Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Теоретические основы проектирования методической системы профессиональной подготовки студентов с использованием автоматизированной обучающей системы и модульно-рейтингового комплекса 14
1.1. Дидактические принципы профессиональной подготовки студентов 14
1.2. Анализ содержания обучения и методики преподавания курса сопротивления материалов 19
1.3. Теоретические основы обучения с использованием компьютерных средств и рейтинговой оценки знаний студентов.. 43
1.3.1. Компьютерные обучающие средства в образовательном процессе 43
1.3.2. Рейтинговая система оценки познавательной деятельности студентов 62
1.4. Задачи, содержание и этапы опытно-экспериментальной работы 71
ГЛАВА 2. Методическая система профессиональной подготовки студентов по сопротивлению материалов с использованием автоматизированной обучающей системы и модульно-рейтингового комплекса 77
2.1 .Методическая система курса «Сопротивление материалов». .. 77
2.2. Модульно-рейтинговый комплекс 98
2.3.Модель автоматизированной обучающей системы. Сценарий электронного учебника ПО
2.4.Условия реализации методической системы в образовательном процессе и результаты педагогического эксперимента 124
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 154
БИБЛИОГРАФИЯ 157
ПРИЛОЖЕНИЯ
- Дидактические принципы профессиональной подготовки студентов
- Анализ содержания обучения и методики преподавания курса сопротивления материалов
- .Методическая система курса «Сопротивление материалов».
Введение к работе
Современный этап научно-технического прогресса характеризуется динамизмом идей и решений, междисциплинарным характером решаемых задач. Это предъявляет к инженеру и инженерному образованию новые требования, предполагающие, с одной стороны, расширение сферы и объема технических знаний, которыми владеет инженер, а с другой - формирование общесистемного инженерного подхода, для которого все более существенным становится рассмотрение инженерных проблем как проблем большой системы. Высокая степень обновляемости знаний, внедрение современных форм обработки и хранения информации, широкое использование средств вычислительной техники требуют изменений в технологии инженерного труда, а следовательно, изменений в содержании, формах и методах подготовки инженера [39].
Совершенствование инженерного образования является предметом исследований Н. П. Абовского, В. Г. Айнштейна, В. А. Веникова, И. ГараевскоЙ, К. К. Гомоюнова, А. А. Гречихина, В. Г. Кинелева, В. Кирпичникова, И. Я, Конфедератова, Г. М. Курдюмова, К. Г. Марквардта, В. В. Никитаева, В. С. Смирнова, Ю. М. Соломенцева и др. «Основное противоречие современной системы образования - это противоречие между быстрым темпом приращения знаний в современном мире и ограниченными возможностями их усвоения индивидуумом. Это противоречие заставляет педагогическую теорию отказаться от абсолютного образовательного идеала (всесторонне развитой личности) и перейти к новому идеалу - максимальному развитию способностей человека к саморегуляции (или самообразованию)»[164]. Сложившаяся в прошлом система «поддерживающего обучения» уже не соответствует требованиям формирующейся постиндустриальной цивилизации. Следовательно, необходимо инновационное образование, суть которого заключается в смене парадигмы, в новой педагогике, в новых образовательных процессах, новых технологиях [217].
Приоритетами новой образовательной парадигмы являются ориентация на интересы развития личности, фундаментальность и целостность образования [145]. Новая парадигма образования обозначила потребность в разработке педагогической системы организации учебно-познавательной деятельности студентов, которая должна не только опираться на новейшие достижения в данной области знаний, но и быть технологичной, позволяющей осуществить переход от обучения к самообучению.
Вопросы, связанные с анализом педагогических технологий обучения на современном этапе, рассматриваются в работах В. П. Беспалько, О. В. Долженко, М. Н. Катханова, А. Н. Кузибицкого, Р. А. Низамова, И. Подласова, А. О.Фаткулина и др.
В педагогической науке высшей школы существует много работ, глубоко анализирующих различные стороны учебного процесса. Так, теории обучения в высшей школе посвящены работы СИ. Архангельской^ П.Я. Гальперина, И.И. Кобыляцкого, И.Я. Конфедератова, Р.Я. Низамова и др.; педагогике высшей школы - СИ. Зиновьева, А.З. Насырова, М.В. Потоцкого, Ю.А. Самарина, И.Т. Чеботарева и др.; программированному и проблемному обучению - А.И. Берга, В.П. Беспалько, А.Г. Молибога, Н.Д. Никандрова, Н.Ф. Талызиной и др.; модульному обучению (на основе теории, созданной П. Юцявичене) - А.А. Барановской, В.М. Гарева, Е.М. Дурко, СИ. Куликова и др.
Одним из важнейших механизмов реформирования образовательной системы России является ее информатизация, которая на основе новых информационных технологий позволяет коренным образом изменить организацию процесса познания. Вопросам состояния и перспектив развития образовательной области "Информатика" посвящены многочисленные исследования С.А. Бешенкова, А.А. Кузнецова, А.Г. Кушнеренко, МП. Лапчика, B.C. Леднева, А.Л. Семенова, Е.К. Хеннера и др. Различные аспекты проблемы развития информационно-педагогических технологий исследуются в работах В.Н. Агеева, В.О. Байбакова, А.Борка, А.Владимирова, Т.П. Ворониной, Г.М. Клеймана, Н.Когдова, Е. Коротеева, А.О. Кривошеева, Р.А. Майера, В.Д. Наделяева, А.В. Осина, Н. И. Пака, И. Подласова, Г.С. Поспелова, И.В, Роберт, Н.Ю. Ротмистрова, А.Я. Савельева, Е.Ю. Семеновой, Ю.М. Цевенкова и др.
Новые информационные технологии образования позволяют значительно увеличить скорость доставки информации, скорость восприятия, понимания и глубокого усвоения огромных массивов знаний, необходимых человечеству на пороге III тысячелетия [140]. Новые технологии на базе компьютерных и телекоммуникационных систем обеспечат широкий доступ к образованию, повысят производительность учебного труда и значительно увеличат эффективность затрат [43].
Информатизация образования в России ведется с середины 70-х годов. Однако изучение состояния дел на практике показывает, что компьютер пока еще не оказал заметного влияния на совершенствование системы образования.
Анализируя первый этап компьютеризации обучения в России, В.Н. Агеев отмечает, что неудачные попытки применения вычислительной техники в образовании связаны, в основном, с техноцентризмом профессиональных программистов, не имеющих специальных знаний в области педагогики и часто не в полной мере осознающих методические проблемы профессиональной подготовки специалистов[2].
В настоящее время одним из наиболее перспективных направлений информатизации является создание электронных библиотек, которые обеспечивают широкий доступ к информационным ресурсам, существующим не только в России, но и в мировой сети. Это второй этап информатизации образования. Поэтому актуальной является задача создания качественных электронных учебников для наполнения базы данных электронных библиотек конкретными информационными ресурсами.
Проблемы, связанные с разработкой электронных изданий, являются объектом исследований И.В. Богомаз, Б.И. Глазова, Ю.Г. Древе, Ю.В. Дубровского, СВ. Кухтецкого, Д. А. Ловцова, А.П. Михайленко, В.В. Москвичева, В. Паронджанова, В.В. Черячукина и др.
В России получили распространение автоматизированные учебные курсы, поддерживаемые компьютерами. Помимо выполнения функций наглядного пособия, беспристрастного экзаменатора и средства автоматизации, компьютер повышает мотивацию обучения, поскольку сам является объектом повышенного интереса со стороны современного молодого человека.
Электронные учебные издания являются эффективным дополнением к традиционному учебному процессу, но они недостаточно интегрированы в обучающую среду. Изучение состояния дел на практике показывает также, что при разработке электронных учебников не используется в достаточной мере методический опыт преподавателей-предметников.
Эти факторы обусловливают длительность, стихийность и сложность процесса создания электронных учебников. Обостряется основное противоречие этого периода, которое заключается в несоответствии масштабов информатизации учебного процесса степени эффективности компьютерного обучения.
Компьютер сможет существенно повлиять на образование, считает А. Бор к, если будут разработаны целостные компьютерные учебные курсы, с самого начала ориентированные на применение новейших информационных технологий [35].
Анализ современной научно-педагогической литературы свидетельствует о недостаточном количестве специальных исследований по проблеме разработки целостных компьютерных курсов по техническим дисциплинам.. Проектированию, созданию и применению целостных компьютерных курсов в общеобразовательной школе посвящено исследование Э.Т. Скибицкого [173].
Широкое распространение в высшей школе получила рейтинговая система, которая, организуя умственную и практическую деятельность студентов, активизируя познавательную деятельность, создает предпосылки для повышения качества обучения. Оценивание результатов обученности студентов осуществляется методом тестов. Н.В. Басова считает, что рейтинговая оценка обученности студента с большей степенью доверительности может характеризовать качество его инженерной подготовки [23].
Научная организация педагогического контроля и оценки знаний в высшей школе является предметом исследований B.C. Лванесова, В.Г. Айнштейна, К.Л. Бичтагирова, Н, Булычева, З.Г. Григорьевой, В.А. Зиновьевой, А.И. Кочеткова, Ю.Н. Кушелева, А.И. Субетто; организация контроля на базе рейтинга - А. Арзамасцева, В.Э, Герстенбергера, Р.Я. Касимова, А.В. Кобзева, Ю.М. Кругликова и др.; педагогическое тестирование - В.П. Беспалько, В.И. Сосновского, В.И. Тесленко, М.Н. Халимовой, Г. Хубаева и др.
Анализ современных педагогических исследований и практический опыт работы в отечественном образовании свидетельствуют о возрастающем интересе к проблеме организации учебно-познавательной деятельности на основе новых технологий обучения. Однако число обобщающих работ по обозначенной проблеме ограниченно. Это значительно затрудняет создание оптимально функционирующей педагогической системы и актуализирует проблему разработки методических систем обучения с использованием автоматизированных обучающих систем по конкретным дисциплинам на основе рейтинговой оценки познавательной деятельности студентов.
Актуальность настоящего исследования определяется противоречием между: необходимостью развития творческой личности студента и консерватизмом существующей системы высшего технического образования; высокой степенью обновляемости знаний, необходимых для практической деятельности инженера и возможностью их индивидуального усвоения; масштабами информатизации учебного процесса и невысокой эффективностью компьютерного обучения; потребностью высшей технической школы в педагогической системе организации учебно-познавательной деятельности студентов на основе новых технологий и недостаточной теоретической и методической разработанностью их педагогических основ.
Данные противоречия составили основную проблему исследования, которую мы видим в несоответствии постоянно растущих требований к качеству профессиональной подготовки будущих инженеров и существующей системой подготовки студентов технических вузов, при которой современные информационные технологии, призванные содействовать творческому саморазвитию личности, недостаточно реализуются.
Важность и актуальность рассматриваемой проблемы, ее недостаточная научно-теоретическая и практическая разработанность для нужд современного высшего технического образования послужила основанием для определения темы нашего исследования - «Методическая система профессиональной подготовки студентов с использованием автоматизированной обучающей системы и модульно-рейтингового комплекса (на примере курса сопротивления материалов)».
Целью исследования является разработка методической системы профессиональной подготовки студентов на основе автоматизированной обучающей системы по курсу сопротивления материалов.
Объектом исследования является процесс профессиональной подготовки инженера.
Предмет исследования - методическая система профессиональной подготовки студентов с использованием автоматизированной обучающей системы и модульно-рейтингового комплекса.
Гипотеза исследования. Если методическую систему подготовки по сопротивлению материалов проектировать на основе автоматизированной обучающей системы, разработанной с учетом принципов модульности, системности, междисциплинарной интеграции, с ориентацией на профессиональную деятельность инженера, то это позволит повысить эффективность обучения и будет способствовать формированию готовности к использованию полученных знаний при решении научно-технических проблем.
Исходя из цели исследования и сформулированной гипотезы, были определены следующие задачи:
1. Провести дидактический анализ состояния преподавания сопротивления материалов с целью выявления проблем и трудностей при изучении курса, которые можно решить с помощью автоматизированной обучающей системы и модульно-рейтингового комплекса.
2. Разработать основные компоненты методической системы профессиональной подготовки студентов (цели, содержание, средства, методы и организационные формы обучения), обеспечивающие качество, фундаментальной подготовки студентов по сопротивлению материалов и способствующие формированию готовности к использованию полученных знаний в инженерной деятельности.
Разработать модель автоматизированной обучающей системы и сценарий электронного учебника по сопротивлению материалов и методику их использования в учебном процессе.
Разработать модульно-рейтинговый комплекс, который позволит организовать учебный процесс и активизировать познавательную деятельность студентов.
Выявить условия реализации предложенной методической системы в реальном образовательном процессе и экспериментально подтвердить ее эффективность.
Методологическую основу исследования составили работы в области психологии и педагогики (Ю.К. Бабанский, В.П. Беспалько, Б.С. Гершунский, В.В. Давыдов, В.В. Краевский, В,С. Леднев, И.Я. Лернер, А.Н. Леонтьев, Г.К. Селевко, М.Н. Скаткин, Н.Ф. Талызина, Л.М. Фридман и др.); исследования, посвященные специфике работы высшей профессиональной школы (СИ. Архангельский, О,А. Абдуллина, Г.П. Афанасьева, Е.В. Востроилов, А.А. Деркач, З.Ф. Есарева, Н.М. Кузьмина, Н.Д. Никандров, П.И. Пидкасистый, В.А. Сластенин, Л.Ф. Спирин и др.); работы, посвященные теоретическим основам формирования содержания профессионального образования и обучения (Л.Н. Алексеева, Л.И. Анищев, З.А. Зайцева, Л.Г. Сему шина, Р.Х. Шакуров и др.); работы в области системного подхода (Н.П. Абовский, СИ. Архпнгельский, И. В. Блауберг, A.M. Сидоркин, Э.Г. Юдин и др.); исследования в области методики преподавания по сопротивлению материалов (А.В. Александров, В.Л, Бидерман, Г.С Варданян, А. В. Дарков, А.А. Ильюшин, К.К. Лихарев, Л.С Минин, Г.С Писаренко, СД. Пономарев, Ю.Н. Работнов, В.И. Феодосьев, В.В. Черкасов и др.).
Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования: теоретический анализ научно-методической литературы по проблематике исследования; изучение нормативных документов, определяющих структуру и содержание подготовки специалиста в высших учебных заведениях, программ и учебных пособий по курсу сопротивления материалов, практики преподавания этого курса в высших учебных заведениях; системный анализ комплекса дисциплин, входящих в механику деформируемого твердого тела; педагогическое наблюдение, беседа, анкетирование, педагогический эксперимент.
Научная новизна и теоретическая значимость исследования состоит в том, что разработан методологический подход к проектированию методической системы на основе комплексного использования традиционной, компьютерной и рейтинговой технологий.
Практическая значимость работы состоит в том, что разработанная методическая система подготовки по курсу сопротивления материалов с использованием автоматизированной обучающей системы и модульно-рейтингового комплекса внедрена в учебный процесс Красноярской государственной архитектурно-строительной академии, и выявлена ее эффективность; разработанная автоматизированная обучающая система внедрена в учебный процесс Красноярского государственного технического университета, Хакасского технического института, Новосибирской академии строительства. Предложенная методическая система подготовки по сопротивлению материалов с использованием автоматизированной обучающей системы и модульно-рейтингового комплекса может быть адаптирована к другим техническим дисциплинам.
Достоверность результатов исследования обеспечивается опорой на выводы исследователей в области дидактики и психологии, использованием научно-обоснованных методов с опорой на основополагающие теоретические положения, последовательным проведением педагогического эксперимента, использованием математических методов обработки результатов и педагогических критериев их качественной интерпретации.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Автоматизированная обучающая система выступает средством повышения качества фундаментальной подготовки, так как обеспечивает: системность и завершенность обучения; высокую скорость понимания учебного материала; наглядность обучения; высокую эффективность и производительность учебного труда; целесообразную организацию самостоятельной работы студентов, что повышает их мотивацию и формирует привычку самоконтроля.
Модульно-рейтинговый комплекс является фактором, обеспечивающим ритмичность работы студентов, упорядоченность и организованность учебного процесса.
Методическая система с использованием автоматизированной обучающей системы и модульно-рейтингового комплекса может обеспечить повышение эффективности обучения и усиление творческой составляющей в работе преподавателя.
Апробация материалов исследования. Ход и результаты исследования обсуждались на межрегиональной конференции «Проблемы информатизации региона» (Красноярск, 1995 г.), на региональной межвузовской научно-методической конференции «Проблемы высшего образования на пороге XXI века» (Красноярск, 1997 г.), на научно-практической конференции «Достижения науки и техники - развитию города Красноярска» (Красноярск, 1997 г.), на постоянно действующем семинаре «Проблемы конструкционной прочности» (Институт вычислительного моделирования СО РАН, 1998г.), на научно-практических конференциях студентов и преподавателей Красноярской государственной архитектурно-строительной академии (1997, 1998, 1999, 2000г.), на заседаниях кафедры технической механики Красноярской государственной архитектурно-строительной академии и кафедры «Динамика и прочность машин» Красноярского государственного технического университета.
На основании материалов исследования подготовлены методические указания «Рейтинговая система оценки знаний и качества работы студентов при преподавании курса сопротивления материалов»; электронный учебник по курсу сопротивления материалов (с помощью оболочки «Pages»); обучающая программа по основным разделам курса сопротивления материалов (с элементами мультимедиа: анимация, звук).
Результаты исследования внедрены в учебный процесс Красноярской государственной архитектурно-строительной академии, филиалах академии в городах Назарове, Ачинск, Шарыпово, Кодинск, Красноярского государственного технического университета, Хакасского технического института, Новосибирской академии строительства. По теме диссертации опубликовано 20 работ.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, двух глав, заключения, библиографии и приложений.
Дидактические принципы профессиональной подготовки студентов
В настоящее время назрела необходимость в коренном пересмотре как методики построения и содержания подготовки, так и методики преподавания отдельных технических дисциплин. Для современной высшей школы необходим переход от знаний частностей к изучению общих положений, главных идей и принципов науки, к большей системности знаний и единству методов и методологий.
В подготовке инженера необходим переход от умений деятельности по «образцу» к более обобщенным умениям, на которых строится быстро изменяющаяся деятельность современного специалиста в различных условиях и непредвиденных ситуациях.
В основу подготовки специалистов, считает Ю. М. Соломенцев [187], следует положить принцип модульности. Он состоит в том, что в вузах определенного профиля формируется необходимый набор специальностей, образующих модуль, который адекватен соответствующей научно-технической проблеме. Каждую специальность, входящую в модуль, необходимо рассматривать во взаимосвязи с другими специальностями этого модуля.
Во всякой технической проблеме, отмечает В. А. Веников [39], следует различать ее ядро, меняющееся очень медленно, и оболочку, т. е. конкретное исполнение, которое может меняться очень быстро. Поэтому основная подготовка инженеров должна быть ориентирована именно на ядро, а не на оболочку. Исходя из этого, при формировании кадровых модулей важно выделить инвариантную часть модуля, которая присуща всем комбинациям специальностей в вузе.
Подготовка инженера во многом зависит от того, насколько правильно определено ее содержание. Содержание образования должно иметь структуру, в которой «ядро» знаний (обязательных курсов) служит источником формирования «оболочки» знаний - системы курсов, имеющих профилирующую специальную направленность. Содержание дисциплины как «ядра» и «оболочки» должно иметь также модульную структуру [39, 172].
Второй принцип, который должен лежать в основе подготовки специалистов, - системность этой подготовки. Принцип системности предполагает нацеленность всего процесса подготовки инженерных кадров на решение конкретных научно-технических проблем и формирование, в соответствии с этим, новых учебных планов и программ, тесно связанных между собой ради достижения поставленной цели.
Системный подход (СИ. Архангельский, И.В. Блауберг, Э.Г, Винограй, A.M. Сидоркин и др.) необходимо распространить на научную, инженерную и педагогическую деятельность. Н.П. Абовский и А.Я. Воловик [186] отмечают, что системный подход играет роль междисциплинарного языка для преодоления «глухоты специализации» в условиях значительной и все возрастающей дифференциации наук.
Системный подход формирует и развивает у обучающихся целостное диалектико-материалистическое мировоззрение. Однако, как отмечает А А. Гусаков [53], «... комплексы научных дисциплин в учебных планах строительных вузов всех без исключения специальностей формировались стихийно, и по своему составу, объему и последовательности не дают системно-технического представления о строительстве в целом. В учебные программы не включены обобщающие и систематизирующие курсы, характеризующие в целом строительство как систему». Назрела необходимость внедрения в практику обучения специалистов разных профилей системотехнических обобщающих курсов.
Принцип системности распространяется как на обучение в целом, так и на каждое отдельное занятие. В дидактике систематичность понимается как последовательность и логическая связь в изучении материала.
Формирование знаний в систему начинается с объединения понятий. Законы, принципы, правила в содержании предмета обучения выполняют функцию объединения понятий в определенную систему, приобретающую познавательный и практический смысл. Будучи связанными определенной системой, они раскрывают структуру предмета, его задачи и пути развития [12].
Третий принцип, который крайне актуален для технических вузов -фундаментальность подготовки, которая предполагает уверенное, оперативное владение знаниями фундаментальных учебных предметов, которые создают основу обучения и являются инструментом познания. К таким предметам в техническом вузе относятся высшая математика и физика, теоретическая механика, сопротивление материалов и др.
«Фундаментальные, глубокие понятия, - пишет СИ. Архангельский -носят аналитический смысл, отражают общие закономерные признаки объекта рассмотрения, охватывают многообразие сторон предмета, его свойств и связей с другими предметами». Специальные дисциплины должны строиться на хорошем теоретическом «фундаменте». Фундаментальность подготовки обеспечивает основу для дальнейшего непрерывного образования [12].
Еще одно условие - преемственность в изучении дисциплин. Рост объема научной информации и ограниченность по времени на подготовку специалиста обостряет проблему обучения всем дисциплинам. Свое мнение о решении этой проблемы высказал академик Л. И. Седов: «Минимум информации - максимум понимания». Это требование можно выполнить за счет большей преемственности в изложении таких дисциплин как физика математика, сопротивление материалов и др., что позволит исключить дублирование информации и высвободит ресурсы учебного процесса [216].
Приоритеты в образовании конца XX века обусловлены лавинообразным потоком информации во всех областях знаний. Поэтому, одним из главных стратегических направлений развития образования является широкое внедрение информационных технологий [139]. Умение пользоваться ЭВМ при решении учебных и профессиональных задач приравнивается ко второй грамотности. От уровня этой «компьютерной грамотности» и ее распространения зависит развитие научно-технического прогресса, интенсификация и интеллектуализация производства и системы образования.
В современной системе высшего образования России информатике придан статус фундаментальной дисциплины. Использование вычислительной техники в курсовом и дипломном проектировании позволяет упрощать и совершенствовать методы расчетов, избавляет от значительной части работы нетворческого характера.
Одной из важнейших дидактических особенностей ЭВМ, отмечает С. И. Архангельский [12], является одновременное выполнение функции обучения и анализа учебного процесса.
Автоматизированные обучающие системы позволяют реализовать основные дидактические принципы - принципы системности, фундаментальности, модульности, преемственности, наглядности, надежности формирования знаний, умений и навыков.
Анализ содержания обучения и методики преподавания курса сопротивления материалов
Известно, что важнейшим государственным документом является учебная программа курса, определяющая сумму знаний в целом. Основы успеха подготовки инженера закладываются уже в учебных программах соответствующей специальности.
Программа должна отражать современное состояние науки и техники. Наличие общих программ необходимо для обеспечения целостности курса и известного единообразия у одних и тех же специальностей. Общая программа не устанавливает жестких рамок, а очерчивает только содержание основной части курса, его роль и место в системе дисциплин, соответствующих специальностей. На основе общей программы кафедры составляют рабочую программу для каждой специальности, по которой ведется учебный курс,
В последние годы наблюдается тенденция сокращения времени, отводимого на изучение базовых курсов. Это заставляет особо тщательно отрабатывать программу курса.
Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования [50] содержит требования к минимуму содержания и уровню подготовки инженера по конкретной специальности. Для каждой специальности дается общая характеристика: определяется ее место в области производства, указываются объекты и виды профессиональной деятельности.
Образовательный стандарт определяет общие требования к образованности инженера и требования к знаниям и умениям по учебным дисциплинам, Он дает целостное представление о подготовке специалиста. Наличие стандарта упрощает согласование рабочих программ со смежными кафедрами, позволяет устранять повторяющийся материал, дает возможность работать над совершенствованием рабочих программ.
Образовательный стандарт имеет большое значение в определении взаимосвязей учебных курсов, а также в установлении его значения для подготовки специалистов данного профиля. Наличие стандарта позволяет кафедрам провести анализ всей совокупности вопросов по данному курсу, проработать и обеспечить правильную взаимосвязь всех форм учебной работы студентов.
Методические проблемы преподавания технических дисциплин можно рассмотреть на примере курса «Сопротивление материалов», который является базовым для строительных и машиностроительных специальностей.
Учебный курс «Сопротивление материалов» относится к группе физико-математических и является классическим в подготовке почти всех инженерных специальностей. В сопротивлении материалов закладывается фундамент грамотного проектирования конструкций.
Анализ содержания программ по курсу [50, 154, 155] показывает, что наука сопротивления материалов рассматривается как основополагающая часть механики деформируемого твердого тела и как некоторый установившийся объем сведений, необходимый для расчета элементов конструкций.
Существующие программы рекомендуют построение курса по принципу от простого к сложному. Программой курса предусматривается изучение характеристик механических свойств конструкционных материалов, процессов деформирования и разрушения, методов анализа напряженно-деформированного состояния элементов конструкций и условий накопления предельного состояния материалов и конструкций, методов расчета и анализа конструкционной прочности инженерных сооружений. При этом широко используются приближенные методы, различные упрощающие гипотезы.
Программы для машиностроительных и транспортных специальностей включают вопросы расчета пружин, бруса большой кривизны, расчет тонкостенных оболочек и пластин, расчет толстостенных труб.
Для строительных специальностей программы предусматривают расчет на прочность по предельным состояниям. Для них должна быть рассмотрена ползучесть бетона и стали при высоких напряжениях. Студентов механических специальностей необходимо ознакомить с ползучестью металла при высоких температурах.
.Методическая система курса «Сопротивление материалов».
Опираясь на существующий опыт преподавания курса сопротивления материалов, достижения в области разработки технологий обучения, описанные мотивы использования компьютерных технологий, была разработана методическая система профессиональной подготовки по сопротивлению материалов с использованием автоматизированной обучающей системы и модульно-рейтингового комплекса. Для этого были разработаны;
система целей;
критерии отбора содержания методической системы;
система методов обучения;
особенности реализации каждой из основных организационных форм в условиях использования автоматизированной обучающей системы;
классификация компьютерных средств, которые используются в методической системе по сопротивлению материалов.
В работе [164] технология обучения, определяется, с одной стороны, как совокупность методов и средств обработки, представления, измерения и предъявления учебной информации, а с другой стороны, технология обучения - это наука о способах воздействия преподавателя на студента в процессе обучения с использование необходимых технических и информационных средств. Понятие «технология обучения» в России расширили до термина «педагогические технологии», понимая под этим содержательную технику учебно-воспитательного процесса [28]. Педагогические технологии, кроме общеизвестных дидактических принципов, имеют и свои, присущие именно им принципы [23].
1 Целостность, т. е. единство обучения, воспитания и развития, с одной стороны, и системность - с другой,
2. Фундаментальность, т.е. сущностный подход» основанный на обучении крупными блоками базовому, основному содержанию дисциплины. Сущностный подход рассматривается не только в плане одной дисциплины, но и, обязательно, в плане межпредметных связей с нацеленностью на задачи подготовки специалиста по конкретному профессиональному профилю.
3. Культуросообразность. Этот принцип означает, что обучать следует соответственно современному уровню развития культуры, т.е. нужно учитывать современные возможности обучения: компьютер, средства мультимедиа и в целом уровень культуры.
4. Гуманитаризация и гуманизация обучения. Рассматривая проблемы в области своей науки с точки зрения полезности ее для общества, раскрывая ее историческое значение, преподаватель вносит моменты гуманитаризации в педагогическую технологию, а используя педагогику сотрудничества, осуществляет принцип гуманизации обучения.
5. Обучать исследуя, исследовать обучая,
6. Непрерывность образования, т.е. подготовка студентов к необходимости совершенствовать свои профессиональные качества в течение всей жизни.
7. Деятельностный подход. Знания приобретаются только в процессе деятельности, поэтому важно организовать деятельность студентов, чтобы они смогли применять полученные знания. Невостребованные знания, как известно, забываются. Под методической системой обучения (по А. М. Пышкало) будем понимать педагогическую структуру, компонентами которой являются цели, содержание, методы, формы и средства обучения [99, 189].
Построению методических систем обучения посвящены исследования В. Р. Майера, И. Ю. Степановой, Г. Г. Хамова и др.
При разработке методической системы мы опираемся на традиционную модель обучения сопротивлению материалов, контуры которой очерчены государственным стандартом.
Проведем анализ и описание основных компонентов методической системы: целей, содержания, методов, форм и средств обучения, обеспечивающих нужную нам подготовку по сопротивлению материалов.
Цели обучения
Сформулируем группу целей методической системы в профессиональной подготовке по сопротивлению материалов:
1. Формирование научного мировоззрения. В процессе преподавания курса должно быть обеспечено понимание сути общетеоретических законов, принципов, рабочих гипотез, допущений и ограничений, положенных в основу современной механики деформируемого твердого тела (МДТТ). Должно быть показано, что МДТТ представляет собой комплекс технических дисциплин: сопротивление материалов, строительная механика, теория упругости, теория пластичности, теория ползучести, механика разрушения, экспериментальная механика. В этом комплексе сопротивление материалов является основополагающей дисциплиной, без знания которой не возможно создание надежных инженерных конструкций и сооружений. Должна быть раскрыта связь сопротивления материалов с математикой и общей механикой, должно быть сформировано отчетливое представление о применяемых в сопротивлении материалов методах. 2. Обеспечение знаний, умений и навыков. Студенты, изучившие сопротивление материалов, должны обладать достаточно полными сведениями о механике и физике явлений упругости, пластичности и прочности; должны глубоко понимать основы курса (метод сечений, рабочие гипотезы, распределение напряжений при различных нагружениях); должны уметь решать типовые задачи на прочность, жесткость и устойчивость; должны приобрести навыки самообразования. Формирование конкретных навыков и умений осуществляется по принципу деятельности на основе отобранного материала.
3. Развитие продуктивной мыслительной деятельности студентов. Изучение курса сопротивления материалов должно обеспечить развитие способностей логического и рационального мышления с четкой расчлененностью хода рассуждений; навыки создания и выполнения операционально-творческих процедур и программ решения сформулированных задач; развить способности к творчеству.
