Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Теоретические аспекты формирования готовности студентов к проведению инженерного эксперимента
1.1 Содержание понятия «готовность к проведению инженерного эксперимента»
1.2 Структура и содержание методической системы формирования готовности студентов к проведению инженерного эксперимента 33
1.3 Педагогические условия реализации методической системы формирования готовности студентов ЭТС к проведению инженерного эксперимента 54
Глава 2 Методика формирования готовности студентов ЭТС к проведению инженерного эксперимента
2.1 Методика формирования у студентов ЭТС знаний отеории инженерного эксперимента 60
2.2 Средства и технологии формирования у студентов ЭТС умений и навыков проведения инженерного эксперимента на практических и лабораторных занятиях 76
2.3 Технология применения компьютерных средств обучения в процессе подготовки студентов ЭТС к проведению инженерного эксперимента 108
2.4 Экспериментальная проверка эффективности системы формирования готовности студентов ЭТС к проведению инженерного эксперимента 120
Заключение 140
Список использованной литературы 143
Приложения 159
- Содержание понятия «готовность к проведению инженерного эксперимента»
- Структура и содержание методической системы формирования готовности студентов к проведению инженерного эксперимента
- Методика формирования у студентов ЭТС знаний отеории инженерного эксперимента
Введение к работе
Производственная деятельность инженера связана с постоянным анализом и направленным изменением технических и природных систем. Её результативность во многом зависит от постоянного обновления знаний специалиста, приобретаемых на основе производственных. В этой связи большое значение приобретает подготовка будущих инженеров еще в период обучения в вузе к самостоятельным исследованиям, в том числе к проведению инженерного эксперимента. Освоение методики и техники эксперимента является существенной частью профессиональной подготовки инженера.
Профессиональной подготовке специалистов с высшим техническим образованием посвящены работы М.В. Ломоносова, Н.И. Лобачевского, Д.И. Менделеева, Н.Е. Жуковского, П.Л. Ми-накова. В XX веке теорию высшего технического образования разрабатывали СИ, Архангельский, П.И. Пидкасистый и другие.
Основой для становления и развития дидактики профессиональной подготовки специалистов являются работы С.Я. Батыше-ва, И.Ф. Исаева, Л.М. Кустова, А.Н. Лейбовича, А.Ф. Меняева, В.Д. Симененко и других ученых, рассматривавших роль и место человека в сфере производства, требования к личности работника, его профессиональным качествам.
Практика профессиональной подготовки по инженерным специальностям являлась предметом исследования Н.Г. Багда-сарьян, В.Г. Горохова, Т.П. Дегтяревой, Ф.А. Зуевой, А.В. Пор-хунова, Е.А. Эйхельберга.
Методику проведения физического эксперимента разрабатывали Л.И. Анциферов, О.Ф. Кабардин, В.А.Орлов, Н.М. Шах-маев.
Работы Т.А. Коробковой, О.И. Митрош, Я.В. Солнцевой посвящены вопросам методики формирования экспериментальных умений и навыков в высшей профессиональной школе.
Анализ многочисленных публикаций, диссертационных исследований, многолетний опыт практической деятельности автора в качестве инженера, а также в системе подготовки инженеров позволили выявить противоречия между потребностью высшей технической школы в оптимизации процесса формирования готовности студентов электротехнических специальностей к проведению инженерного эксперимента и отсутствием научно обоснованной системы её формирования.
Данное противоречие определило актуальность темы исследования, а также обусловило проблему исследования, которую можно сформулировать в виде вопроса: как наиболее эффективно сформировать готовность студентов к проведению инженерного эксперимента?
Цель исследования: разработка и обоснование методической системы формирования готовности студентов электротехнических специальностей к проведению инженерного эксперимента.
Объект исследования: подготовка студентов электротехнических специальностей к проведению инженерного эксперимента.
Предмет исследования: процесс формирования готовности студентов электротехнических специальностей к проведению инженерного эксперимента.
Гипотеза исследования: подготовка студентов электротехнических специальностей к проведению инженерного эксперимента может осуществляться эффективно: - если разработана и обоснована структура готовности сту дентов к проведению инженерного эксперимента; - если спроектирована и реализована методическая систе ма, обеспечивающая на междисциплинарной основе формирова ние составляющих готовности студентов к проведению инженер ного эксперимента; - если созданы педагогические условия для оптимального функционирования методической системы подготовки студентов к проведению инженерного эксперимента.
В соответствии с объектом, предметом, целью и гипотезой исследования были поставлены следующие задачи:
Сформулировать определение понятия «готовность к проведению инженерного эксперимента» и определить структуру этого понятия.
Разработать содержание методической системы формирования готовности студентов к проведению инженерного эксперимента.
Разработать методику проведения лекционных, практических и лабораторных занятий на основе функционально-деятельностного подхода к организации учебно-профессиональной деятельности студентов по выполнению инженерного эксперимента.
Определить педагогические условия реализации методической системы формирования готовности студентов к проведению инженерного эксперимента.
5. Экспериментально проверить эффективность применения методической системы в процессе профессиональной подготовки студентов электротехнических специальностей.
Методико-теоретическую основу исследования составляют: учение о познании; базовые концепции проблемного обучения (В.П. Бес-палько, Т.В. Кудрявцев, И.Я. Лернер, A.M. Матюшкин, М.К. Мах-мутов, В. Оконь); теоретические основы функционально-деятельностного подхода (В.И. Земцова, А.К. Маркова, Л.М. Митина); теории поэтапного формирования умственных действий (П.Я. Гальперин, А.Н. Леонтьев, Н.Ф. Талызина).
Методы исследования: анализ литературы по изучаемой проблеме; моделирование; педагогический эксперимент; статистическая обработка результатов педагогического эксперимента.
Экспериментальной базой исследования являлся Орский гуманитарно-технологический институт (филиал) Оренбургского государственного университета.
Основные этапы исследования. Исследование проводилось поэтапно с 1997 г. по 2002 г.
Первый этап (1997 г.) - поисковый, в ходе которого изучалась деятельность высшей технической школы, производственных коллективов по вопросу проведения инженерного эксперимента; осуществлялся ретроспективный анализ опыта работы диссертанта; конструировалась модель подготовки специалистов к проведению инженерного эксперимента; формулировались теоретические положения, лежащие в основе создания методической системы формирования готовности студентов к проведению инженерного эксперимента; женерного эксперимента; разрабатывался комплекс исследовательских методик.
Второй этап (1998 г.) - констатирующий, на котором осуществлялись подбор и разработка диагностирующих материалов, выявлялся уровень готовности студентов к проведению инженерного эксперимента, проводилась статистическая обработка результатов анкетирования и выполнения студентами комплекта специальных заданий.
На третьем этапе (1999-2002 гг.) осуществлялся формирующий эксперимент: анализировались и обобщались результаты экспериментальной работы, изучалась динамика роста готовности студентов к проведению инженерного эксперимента, оформлялись теоретические выводы исследования.
Достоверность результатов исследования определялась исходными теоретико-методологическими положениями, организацией экспериментальной работы в соответствии с задачами и условиями проводимого исследования, объективной качественной и количественной обработкой данных педагогического эксперимента, а также положительными результатами, достигнутыми в экспериментальных группах.
Научная новизна исследования заключается в том, что: введено понятие «готовность к проведению инженерного эксперимента»; разработана методическая система формирования готовности студентов к проведению инженерного эксперимента на основе функционально-деятельностного подхода; определены условия функционирования методической системы формирования готовности студентов к проведению инженерного эксперимента.
Теоретическая значимость исследования заключается в развитии элементов теории и методики высшего профессионального образования: определены принципы и особенности формирования готовности студентов к проведению инженерного эксперимента; разработана теоретическая модель подготовки студентов к проведению инженерного эксперимента; спроектирована методика формирования составляющих готовности студентов к проведению инженерного эксперимента.
Практическая значимость исследования состоит в разработке и внедрении в образовательный процесс вуза методической системы формирования готовности студентов электротехнических специальностей к проведению инженерного эксперимента. Составлены научно-методические рекомендации по формированию экспериментальных умений студентов. Материалы исследования могут быть использованы в высших технических учебных заведениях.
На защиту выносятся следующие положения:
Структура готовности студентов к проведению инженерного эксперимента включает в себя теоретическую, практическую, организационно-управленческую и психолого-эргономическую составляющие.
Методическая система, в основе которой лежат принципы профессиональной направленности и интегративности, а также функционально-деятельностный подход позволяет оптимизировать процесс обучения студентов проведению инженерного эксперимента.
3. Формирование готовности к проведению инженерного эксперимента может осуществляться при выполнении педагогиче- ских условий, обеспечивающих содержательную, техническую и процессуальную организацию учебно-профессиональной деятельности студентов.
Апробация и внедрение результатов исследования.
Основные теоретические положения диссертации были изложены автором в докладах и выступлениях на научно-практических конференциях в гг. Оренбурге, Орске, в изданных методических материалах по вопросам обучения студентов инженерному эксперименту и внедрены в практику образовательного процесса Орского гуманитарно-технологического института.
Структура диссертации. Работа состоит из введения, двух глав, заключения, библиографического списка (160 наименований) и приложений, содержит 26 таблиц и 14 рисунков.
Содержание понятия «готовность к проведению инженерного эксперимента»
Общество и современное производство предъявляет высокие, постоянно растущие требования к подготовке инженеров. Основным требованием является готовность инженера к профессиональной деятельности. Рассмотрим более подробно понятия «деятельность» и «готовность».
СИ. Ожегов определяет деятельность как занятие, труд [106, с.164]. Философы трактуют деятельность как «специфически-человеческий способ отношения к миру» и «представляет собой процесс, в ходе которого человек творчески преобразует природу, делая тем самым себя деятельным, а осваиваемые им явления природы - объектом своей деятельности» [142, с.118].
А.Н. Леонтьев раскрывает понятие «деятельности» через действия, то есть процесс, предмет и мотив которого не совпадают между собой [90], СМ. Вишнякова дает такое определение: «Деятельность - форма активного отношения человека к окружающему миру; мотивированная совокупность закономерно связанных между собой поведенческих актов и последовательно совершаемых действий, направленных на выполнение определенных задач, на достижение тех или иных социально значимых целей» [28, с.68].
Понятие «готовность» СИ. Ожегов определяет как «состояние, при котором все сделано, все готово для чего-нибудь» [106, с. 142], Готовность к деятельности рассматривается психологами и педагогами как наличие определенных способностей (Б.Г. Ананьев, С.Л. Рубинштейн и др.), как свойство личности (А.Г. Ковалев, В.И. Земцова, В.И. Ширинский и др.), как состояние личности (В.М. Сахаров, И.С. Якиманская и др.). В данном исследовании понятие деятельности рассматривается как действие, деятельность обуславливается соответствующей готовностью, а готовность рассматривается как свойство личности.
В качестве метода исследования готовности к проведению инженерного эксперимента выбрано структурирование деятельности инженера. Структура деятельности инженера построена на основе анализа моделей деятельности специалиста, образовательного стандарта, производственной деятельности инженера.
Принципиальные отличия структуры от модели деятельности можно определить, если проанализировать эти понятия. Структура (от латинского strucktura - строение, порядок, связь) - «совокупность устойчивых связей объекта, обеспечивающих ему целостность» [143, с. 438]. «Модель (от латинского modulus - мера, образец) - система объектов или знаков, воспроизводящая некоторые существенные свойства системы-оригинала» [28, с. 171]. Нам необходимо определить место инженерного эксперимента в деятельности специалиста, поэтому разработана структура деятельности инженера, а не модель.
В педагогике профессионального образования создание моделей идет по двум различным направлениям: создание моделей подготовки специалиста и моделей деятельности специалиста. Модель подготовки рассматривает процесс обучения, а модель деятельности - различные признаки обучаемого. Разработкой вопросов моделирования процесса обучения занимались СИ. Архангельский [6]. Моделированию деятельности специалиста посвящены работы Н. В. Бордовской [17], А. Л. Денисовой [48], Л.Г. Земцова [114], В.А. Сластенина [132] и др. В.М. Рогинский [121, с.8] определяет модель деятельности специалиста как «некий образ, эталон, идеал, который должен быть реализован в процессе подготовки специалиста с тем, чтобы выпускник отвечал современным требованиям к профессии инженера».
Существует большое разнообразие моделей деятельности специалистов. В модели специалиста Томского университета выделяют следующие блоки: мировоззренческий; политической культуры; профессиональный; нравственной культуры; общей культуры; адаптационный [31]. В модели специалиста, разработанной в Орском педагогическом институте [114] выделяют четыре блока: социокультурный, профессиональный, предметно-специфический и методический.
Структура и содержание методической системы формирования готовности студентов к проведению инженерного эксперимента
Формирование готовности студентов электротехнических специальностей (ЭТС) к проведению инженерного эксперимента проводится в специально спроектированной методической системе. Задачей данного исследования является обоснование и проверка эффективности данной системы. Она построена на основе функционально-деятельностного подхода [63], который дает возможность:
- использовать методическую систему формирования готовности студентов ЭТС к проведению инженерного эксперимента в целях интеграции знаний и умений, накопления опыта профессионального мастерства инженера;
- реализовать индивидуально-творческую подготовку специалистов (индивидуальный самостоятельный выбор возможностей повышения уровня готовности к проведению инженерного эксперимента);
- формировать навык самостоятельной исследовательской деятельности по проведению инженерного эксперимента;
- развивать способность находить оптимальные пути решения учебно-профессиональных задач;
- реализовать возможность развития личностных качеств, индивидуальности;
- осознавать конечный результат учебно-профессиональной деятельности и ее практическую направленность. Методическая система, обеспечивающая формирование готовности студентов ЭТС к проведению инженерного эксперимента базируется на дидактических принципах. Понятие «принцип» имеет двоякую природу. В.А. Сластенин рассматривает принципы как «основные, исходные положения», но «в то же время они являются итогом научного осмысления достижений педагогической мысли прошлого и обобщения передовой мысли современной педагогической практики» [132, с.174].
Методическая система формирования готовности студентов ЭТС к проведению инженерного эксперимента базируется на принципах, представляющих собой наиболее общие нормативные знания о том, как надо строить, осуществлять и совершенствовать процесс обучения.
С. И. Архангельский рассматривает дидактические принципы «в качестве отправной платформы теории обучения высшей школы» [7, с.17] и выделяет семь дидактических принципов.
1) Принцип научности декларирует, что содержание процесса обучения должно быть построено на основе современных требований науки.
2) Процесс обучения должен быть направлен на последовательное развитие личности, о чем свидетельствует принцип систематичности.
3) Принцип связи теории и практики говорит о том, что специалист с высшим образованием должен сочетать в себе высокий теоретический и практический уровень.
4) Личное убеждение в процессе обучения является сознательностью, неразрывно связано с активностью и самостоятельностью студентов и является содержание принципа сознательности. 5) Процесс обучения организовывает в единое целое всех студентов и каждого отдельно на основе принципа единства цели и задач обучения.
6) Принцип конкретного и абстрактного определяет взаимосвязь изучаемых реальных фактов с теоретическим, отвлеченным обобщением на основе выделения существенного.
7) Степень научно-теоретической сложности обучения должна выбираться исходя из принципа доступности.
8) Принцип прочности знаний подчеркивает, что знания в высшей школе объединяют общие принципы, а не научные подробности [7].
Все вышеперечисленные дидактические принципы работают в методической системе формирования готовности студентов к проведению инженерного эксперимента. Кроме того, можно выделить и специфические принципы.
Методика формирования у студентов ЭТС знаний отеории инженерного эксперимента
Знания по теории инженерного эксперимента являются основой для решения профессиональных задач. Понятие знание многоаспектно. СМ. Вишнякова понятие «знание» определяет, как результат познания действительности и рассматривает «в двух аспектах: то, что должен усвоить учащийся, и то, что уже усвоено им» [28, с,92]. П.И. ПидкасистыЙ дает такое определение: «Знание есть система психологического представления и его речевого выражения» [113, с.75]. В.М. Рогинский представляет знание через «множество понятий, организованных в систему» и определяет три значения знания: «как результат усвоения содержания, как содержание обучения и как наука» [121, с.41].
Знание в данном исследовании рассматривается как содержание обучения для формирования готовности студентов ЭТС к проведению инженерного эксперимента.
Знания по теории и методике инженерного эксперимента направлены на:
- планомерное и систематическое формирование теоретического фундамента в области инженерного эксперимента; раскрытие методологии данного направления науки; рассмотрение приложения теории инженерного эксперимента к практике;
- ознакомление с историей проведения инженерного эксперимента, а также с достижениями в этой области отечественной и зарубежной науки на современном этапе развития; - освещение основных спорных вопросов в области теории и практике инженерного эксперимента.
Последний факт является спорным И.Ф. Харламов [145, с. 143] утверждает: «В содержание образования должны включаться только твердо устоявшиеся в науке факты и теоретические положения». На наш взгляд освещение спорных моментов в области инженерного эксперимента будет направлено на пробуждение способности личности студентов к самостоятельному творческому труду.
При отборе содержания обучения проведению инженерного эксперимента мы руководствовались рядом положений.
1. Объем знаний, получаемый студентами, представляет собой систему взаимосвязанных понятий, представлений, теорий.
2. Знания по теории инженерного эксперимента формируются в процессе изучения достаточно большого числа дисциплин, поэтому между курсами устанавливаются преемственные связи.
3. Смысловая последовательность представления знаний о теории инженерного эксперимента должна соответствовать дидактической логике.
Дисциплины, участвующие в формировании системы знаний об инженерном эксперименте, объединены в четыре блока: гуманитарный, математический и естественнонаучный, общепро-фессиональный блок специальных дисциплин. В свою очередь, каждый блок включает ряд дисциплин. Так блок математико-естественных дисциплин содержит высшую математику, физику и информатику. Более детальное содержание блоков было представлено при описании системы через дифференциацию и интеграцию знаний, умений и навыков. Содержательную сторону теорию планирования, организации и проведения эксперимента в электроприводе разрабатывали Б.А. Ивоботенко, Н.Ф. Ильинский, И.П, Копылов [66]. Отдельные этапы инженерного эксперимента, например, методику испытания электрических машин разработал О.Д. Гольдберг [34]. Несомненным достоинством данной разработки является то, что О.Д. Гольдберг разработал блок - схемы для автоматизации промышленных испытаний машин. С точки зрения организации процесса обучения книга является полезной, так как содержит большое количество справочного материала, а также вопросы и задания для самопроверки, Недостатком данного учебника является то, что он написан в традиционной форме - в виде изложения, отсутствует проблемность в представлении материала.
Наладка систем управления электропривода, как этап инженерного эксперимента, разработана и приведена только в справочной литературе [79,135]. С одной стороны лаконичное и декларированное изложение этапов наладки позволяет сформировать знания о наладке электропривода на алгоритмическом этапе формирования готовности студентов к проведению инженерного эксперимента. С другой стороны справочники не содержат теоретических выкладок и объяснений, поэтому они не могут являться единственным источником знания о наладке электропривода. Кроме того, данная литература на сегодняшний день уже не соответствует требованиям современного производства. Поэтому основным видом занятий, в процессе которых формируются знания по теории инженерного эксперимента, являются лекции.
Существует несколько взглядов на лекции. По мнению СИ Архангельского они «устанавливают связь со всеми видами учебной работы: практикой, лабораторными, семинарскими и другими занятиями» [7, с.323], По мнению В.М. Рогинского [121, с.20] «лекция - методологическая и организационная основа для всех форм учебных занятий». Н.В. Бордовская считает, что «лекция -основная форма передачи большого объема систематизированной информации как ориентировочной основы для самостоятельной работы» [17, с.91]. СМ. Вишнякова определяет лекцию, как «систематическое, последовательное, монологическое изложение преподавателем учебного материала». [28, с.149].
Лекции имеют следующие цели: дидактические, направленные на усвоение сущности, содержания теории инженерного эксперимента; воспитательные, направленные на формирование понимания и убежденности в необходимости получаемых знаний; развивающие направленные на процесс становления на более высоком уровне мышления и творческих способностей студентов.
Кроме того, лекции позволяют развить у студентов интерес и потребность к различным видам самостоятельной работы; сопоставить материал лекций с содержанием учебной литературы. Преподаватель имеет возможность на лекции вдохновить аудиторию своей эмоциональной заинтересованностью в данной области науки.
