхода и принципа профессиональной направленности обучения.
В период обучения в техническом вузе ярко выражен и научно-исследовательский компонент как подсистема профессионального становления. При изучении спецкурсов по физике она имеет вид системы усложняющихся задач, решение которых приводит к обогащению исследовательского опыта, личностного и профессионального самоопределения студентов. Лабораторные работы и задачи исследовательского характера должны стать основой проектов, в которых студент осуществляет поиск пределов применимости тех или иных методов, проверку их надежности, достоверности, эффективности.
В техническом вузе целесообразно вводить комплекс спецкурсов по физике, реализуемых на двух уровнях: ознакомительного и исследовательского характера. Например, на II курсе предлагается изучение ознакомительных спецкурсов, которые вводят будущих инженеров в
специальность и дают первоначальные сведения об инженерных проблемах и задачах. Так, спецкурс «Механические разрушения в технике» знакомит студентов с основами механических разрушений, часто встречающихся в машиностроительных изделиях и технических устройствах, а спецкурс «Волновые процессы в технике» — с колебательными и волновыми процессами, проявляющимися в технических устройствах и системах. На III курсе, когда студентами уже получен значительный объем знаний (полностью изученный курс физики, химия, математика, теоретическая механика, материаловедение, технология конструкционных материалов), вводятся спецкурсы по физике исследовательского характера. Спецкурс «Физические основы неразрушающих методов контроля в машиностроении» позволяет рассматривать современные методы неразрушающего контроля машиностроительной продукции, спецкурс «Основы электрофизических методов обработки» дает сведения о современных электрофизических методах обработки, которые составляют одно из перспективных направлений развития промышленного производства.
На первоначальном этапе разработки содержания спецкурсов по физике возникает вопрос о характере представления учебной информации, т. е. о том, что «первично», что «вторично». При решении двух взаимосвязанных проблем всегда необходимо выбирать главную, ведущую, и вторую, связанную и зависящую от первой. Возможны два варианта:
1) «первично» — фундаментальные законы и положения курса физики, «вторично» — профессионально направленный материал, приложения этих законов и положений в конкретных производственных условиях;
2) «первично» — технология, оборудование, методы обработки или методы контроля качества продукции, «вторично» — их физические основы, что характерно для преподавания специальных технических дисциплин.
ИНТЕГРАЦИЯ ОБРАЗОВАНИЯ
Возможно даже взаимодействие двух этих вариантов в контексте одного спецкурса по физике, но окончательный выбор зависит от содержания вводимого спецкурса. Например, спецкурс по физике «Волновые процессы в машиностроении» реализуется по первому варианту: инвариантный компонент — основные физические явления и законы, варьируемый — волновые процессы в технике (шум, вибрация оборудования, резонанс и т. д.). Спецкурс «Физические основы неразрушающих методов контроля в машиностроении» реализуется по второму варианту: инвариантный компонент — методы контроля качества продукции, варьируемый — физические основы этих методов. Выбор второго варианта объясняется тем, что один конкретный метод контроля основан на положениях из нескольких разделов физики. Так, капиллярный метод контроля базируется сразу на нескольких физических теориях, среди которых — электромагнитная теория, квантовая механика и волновые явления. Выбор в пользу того или иного варианта прежде всего зависит от содержания рассматриваемого спецкурса.
При разработке содержания учебного материала спецкурсов по физике целесообразно использование известных критериев, применяемых при обучении физике (преемственности содержания, опережающего введения информации и др.), и критериев, предложенных автором. К последним могут относиться уточненный критерий наличия межпредметных связей, согласно которому содержание спецкурсов по физике опирается не на «граничные», а на «внутренние точки» физических и технических теорий; критерий полноты содержания в пределах отведенного времени, что способствует в рамках ограниченного времени установлению взаимосвязи между физическими законами, явлениями и технологическими процессами; критерий комплексного рассмотрения физических основ функционирования приборов и устройств, предполагающий, что для создания полноценной картины работы ус-
тройства нужно проследить использование всех физических явлений, законов и их взаимосвязь.
Ниже приводится разработанный автором алгоритм построения комплекса спецкурсов по физике в техническом вузе.
1. Построить логическую структуру спецкурсов по физике для студентов инженерных специальностей, опираясь на фундаментальные физические знания и ориентируясь на современные научные труды и последние достижения в машиностроительной отрасли.
2. Разработать систему принципов и критериев отбора содержания спецкурсов по физике для студентов технических вузов.
3. Опираясь на данную систему принципов и критериев, построить содержание отдельно взятого спецкурса по физике.
4. Определить методы, формы и средства обучения при преподавании спецкурсов по физике.
5. Разработать комплекс заданий к различным формам учебной деятельности (лекции, лабораторные и самостоятельные работы).
Анализ результатов обучающего эксперимента показал, что у студентов технических вузов, изучающих спецкурсы по физике, формируются профессионально значимые фундаментальные знания, умения и навыки проведения научно-исследовательской деятельности. Кроме того, успеваемость по общетехническим и специальным дисциплинам у студентов экспериментальных групп выше, чем в контрольных, в среднем на 15 %. Также большее число студентов экспериментальных групп успешно защищают курсовые работы, проекты; проявляют творческую инициативу при выполнении и защите дипломного проекта, особенно в его исследовательской части.
Таким образом, спецкурсы по физике в технических вузах, вводимые в рамках национально-регионального компонента образовательного стандарта, обеспечивают качественную подготовку будущих специалистов инженерного профиля.
60
Поступила 17.04.09.
