Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Теоретическое обоснование дидактических условий развития профессиональных компетенций студентов радиотехнических специальностей 13
1.1 . Компетентностпый подход обучения студентов радиотехнического профиля 13
1.2.Профсссиональныс компетенции инженера радиотехнического профиля в области метрологии 36
1.3. Уровни проявления профессиональных компетенций в деятельности инженера радиотехнического профиля в области метрологии 43
ГЛАВА 2. Проектирование содержания обучения студентов радиотехнического профиля в области метрологии 68
2.1 . Содержание и структура дисциплины «Метрология и радиоизмерения» 68
2.2.Модуль курса лекций по дисциплине «Метрология и радиоизмерения» 78
2.3.Модуль лабораторного практикума по дисциплине «Метрология и радиоизмерения» 93
ГЛАВА 3. Экспериментальная проверка эффективности модулей обучения для развития системообразующих компетенций студента 122
3.1. Проведение эксперимента по определению развития системообразующих компетенций 122
3.2.Результаты эксперимента и их педагогическая интерпретация... 127
Заключение 146
Библиографический список 150
Приложения 168
- Компетентностпый подход обучения студентов радиотехнического профиля
- Уровни проявления профессиональных компетенций в деятельности инженера радиотехнического профиля в области метрологии
- Содержание и структура дисциплины «Метрология и радиоизмерения»
- Проведение эксперимента по определению развития системообразующих компетенций
Введение к работе
Начало третьего тысячелетия характеризуется для России переходом к рыночной экономике, мировыми интеграционными процессами и бурным развитием научно-технического прогресса в области радиосвязи, электроники и информационных технологий. Приоритетным в таких условиях становится подход к образованию как к процессу развития личности специалиста, его профессиональных компетенций.
Действительно, при рыночной экономике, с присущей ей жесткой конкуренцией, успех радиотехнических предприятий определяется быстрой ориентацией в требованиях рынка. Поэтому процесс обучения должен обеспечивать способность будущего специалиста самостоятельно и грамотно решать профессиональные задачи и быть готовым к профессиональной мобильности. Стремительное развитие радиоэлектроники, информационных технологий и быстрая смена элементной базы радиоэлектронных устройств приводят к моральному старению радиоэлектронной аппаратуры, в среднем за 3-5 лет. Следовательно, инженер должен гибко перестраивать свою профессиональную деятельность, что возможно путем развития профессиональных качеств личности специалиста, составляющих основу его профессиональных компетенций.
Кроме того, в условиях интеграции России в международное технико-технологическое пространство в подготовке инженеров радиотехнических специальностей наиболее важными становятся вопросы метрологического обеспечения, технических измерений, стандартизации и сертификации, так как при выпуске современной радиоэлектронной аппаратуры и обслуживании импортной техники необходимы соответствующие средства измерений. Существующий парк отечественной измерительной аппаратуры не обеспечивает требуемых параметров, а импортные приборы являются дорогостоящими. Поэтому экономически целесообразно и технически возможно разраба-
тывать компьютерные измерительные системы и комплексы с высокими метрологическими характеристиками.
Особая значимость подготовки инженеров в области сертификации и стандартизации обусловлена необходимостью конкурентоспособности радиотехнической продукции и услуг на внутреннем и внешнем рынках, так как гарантия их качества подтверждается сертификатами соответствия кок на продукцию, услугу, так и на систему менеджмента качества.
Поэтому процесс обучения студентов радиотехнических специальностей в области метрологии должен быть ориентирован на развитие профессиональной компетентности.
Изучением теоретических основ подготовки студентов технических вузов занимались С. И. Архангельский, В.П. Беспалько, В.И. Загиязииский, В.А. Попков, В.Г. Каташев, А.В. Коржуев, И.Я. Курамшин, А.А. Кирсанов, Д.В. Чернилевскнй и др. Но они, к сожалению, не адаптировали применение компетентностного подхода к подготовке инженера.
Вопросам проектирования содержания посвящены работы Л.И. Гурье, В.Г. Иванова, Ю.С. Иванова, В.С Леднева, 10.С. Тюнникова, И.Я. Курамши-на, Д.В. Чернилевского и др. Но они ориентированы в основном на применение квалификационного подхода.
Общими вопросами применения компетентностного подхода к подготовке специалистов занимаются отечественные исследователи В.И. Андреев, В.И. Байденко, В.А. Болотов, В.Г. Иванов, Л.Л. Никитина, Ф.Л. Ратнер, В.В. Сериков, IO.K. Чернова, В.Д. Шадриков, Ф.Т. Шагеева и другие.
Актуальность темы исследования обусловлена необходимостью развития профессиональной компетентности будущего инженера в процессе обучения на основе четко поставленных целей, которые возможно сформулировать, зная ведущие компетенции конкретной специальности.
Исследованиями в этой области занимались А.Н. Полосин, СВ. Янюк, Л.К. Бобикова, Е.Н. Канииа, Л.В. Соколова и др., но они касались военной,
химико-технологической, управленческой, туристической сфер деятельности. В радиотехническом направлении необходимой для данной работы информации нет.
Поэтому возникают следующие противоречии:
Современные условия радиотехнического производства требуют при подготовке будущего инженера радиотехнического профиля высокого уровня развития профессиональных компетенций в области метрологии, однако существующие цели обучения чрезвычайно расплывчаты либо сформулированы в виде общих квалификационных требований.
Развитие профессиональных компетенций требует соответствующего им комплекса дидактических условий, однако традиционное профессиональное обучение преимущественно ориентировано на формирование знаний студентов.
В теории компетентностного подхода стремятся выделить и систематизировать базовые компетенции в профессиональной деятельности, однако не исследовано, какие из них являются системообразующими при подготовке инженера радиотехнического профиля.
Отсюда возникает проблема: каковы дидактические условия развития системообразующих профессиональных компетенций студентов радиотехнических специальностей в области метрологии?
Для решения этой проблемы была поставлена цель исследования -теоретически обосновать и экспериментально проверить дидактические условия развития системообразующих компетенций студентов радиотехнических специальностей в области метрологии.
Объект исследования - процесс результата обучения студентов радиотехнических специальностей.
Предмет исследования - дидактические условия развития системообразующих компетенций студентов радиотехнических специальностей в области метрологии.
Гипотеза. Развитие профессиональных системообразующих компетенций студентов радиотехнических специальностей в области метрологии будет эффективным, если:
экспериментально определить системообразующие профессиональные компетенции в области метрологии в соответствии с современными требованиями радиоэлектронного производства;
выявить дидактические условия развития профессиональных компетенций в процессе обучения, к которым возможно отнести:
проектировать содержание учебного материала студентов радиотехнических специальностей в области метрологии в соответствии с системообразующими профессиональными компетенциями;
проектирование модулей обучения на основе системообразующих професнональных компетенций, выступающих в качестве целей обучения средствами профессионально значимых производственных ситуаций.
Задачи исследования:
1.Выявить базовые профессиональные компетенции инженера радиотехнического профиля в области метрологии и обосновать дидактические условия их развития в процессе подготовки.
2.Определить профессиональные системообразующие компетенции инженера радиотехнических специальностей и спроектировать структуру содержания учебного материала в области метрологии.
3.Разработать модули обучения по дисциплине «Метрология и радиоизмерения» (лекционные занятия, лабораторные занятия и расчетно-графическая работа), способствующие развитию системообразующих профессиональных компетенций студента.
4.Экспериментально проверить эффективность спроектированных модулей обучения студентов для развития их профессиональных компетенций.
Методологической основой и сел сдо ваші її являются:
Теоретические основы высшего профессионального образования (В.И. Андреев, СИ. Архангельский, Д.З.Ахметова, В.П. Беспалько, В.А. Бодров, Г.В. Ившина, А.А. Кирсанов, И.Я. Курамшин, В.Г.Иванов, В.Г. Каташсв, Р.С. Сафин, Н.А. Читалин, Ф.Т. Шагеева, В.А. Якунин,).
Концепция интеграции условий профессионального обучения и личностного развития (А.А. Вербицкий, ВТ. Каташев, Л.А. Казанцева, А.А. Леонтьев, Б.Ф. Ломов, А.А, Реан и др.).
Концепции системно-деятельностного подхода (А.Н. Леонтьев, С.Л. Рубинштейн, К.К. Платонов), поэтапного формирования умственных действий (П.Я. Гальперин, Б.С. Гериіунский, Н.Ф. Талызина).
Теория и методика проблемно-развивающего обучения (В.И. Андреев, И.Я. Лсрпер, М.И. Махмутов, М.Н. Скаткин, А.В. Хуторской и др.).
Методы исследования. В диссертации использовались:
теоретические методы, включающие изучение и анализ психологической, педагогической, методической и инженерно-технической литературы;
диагностические: экспертный опрос, тестирование, анкетирование, беседа;
эмпирические: наблюдение;
экспериментальные: эксперимент и мониторинг качества обучения;
- математические: нечеткое моделирование и статистическая обра
ботка.
Экспериментальная база исследования: радиотехнический факультет Марийского государственного технического университета.
В данном направлении работа проводилась с 1996 года в четыре этапа.
Первый этап - 1996 -2001 гг.
Анализ процесса обучения инженера радиотехнического профиля в области метрологии, выявление педагогических условий повышения качества обучения.
Второй этап - 2002 - 2004 гг.
Изучение состояния проблемы подготовки инженера в психолого-педагогической литературе, анализ состояния формирования профессиональных компетенций в теории и практике высшей профессиональной школы.
Третий этап - 2004 - 2005 гг.
Выявление перечня профессиональных компетенций инженера радиотехнического профиля в области метрологии, определение уровней их проявления и выделение среди них системообразующих. Проектирование содержания подготовки инженера радиотехнического профиля по дисциплине «Метрология и радиоизмерсния» и на ее основе разработка модулей лекций, лабораторного практикума и расчетно-графической работы для обучения студентов радиотехнического профиля. Разработка дидактического материала по лабораторному практикуму. Проведение констатирующего эксперимента.
Четвертый этан - 2005-2006 гг.
Апробированы разработанные модули (конспект лекций, лабораторный практикум и расчетно-графическая работа), получены результаты, набрана статистика, проведен анализ результатов эксперимента, обобщены полученные результаты и оформлена диссертация.
Научна» новизна исследования заключается в том, что:
1.Определены базовые и системообразующие профессиональные компетенции при подготовке студентов радиотехнических специальностей в области метрологии на основе анализа всех видов профессиональной деятельности.
2. Выявлены уровни проявления профессиональных компетенций в производственной деятельности инженера радиотехнического профиля.
3.Обоснованы дидактические условия развития системообразующих профессиональных компетенций студентов радиотехнического профиля в области метрологии, к которым относятся:
структурирование содержания учебного материала с выделением тех элементов, которые определяют содержательно обозначенные компетенции.
проектирование модулей обучения (лекций, лабораторных занятий и расчетно-графическоЙ работы), целенаправленно и поэтапно развивающие те или другие компетенции.
Теоретическая значимость исследования:
Выявлены профессиональные компетенции инженера радиотехнического профиля в области метрологии и определены необходимые требования к их проявлению в деятельности.
Обоснованы дидактические условия применения компстентностного подхода к целеполагапию, структурированию содержания подготовки инженеров радиотехнических специальностей в области метрологии.
Практическая значимость исследования:
Разработана методика проектирования содержания подготовки инженеров радиотехнических специальностей в области метрологии, соответствующая современным условиям производства.
Разработана и обоснована методика конструирования модулей лабораторных работ для тренинга профессиональных компетенций при анализе производственных ситуаций.
Дидактический материал в виде лабораторного практикума, развивающего профессиональные компетенции, может быть использован при подготовке инженеров других специальностей радиотехнического профиля.
Достоверность полученных результатов
Обоснованность и достоверность полученных положений, выводов подтверждается применением известных процедур проектирования моделей специалиста, использованием известного, проверенного практикой программного обеспечения, применением методов математической статистики.
Основные положения, выносимые на защиту:
Системообразующие профессиональные компетенции основаны па базовых профессиональных компетенциях и включают в себя: ориентацию в основных понятиях сертификации, категориях стандартов и другой нормативно-технической документации; анализ и выбор измерительных средств с необходимыми метрологическими характеристиками; умения пользоваться контрольно-измерительной аппаратурой; интерес к достижениям в области измерительной техники и стремлением внедрять их в практику измерительного эксперимента.
Дидактические условия развития системообразующих компетенций:
содержание учебного материала должно структурироваться в соответствии с системообразующими компетенциями;
модуль лекций определяется логической последовательностью учебных элементов, определяющих системообразующие профессиональные компетенции;
модули лабораторных работ и расчетно-графической работы должны опираться на реальные производственные задачи, развивающие те профессиональные компетенции, которые обуславливают развитие системообразующих профессиональных компетенций.
Структура содержания подготовки будущего инженера радиотехнического профиля в области метрологии, предполагающий развитие профессиональных компетенций и сконструированный на основе системообразующих профессиональных компетенций и состоящий из фундаментальной части в виде теоретических сведений по техническим измерениям и прикладной части, содержащей процесс реализации фундаментальной части для измерения различных радиотехнических величин.
Проектирование модуля лабораторных работ должно учитывать:
- задания, нацеленные на развитие системообразующих профессио
нальных компетенций;
(-
единую ориентировочную основу действий при работе с разными типами измерительных приборов;
тренинг системообразующих компетенций при решении типовых профессиональных задач;
закрепление профессиональных компетенций, развиваемых в предыдущих лабораторных работах.
Апробация и внедрение результатов. Результаты исследования опубликованы в 13 работах, из них 1 статья в журнале, рекомендованном ВАК РФ, 2 учебных пособия с грифом, 1 научное издание, 2 методических указания, 3 статьи (одна из них депонирована) и 4 работы в материалах конференций.
Основные положения и выводы диссертационного исследования докладывались и обсуждались:
на международной молодежной научной конференции «Туполевские чтения» (г. Казань, 2005г.), что было отмечено дипломом;
всероссийской научно-практической конференции «Мониторинг воспитания и творческого саморазвития конкурентоспособной личности» (г. Казань, 2005г.);
всероссийской научной конференции «Мониторинг качества образования и творческого саморазвития конкурентоспособной личности» (г. Казань, 2006г);
всероссийской междисциплинарной научной конференции «Седьмые Вавиловские чтения. Глобализация и проблемы национальной безопасности России в XXI в.» (г. Йошкар-Ола, 2003г.);
региональной научно-технической конференции «Развитие технологий радиоэлектроники и телекоммуникаций» (г. Казань, 2004г.).
*
Структура и объем диссертации
Работа состоит из введения, трех глав, заключения, библиографии (178 наименований), 9 приложений, 17 таблиц, 17 рисунков. Объем работы - 167 страниц.
Компетентностпый подход обучения студентов радиотехнического профиля
Социальная значимость профессионального образования состоит в соответствии потребностям социально-экономического развития страны. В условиях рыночной экономики предприятия нуждаются в получении от вузов уже готовых специалистов, компетентных в своей области, способных гибко перестраивать свою профессиональную деятельность в соответствии с требованиями рынка.
В законе РФ «Об образовании» определена основная цель образования -формирование личности, а в профессиональном образовании - формирование личности специалиста. Концепция модернизации российского образования четко определяет цель профессионального образования: «подготовка квалифицированного работника соответствующего уровня и профиля, конкурентоспособного на рынке труда, компетентного, ответственного, свободно владеющего своей профессией и ориентированного в смежных областях деятельности, способного к эффективной работе по специальности на уровне мировых стандартов, готового к постоянному профессиональному росту, социальной и профессиональной мобильности; удовлетворение потребностей личности в получении соответствующего образования» [132, с. 5].
Такая формулировка целей обучения требует теоретического обоснования дидактических условий обучения подготовки инженера радиотехнического профиля на основе компетентностного подхода. Дидактические условия требуют совершенствования целей, содержания, принципов и методов обучения. Для определения целей обучения в рамках данного подхода необходимо конкретизировать понятия компетентность, компетенции и их отличие от квалификации.
В педагогике этих понятий всегда касались косвенно, второстепенно, несмотря на то, что сам процесс обучения был всегда направлен на практику. Поэтому эти понятия трактовались неоднозначно, хотя «принцип подчинения знания умению и практической потребности появился практически с тем великим переворотом, который на рубеже XVI-XVII вв. привел к возникновению ориентированной на технологическое применение науки. Этот подход сыграл решающую роль в становлении и развитии всей европейской педагогической традиции Нового времени. Именно в этом смысле следует понимать требование Я.А. Коменского, «чтобы все делалось посредством теории, практики и применения» [9, с. 21].
Непосредственно эти термины встречаются в середине прошлого века в отечественной педагогике: компетентность для подготовки учителей, компетенции - в методиках обучения отдельным предметам (например, лингводи-дактические компетенции в языках, коммуникативные - в информатике).
По словарю И. Ожегова, «компетентный - это знающий, осведомленный, авторитетный в какой-нибудь области, обладающий компетенцией. Компетенция - круг вопросов, в которых кто-нибудь хорошо осведомлен» [117]. Следовательно, компетентность включает в себя несколько компетенций.
Полнее эти понятия даны в словаре профессионального образования СМ. Вишняковой. «Компетентность (от лат. competens - надлежащий, способный) - мера соответствия знаний, умений и опыта лиц определенного профессионального статуса реальному уровню сложности выполняемых ими задач и решаемых проблем. В отличие от термина «квалификация», компетентность включает помимо сугубо профессиональных знаний и умений, характеризующих квалификацию, такие качества, как инициатива, сотрудничество, способность к работе в группе, коммуникативные способности, умение учиться, оценивать, логически мыслить, отбирать и использовать информацию [25, с. 130-131].
Наибольшее интерес к этим терминам стал проявляться в последнее время, в условиях развития Болопского процесса, направленного на формирование Зоны европейского высшего образования. Именно подписание Россией Болопского соглашения способствовало возникновению компетентно-стного подхода, который «постепенно превращается в общественно значимое явление, претендующее на роль концептуальной политики, проводимой в сфере образования как государством, так и влиятельными международными организациями и наднациональными объединениями, включая, в частности, Европейский союз» [9, с.19].
Вопросами применения компетентностного подхода к учебно-воспитательному процессу подготовки специалистов и сравнения его с квалификационным занимались исследователи: В.И. Байденко [16], А.Л.Андреев [9], Э. Ф. Зеер и Э. Сымапюк [53], В.А Болотов и В.В. Сериков [22], В.Д. Шадриков [163], Ф.Т. Шагеева, В.Г. Иванов и Л.Л. Никитина [162], А.П. Лобанов и Н.В. Дроздов [93] и др.
В советское время в основе обучения преобладал квалификационный подход, так как конкуренция товаров была слабой, технологии развивались медленно и, как отмечает В.Д. Шадриков, «задачей российской системы образования была подготовка специалистов массового, стабильного производства, с редко меняющейся технологией и постоянной номенклатурой выпускаемой продукции» [163, с.31]. Поэтому, как справедливо замечает В.И. Байденко, «квалификация означает преобладание рамочной деятельности в устойчивых профессиональных полях и алгоритмах. ,.. Квалификационный подход предполагает, что профессиональная образовательная программа увязывается, как правило, с объектами (предметами) труда, соотносится с их характеристиками и не свидетельствует о том, какие способности, готовности, знания и отношения оптимально связаны с эффективной жизнедеятельностью человека во многих контекстах» [16, с.10-11].
Уровни проявления профессиональных компетенций в деятельности инженера радиотехнического профиля в области метрологии
Для структурирования содержания подготовки важно знать уровни проявления профессиональных компетенций в будущей профессиональной деятельности. Поэтому необходимо оценить полученные профессиональные компетенции в количественном виде. Часто для решения педагогических задач используют математические методы. Наиболее приемлемым для оценки профессиональных компетенций является экспертный метод. Его достаточно хорошо проработали С.Д. Бешелев, Н.Н. Китаев, Б.Г. Миркин, В.В. Скворцов, B.C. Черепанов в работах [19,75,105,138,158]. Он используется в тех ситуациях, когда невозможно выполнить точные расчеты для выбора, обоснования и оценки решения ввиду многообразия факторов или вследствие того, что некоторые из этих факторов не поддаются измерению. Он позволяет принимать решения при прогнозировании [19]. В данном случае модель компетенций ориентирована на широкопрофильную подготовку инженеров радиотехнических специальностей, поэтому все факторы для оценки профессиональных компетенций учесть невозможно. Кроме того, она является прогностической.
Под экспертными методами обычно понимают комплекс логических и математико-статистических процедур, направленных на получение от специалистов информации, ее анализ и обобщение с целью подготовки выбора рациональных решений. Применение математико-статистических методов значительно расширяет возможности использования информации, полученной от специалистов. Практика показала, что даже простые статистические методы в сочетании с этой информацией при выборе перспективных решений часто приводят к более успешным результатам, чем «точные» расчеты с ориентацией на средние показатели и экстраполяцию существующих тенденций. Использование информации, полученной от специалистов, особенно плодотворно, если для ее сбора, обобщения и анализа применяют специальные логические приемы и математические методы, получившие название методов экспертных оценок [19].
В педагогике экспертный метод тоже нашел широкое применение. B.C. Черепанов в монографии [158] разработал методику использования метода групповых экспертных оценок в дидактических исследованиях для структурирования учебного материала. Опираясь на данную методику, проведем оценку профессиональных компетенций инженера радиотехнического профиля в области метрологии.
Для проведения экспертного опроса были использованы не анкеты, как описано у В.С.Черепанова, а модернизированный классический опросный лист Отто Липмана, который получил наибольшее распространение для исследования профессиональных качеств. В этом опросном листе вместо профессиональных качеств были использованы профессиональные компетенции, выявленные в предыдущем параграфе. При проведении экспертного опроса каждая компетенция оценивалась экспертами по трем критериям; - необходимости компетенции для успешной работы. С вариантами ответов: 2- необходимо, I-желательно, О-безразличпо; - частоты использования данной компетенции в работе. Варианты ответов: 2-всегда, 1 -иногда, 0-рсдко; - возможности развития данной компетенции в процессе профессионального обучения или с опытом работы. Варианты ответов: 2 - в высокой степени, 1 - в слабой степени, 0 - совершенно невозможно.
Разработанный опросный лист и инструкция по его заполнению представлены в прил.1. В дидактических целей использование данного опросника очень важно, чтобы обеспечить объективность оценки. Потому что оценить степень проявления профессиональных компетенций в профессиональной деятельности инженера радиотехнического профиля только в метрологической области очень сложно. Тем более, что экспертами являются инженеры - специалисты, работающие в технической, а не в гуманитарной, точнее психолого-педагогической области. Поэтому данная трехбалльная шкала является достаточно объективной для целей нашего исследования. Кроме того, она позволяет определить возможность формирования и развития профессиональных компетенций в процессе обучения или с опытом работы.
Для проведения экспертного опроса были выбраны эксперты из четырех предприятий данного профиля республики Марий Эл в соответствии с требованиями [158], предъявляемыми к экспертам.
Для рассмотрения были взяты предприятия малого бизнеса. И это было сделано не случайно. Большинство специалистов радиотехнического профиля до перестроечных времен работали в оборонной промышленности, после ее развала лучшие специалисты были вынуждены покинуть большие предприятия и переходить на малые, которые сумели сориентироваться с требованиями рынка и выпускать современную конкурентоспособную продукцию. Поэтому именно на малых предприятиях оказались самые компетентные специалисты. Для малых предприятий характерно малое количество ведущих специалистов, поэтому каждый из них выполняет несколько функции. Следовательно, оценки таких экспертов будет достоверными.
Содержание и структура дисциплины «Метрология и радиоизмерения»
Содержание образования в профессиональной школе обусловлено целями и потребностями общества и выражается в требованиях к системе знаний, умений и навыков, мировоззренческим, гражданским и профессиональным качествам, которые лаконично представлены в ГОСе ВПО в виде квалификационной характеристики и минимума содержания учебного материала.
Содержание образования реализуется в процессе обучения и путем самообразования. Поэтому важно определить содержание обучения, то есть состав, содержание и объем учебной информации, предъявляемой студентам для изучения и усвоения, и комплекс задач, заданий и упражнений, которые они должны выполнить для успешного выполнения в будущем определенной деятельности [116].
Поэтому в рамках нашего исследования необходимо определить подход к отбору и структурированию учебного содержания обучения студентов радиотехнических специальностей в области метрологии.
Как отмечает большинство исследователей: В.П. Беспалько, Л.И. Гурье, В.Г. Иванов, И.Я. Курамшин, Д.В. Чернилевский и др. [18, 37, 116, 159], «наиболее рациональным, последовательным и научно обоснованным является деятелыюстный подход, в основе которого лежит прогностический анализ профессиональной деятельности будущего специалиста, выявление умений, необходимых для успешного выполнения трудовых функций, и знаний, обеспечивающих овладение этими умениями» [116, с.31].
В нашем исследовании структуру обучения (как отмечалось выше в п. 1.1) будем представлять в виде связанного графа, тогда выбор числа и содержаний оснований (уровней) графа должен соответствовать «цели изучения предмета с позиций модели специалиста» [18, с. 52]. В связи с тем, что цели обучения в области метрологии будут определяться системообразующими профессиональными компетенциями, то именно они будут положены в основу построения логической структуры данной дисциплины.
Любая структура состоит из совокупности элементов. Учебные элементы отражают научные теории, понятия, а также способы и методы конкретной деятельности людей [18]. В нашем случае учебные элементы в основном определяются минимумом содержания дисциплины, приведенным в государственном образовательном стандарте.
Данная дисциплина охватывает три большие информационные области: стандартизацию, сертификацию, метрологию, содержащую технику измерений физических величин, как на приборах, так и на автоматизированных средствах измерения.
Первоочередными целями подготовки в данной области по количеству связей являются следующие системообразующие профессиональные компетенции: ориентирование в основных понятиях сертификации в радиотехнической области, в категориях стандартов и другой нормативно-технической документации. Поэтому структура содержания дисциплины должна содержать перечисленные разделы в следующей последовательности: сертификация, стандартизации, метрология.
В соответствии с системообразующими профессиональными компетенциями нами была разработана структура содержания обучения студентов в области метрологии (рис.6). Учебные элементы, соответствующие ГОСу, приведены в табл.7 и обозначены .
Цели обучения включают в себя все девять системообразующих профессиональных компетенций (цели 1-6, 8-10) и дополнительно три (цели 7,11,12): навыки математических расчетов погрешностей, умение обрабатывать результаты радиотехнических измерений и давать соответствующую интерпретацию, ориентация в метрологическом обеспечении радиотехнического производства. Последние три введены для включения в структуру всех элементов, заданных ГОСом [34].
Как отмечают В.Г. Иванов, И.Я. Курамшин и др., «логическая структура содержания дисциплины в значительной степени определяет индуктивный или дедуктивный характер построения учебного процесса при изучении» [116,с.64].
В связи с тем, что содержание разделов стандартизации, сертификации и частично метрологии имеет в основном теоретический характер, то ведущим компонентом содержания здесь являются знания. В соответствии с [116] логическая структура этих разделов будет носить дедуктивный характер и определяться структурой науки метрологии и структурой стандартизации и сертификации. Основными дидактическими принципами при проектировании данных разделов должны быть научность и системность. Научность будет определяться учебными элементами в виде понятий, норм и требований, представленных в табл.7. Системность наглядно представлена в виде структуры (рис. 6) для достижения целей 1,2, 12.
Проведение эксперимента по определению развития системообразующих компетенций
Кроме того, лекционный материал большей частью представлялся ре-продуктивно и включал в себя изложение основных методов измерений, за исключением обработки результатов прямых многократных неравноточных измерений.
Поэтому для проведения окончательного формирующего эксперимента содержание дисциплины было построено в соответствии с разработанной структурой, изложенной в главе 2.
Лекционный материал был построен на основе системного подхода в соответствии с последовательностью, представленной в табл. 8. Последовательность тем была такой: сначала с 1 по 28, а затем с II по 18 для измерения каждой радиотехнической величины и характеристики. Особенность изложения лекций заключалась в том, что с 1 по 28 темы учебный материал излагался в виде фундаментальной части дисциплины, или, как отмечает В.Г. Ката-шев в [119], в виде ее инвариантной части, а вариативная часть была представлена темами 11-19.
При таком подходе базовые, фундаментальные разделы дисциплины излагались в начальный период изучения и были направлены на решение практических, профессиональных задач, формирование системообразующих компетенции. В дальнейшем при изучении измерений каждой радиотехнической величины и характеристики этот учебный материал повторялся и закреплялся применительно к тем средствам измерений, которые позволяли измерить данные величины. Например, в начале лекции, посвященной изучению средств измерений и их метрологических характеристик, перед аудиторией были поставлены вопросы, направленные на развитие умения выбора средств измерений: Как определить период времени, когда сварные швы газопроводов начнут «протекать» или когда склад пороха станет взрывоопасным? Как выбрать генератор для выработки частоты (106,65 ± 0,15) МГц?
Затем после обсуждения совместно был определен перечень метрологических характеристик для общего подхода к выбору средств измерений для любых условий эксперимента. После этого изложен материал на основе научного подхода, дана классификация средств измерений и метрологических характеристик и предложен общий подход к выбору средств измерений. В последующих лекциях, посвященных изучению измерения напряжения, формы сигнала, спектра, мощности, частоты, фазового сдвига и т.п., опираясь на базовую классификацию, этот учебный материал повторялся и конкретизировался применительно к определенному типу измерительного прибора. Для закрепления и контроля вопросы, связанные с выбором средств измерений на основе метрологических характеристик, включены в лабораторный практикум практически в каждую лабораторную работу в следующем виде:
Лабораторная работа №4. Исследование технических характеристик генераторов измерительных сигналов Перечислите и дайте понятие метрологических характеристик, которые необходимо учесть при выборе генератора. Расшифруйте обозначение генераторов измерительных сигналов. Приведите их классификацию.
Таким образом, при изучении измерения разных величин и характеристик базовая фундаментальная часть будет периодически повторяться и лучше усваиваться. Это позволит за короткий период изучения дисциплины - за один семестр-детально освоить фундаментальную составляющую и избавит студентов от такой проблемы, как освоение чрезмерно большого объема информации. Такой подход применялся для формирования профессиональных компетенций первой группы.
Для повышения уровня развития профессиональных компетенций третьей группы использовались методы активного обучения. Так, для развития системообразующих профессиональных компетенций №2 13 - 15, связанных с ориентацией в направлениях развития контрольно-измерительной аппаратуры, в конце лекций, посвященных измерению разных радиотехнических величин и характеристик выдавалось домашнее задание на ознакомление с периодическими научно-техническими изданиями и сайтов производителей измерительной техники с целью выявления функциональных возможностей и значений метрологических характеристик современных приборов, измеряющих физическую величину по теме лекций. Для контроля выполнения домашнего задания он включен в раздел «Контрольные вопросы» большинства работ лабораторного практикума.
Особые трудности возникли при формировании и развитии профессиональных компетенций № 18,19, предназначенных для ориентации в области стандартизации и сертификации. Рассматривая методы активного обучения, В. Г. Каташев подчеркивает, что «в учебном процессе можно выделить круг узловых функций и дидактических целей, для реализации которых применение тех или иных методов представляется наиболее целесообразным.
