Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ИНТЕГРАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ В ПЕДАГОГИКЕ И ОБРАЗОВАНИИ 21
1.1 . Интеграция как ведущая тенденция в развитии педагогики 21
1.2.Междисциплинарные взаимодействия в научном и учебном по знании 45
1.3.Предпосылки педагогической интеграции содержания образования в техническом вузе 74
Выводы по первой главе 90
ГЛАВА 2. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ИНТЕГРАЦИИ СОДЕРЖАНИЯ ОБЩЕИНЖЕНЕРНОЙ ПОДГОТОВКИ В ТЕХНИЧЕСКОМ ВУЗЕ 94
2.1. Системно-структурный анализ содержания общеинженерной подготовки 94
2.2.Типология педагогической интеграции содержания инженерного образования 108
2.3.Концепция интегративного подхода к проектированию содержания общеинженерной подготовки в техническом вузе 127
2.4,Общедидактические и специальные принципы педагогической интеграции содержания общеинженерной подготовки 141
2.5.Общепрофессиональная подготовка в свете обновленной концепции фундаментализации инженерного образования... 151
Выводы по второй главе 162
ГЛАВА 3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫХ УЧЕБНЫХ КОМПЛЕКСОВ 166
3.1. Отбор и структурирование содержания интегрируемых дисциплин общеинженерного цикла 171
3.2. Технология проектирования междисциплинарного учебного тезауруса 192
3.2.1. Общая характеристика интегрируемых монодисциплин.. 192
3.2.2. Внутридисциплинарная интеграция учебного материала... 201
3.2.3. Междисциплинарная интеграция 210
3.3. Средства диагностики интегративности знаний обучаемых 217
Выводы по третьей главе 234
ГЛАВА 4. РЕАЛИЗАЦИЯ МЕЖДИСЦИПЛИНАРНОГО УЧЕБНОГО КОМПЛЕКСА В ПЕДАГОГИЧЕСКОЙ ПРАКТИКЕ ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 236
4.1. Дидактические программные средства поддержки учебного процесса в условиях применения междисциплинарного учебного комплекса 236
4.2.0рганизационно-процессуальный аспект применения междисциплинарного учебного комплекса 246
Выводы по четвертой главе 258
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 260
ЛИТЕРАТУРА 268
- Интеграция как ведущая тенденция в развитии педагогики
- Системно-структурный анализ содержания общеинженерной подготовки
- Отбор и структурирование содержания интегрируемых дисциплин общеинженерного цикла
Введение к работе
Качество образования в условиях реформирования высшей школы становится ключевой категорией российской образовательной политики. В проблеме повышения качества образования важнейшей является задача совершенствования его содержания. К решению этой задачи в настоящее время привлечены крупные научные коллективы и ведущие специалисты системы управления образованием. Так, усилиями ученых Российской академии образования, Исследовательского центра проблем качества подготовки специалистов (В.И. Байденко, И.А. Зимняя, Г.Л. Ильин, В.Г. Казано-вич, Н.И. Максимов, A.M. Новиков, Н.А. Селезнева, А.И. Субетто, Ю.Г. Татур, Е.В. Ткаченко, В.Д. Шадриков и др.) в последние годы был разработан концептуально-программный подход к проблеме качества высшего образования в современной России, создана система новых парадигм в организации единого корпуса знаний и в решении проблемы фун-даментализации и источников высшего образования.
Новые подходы к проблеме качества образования вступают в противоречие с преобладающей в современной высшей школе традиционной дискретно-дисциплинарной моделью реализации его содержания, которая сложилась исторически и обеспечила подготовку поколений высококвалифицированных специалистов, соответствовавших, в основном, требованиям своего времени. Эта модель безусловно сохранит свое базовое значение и в ближайшем будущем. Однако новый этап развития человеческого сообщества, и вызванное им изменение системы требований к современному специалисту обусловливают необходимость коррекции существующей модели, основным недостатком которой является затрудненность создания в ее рамках условий для целенаправленного синтеза транслируемых знаний и превращения их в целостные системы. Формальная разобщенность родственных дисциплин в учебных планах вузов, неоправданные различия их понятийно-терминологического аппарата, недостаточное использование
6 межпредметных связей приводит к тому, что синтез транслируемой учебной информации стихийно возлагается на самих студентов и если даже осуществляется ими, то весьма малоэффективно.
Перспективным направлением совершенствования содержания образования является его педагогическая интеграция. Примеры интеграции учебных дисциплин имеются как в мировой (Франция, Германия, США и др.), так и в отечественной педагогической практике (в общеобразовательной школе первыми предметами, построенными на интегративной основе стали «Природоведение» и «Обществознание»). Значительное число исследований проблемы интеграции учебных предметов выполнены в последние годы в сфере общего среднего (Ю.И. Дик, В.И. Загвязинский, С.А. Старченко, О.А. Яворук и др.) и начального профессионального образования (А.П. Беляева, М.Н. Берулава, Ю.С. Тюнников, Л.Д. Федотова, Н.К. Чапаев и др.).
Вопросы интеграции педагогического знания с техническим в системе профессиональной подготовки инженеров-педагогов детально исследуются в работах представителей уральской научной школы - СБ. Ельцо-ва, О.М. Кузнецовой и других, разработавших концепцию, согласно которой интеграция инженерных и педагогических знаний фиксируется как принцип этого вида образования, определяющий его содержание. Значительное внимание в работах ученых этой научной школы уделяется также феноменологическому (B.C. Безрукова) и теоретико-методологическому (Н.К. Чапаев) аспектам педагогической интеграции.
Исследованиями интеграционных процессов охвачены такие области образования как высшее педагогическое ( Н.Н. Деменева, И.В. Непрокина, и др.) и среднее профессиональное (Л.А. Волович, Н.А. Киселева, Л.П. Тихонова и др.).
В области высшего технического образования исследований по проблеме педагогической интеграции содержания обучения пока недостаточ-
но (среди этих немногочисленных работ следует назвать исследования Т.А. Дмитренко, Ю.А. Кустова, Д.Ф. Полищука, В.В. Щипанова). В то же время, именно профессиональная деятельность инженера по созданию новых, более эффективных технических систем и технологий характеризуется наиболее высокой степенью интегрированности и требует развитой «интегративности» мышления, умения находить «синергические» решения. Исследования психологов (М.М. Зиновкина, А.К. Маркова, В.Д. Шад-риков и др.) показывают, что процесс формирования интегративности мышления будущего специалиста может быть блокирован еще на стадии обучения, если его подготовка осуществляется неадекватными методами, с использованием устаревших обучающих технологий, понятийного аппарата, способа предъявления учебной информации.
Важнейшей составляющей высшего технического образования является общеинженерная подготовка. В состав общепрофессиональных циклов инженерных образовательных программ, регламентированных действующими государственными образовательными стандартами, входит необоснованно большое количество дисциплин - около 400. Подобная насыщенность общеинженерных циклов дисциплинами, зачастую отличающимися лишь названиями, а также наличие в них значительной доли дисциплин, которые вполне могут быть отнесены к специальным, не согласуются с тенденцией к интеграции инженерных образовательных программ, характерной для развитых стран мира.
Таким образом, с учетом сказанного выше, можно констатировать нарастание следующих противоречий:
- между интегративно-междисциплинарным характером профессиональной инженерной деятельности и дискретно-дисциплинарной системой подготовки, преобладающей в отечественной высшей технической школе;
- между необоснованно широкой номенклатурой общепрофессио
нальных дисциплин и тенденцией к интеграции инженерных образова
тельных программ ;
- между потребностью технических вузов в реализации интегратив-
ного подхода к проектированию содержания общеинженерной подготовки
и отсутствием концепции, а также эффективной технологии педагогиче
ской интеграции дисциплин общеинженерного цикла.
Перечисленные противоречия являются отдельными «гранями» ведущего противоречия: между когнитивно-ориентированной, «техногенной» парадигмой традиционного инженерного образования и современными требованиями, которые предъявляют предприятия, фирмы, система экономики и социум в целом к профессиональной квалификации и личностным качествам инженера.
Необходимость разрешения указанных противоречий определяет актуальность темы нашего исследования, которое должно ответить на следующие вопросы: на основании какой концепции, в соответствии с какими дидактическими принципами и какими технологическими средствами осуществлять интеграцию содержания общеинженерной подготовки, чтобы эффективно формировать интегративность общепрофессиональных знаний у студентов технического вуза?
Цель исследования заключается в теоретическом обосновании интеграции содержания общепрофессиональной подготовки и создании технологии ее реализации в техническом вузе.
Объект исследования - теория и технология интеграции содержания инженерного образования.
Предмет исследования - процесс интеграции содержания общепрофессиональной подготовки в техническом вузе.
Гипотеза исследования. Интеграция содержания общепрофессиональной подготовки студентов в техническом вузе будет эффективной, если она:
- предусматривает интегрирование учебных дисциплин, обладающих
близостью объектов и предметов изучения, сходством понятийно-
терминологического аппарата;
- осуществляется в соответствии с концепцией интегративно-
синергетического подхода, включающей цели, систему принципов инте
грации, модель фундаментализации общеинженерной подготовки, типоло
гию оснований интеграции;
реализуется в учебном процессе с помощью междисциплинарного учебного комплекса, технология проектирования которого предусматривает построение квалиметрически обоснованных учебных тезаурусов интегрируемых дисциплин, установление и квантификацию внутри- и междисциплинарных связей, конструирование междисциплинарного учебного тезауруса;
предусматривает применение в учебной и самообразовательной деятельности студентов компьютерной гипертекстовой контрольно-справочной базы знаний интегрируемых дисциплин, а также оценку уровня сформированности интегративности знаний с помощью интегративных тестов.
В соответствии с целью и гипотезой исследования были поставлены следующие задачи:
1.Провести анализ состояния проблемы интеграции в педагогической науке и практике, выявить и обосновать предпосылки к интеграции содержания общепрофессиональной подготовки в техническом вузе.
2.Теоретически обосновать и разработать концепцию интеграции содержания общеинженерной подготовки в техническом вузе.
3. Выявить и сформулировать систему принципов интеграции содержания общепрофессиональной подготовки в техническом вузе.
4.Разработать квалиметрически обоснованную технологию проектирования междисциплинарного учебного комплекса как основного дидактического средства предъявления интегрированного содержания общеинженерной подготовки.
5.Разработать структуру и содержание междисциплинарного учебного комплекса «Теоретическая и прикладная механика» и его методическое обеспечение.
6. Осуществить опытно-экспериментальное обоснование проводимого исследования и внедрение его результатов в педагогическую практику технического университета.
Для решения поставленных задач использовались общенаучные методы теоретического исследования (анализ научной литературы, обобщение, систематизация, классификация, типологизация, аналогия, абстрагирование, моделирование, синтез, системный подход); методы эмпирического исследования (обобщение педагогического опыта, наблюдение, анкетирование, тестирование, педагогический эксперимент); метод групповых экспертных оценок и методы математической статистики.
Методологическая база исследования.
Общеметодологическими основаниями исследования являются диалектический метод познания и важнейшие положения теории познания о гносеологической общности и внутреннем единстве научного знания (Н.Т. Абрамова, И.А. Акчурин, В.В. Ильин, Б.М. Кедров и др.); принципы системного подхода ( А.Н. Аверьянов, В.Г. Афанасьев, И.В. Блауберг, В.П. Кузьмин и др.) и синергетики ( В.Г. Буданов, Г. Хакен, С.С. Шевелева и др.);
Методологические основания исследования также включают в себя положения, раскрывающие:
- общие вопросы методологии психолого-педагогических наук
(Ю.К. Бабанский, В.В. Давыдов, Н.В. Кузьмина, Н.Д. Никандров и др.);
- вопросы методологии и методики педагогических исследований
(В.И. Загвязинский, А.Я. Наин, В.М. Полонский и др.);
- процесс профессионального становления личности (В.Л. Бенин,
Э.Ф. Зеер, Г.М. Романцев и др.)
Теоретическая база исследования опирается на:
-философскую концепцию интеграции научного знания (М.С. Аси-мов, Б.А. Ахлибининский, B.C. Готт, Н.П. Депенчук, Б.М. Кедров, А.А. Турсунов, А.Д. Урсул, М.Г. Чепиков и др.);
положения педагогической когнитологии (В.И. Гинецинский, Л.Я. Зорина, Я.А. Пономарев и др.);
дидактическую теорию межпредметных связей (И.Д. Зверев, П.Ф. Каптерев, В.К. Кириллов, Д.М. Кирюшкин, Н.А. Лошкарева, В.Н. Максимова, М.Н. Скаткин и др.);
-теорию педагогической интеграции (А.П. Беляева, М.Н. Берулава, В.Д. Семенов, Ю.С. Тюнников, Л.Д. Федотова, Н.К. Чапаев и др.);
основные положения дидактики высшей школы ( СИ. Архангельский, В.П. Беспалько, А.А. Вербицкий, В.В. Краевский, Н.Ф. Талызина, Д.В. Чернилевский и др.);
труды по педагогическим технологиям (В.П. Беспалько, В.М. Монахов, И.Г. Пустильник, Н.Н. Тулькибаева, М.А. Чошанов, В.Э. Штейн-берг, Н.Е. Эрганова и др.);
исследования проблемы содержания образования (С.Я. Батышев, А.Т. Глазунов, B.C. Леднев, И.Я. Лернер, А.М Сохор и др.);
научные труды по педагогической кибернетике и квалиметрии образования ( B.C. Аванесов, Л.Б. Ительсон, Л.Н. Ланда, В.И. Михеев, Н.А. Селезнева, А.И. Субетто, Л.Т. Турбович, B.C. Черепанов, Ю.К. Чернова и др.).
Организация, база и этапы исследования. Опытно-экспериментальная часть исследования проводилось на базе Ижевского государственного технического университета (ИжГТУ), Ижевской государственной сельскохозяйственной академии и Удмуртского государственного университета. Исследованием было охвачено более 300 студентов и 30 преподавателей общеинженерных кафедр.
В исследовании отражены результаты научно-исследовательской деятельности за период с 1991 по 2001 год.
На первом этапе (1991-1994) - была изучена сложившаяся практика преподавания дисциплин общеинженерного цикла в отечественных технических вузах, проведен анализ учебных планов и программ, а также изучены отечественные и зарубежные литературные источники по проблеме исследования.
На втором этапе (1994-1998) была выдвинута гипотеза исследования, сформулирована исходная концепция, разработана типология компонентов междисциплинарной интеграции содержания инженерного образования и система ее специальных дидактических принципов.
На третьем этапе (1998-2001) - организована и проведена педагогическая экспертиза разработанных информационно-семантических моделей интегрируемых дисциплин, спроектированы их учебные тезаурусы и междисциплинарный учебный тезаурус; осуществлена апробация теоретических положений в процессе опытно-экспериментальной части исследования, проведено обобщение результатов работы.
Основные выводы и результаты исследования докладывались и обсуждались на: международных научно-методических конференциях «Качество инженерного образования» (Брянск, 2000), «Современные технологии обучения» (С- Петербург, 1999), «Информационные технологии в инновационных проектах» (Ижевск, 1999), «Психолого-педагогические
проблемы системы образования» (Ижевск, 1998); на симпозиумах «Квали-метрия человека и образования» (Москва, 1996-2000); на всероссийских научно-методических конференциях «Повышение академического уровня учебных заведений на основе новых образовательных технологий» (Екатеринбург, 1998), «Инновации в профессиональном и профессионально-педагогическом образовании» (Екатеринбург, 1999), «4-я Российская уни-верситетско-академическая научно-практическая конференция» (Ижевск, 1999), «Новые информационные технологии в образовательном процессе» (Ижевск, 1997); на научно-методических конференциях ИжГТУ (1996-2001), Глазовского государственного педагогического института (1999), региональной научно-практической конференции «Четвертые Есиповские чтения}(Глазов, 2001). и на других конференциях и семинарах.
По результатам исследования опубликованы учебное пособие и монография.
На защиту выносятся:
1.Концепция интеграции содержания общеинженерной подготовки, включающая:
структуру целей педагогической интеграции содержания инженерного образования;
концептуальную модель фундаментализации инженерного образования на основе интеграции его содержания;
типологию оснований и принципы интеграции содержания общеинженерной подготовки;
модель «интегративности» знаний обучаемых.
2. Технология проектирования интегрированного содержания общеинженерной подготовки, предусматривающая:
- квалиметрически обоснованную модель проектирования и функ
ционирования междисциплинарных учебных комплексов;
алгоритм построения междисциплинарного учебного тезауруса и объединенный граф связей научных теорий группы дисциплин;
квантификацию их внутри- и междисциплинарных связей;
диагностику уровня интегративности знаний обучаемых.
3. Междисциплинарный учебный комплекс «Теоретическая и прикладная механика», содержащий:
- квалиметрически обоснованные учебные тезаурусы и дидактиче
ские паспорта трех общеинженерных дисциплин - теоретической механи
ки, теории механизмов и машин, сопротивления материалов;
междисциплинарный учебный тезаурус;
гипертекстовую контрольно-справочную базу знаний «Теоретическая механика»;
- комплект интегративных тестов.
Научная новизна исследования состоит в следующем:
теоретически обоснован интегративно-синергетический подход к проектированию общепрофессиональной подготовки в техническом вузе, на основании которого предложена концепция, заключающаяся в выделении, системном структурировании, с использованием принципов междисциплинарное и квалитативности, и последующей интеграции содержания совокупности родственных учебных дисциплин общепрофессионального цикла, обладающих близостью объекта и предмета изучения, сходством понятийно-терминологического аппарата;
предложена система принципов интеграции содержания общеинженерной подготовки, включающая принципы генетической обусловленности; целевой детерминации; гармонизации; множественности оснований; квалитативности. Раскрыта педагогическая сущность предложенных принципов;
- разработана квалиметрически обоснованная технология проектиро
вания междисциплинарного учебного комплекса, предусматривающая
процедуры:
составления и педагогической экспертизы учебных тезаурусов интегрируемых монодисциплин;
установления внутридисциплинарных связей и квантификации внутренней целостности дисциплин;
попарного «наложения» учебных тезаурусов и выделения областей их «пересечения» путем квантификации междисциплинарных связей, учитывающей «пересекаемость» множеств дескрипторов, а также количество и тесноту связей ранжированных научных теорий монодисциплин;
синтезирования междисциплинарного учебного тезауруса.
- введено в научный оборот концептуальное понятие о комплексном
качестве знаний «интегративность», включающем такие составляющие ка
чества как, междисциплинарность, взаимосвязанность, обобщенность, сис
темность, общенаучность. Разработана модель педагогического оценива
ния «интегративности» знаний студентов.
Теоретическая значимость исследования заключается в следующем:
структурированы цели педагогической интеграции содержания инженерного образования, установлена их трехуровневая организация: первый уровень- совершенствование содержания обучения, его структуры и организационно-процессуального аспекта; второй уровень- развитие личности обучаемых в когнитивной, интеллектно-креативной, нравственно-этической сферах; третий уровень- формирование целостного человека и профессионала;
выявлена и сформулирована система принципов интеграции содержания инженерного образования, включающая принципы генетической
16 обусловленности; целевой детерминации; гармонизации; множественности оснований; квалитативности.;
обоснована концепция фундаментализации инженерного образования на основе интеграции его содержания, включающая положения: о непрерывности процесса фундаментализации; о несводимости фундаментальности знаний инженера только к естественнонаучной составляющей; о метанаучной и метазнаниевой культуре; об интегративности, универсальности и проблемности знаний инженера;
разработана модель проектирования и функционирования междисциплинарных учебных комплексов в техническом вузе, исходным пунктом которой является противоречие между интегративно-междисциплинарным характером профессиональной инженерной деятельности и дискретно-дисциплинарной системой общеинженерной подготовки, разрешаемое путем реализации концепции интеграции ее содержания;
Практическая значимость исследования состоит в том, что:
разработана квалиметрически обоснованная технология проектирования междисциплинарных учебных комплексов общеинженерных дисциплин;
составлены учебные тезаурусы и дидактические паспорта трех общеинженерных дисциплин - теоретической механики, теории механизмов и машин, сопротивления материалов, а также, на их основе, - междисциплинарный учебный тезаурус;
предложен алгоритм проектирования гипертекстовой контрольно-справочной базы знаний по общеинженерной дисциплине, реализованный на примере курса «Теоретическая механика»;
разработана методика оценки интегративности знаний студентов с использованием комплекта тестовых заданий интегративного типа;
- предложена и апробирована организационно-процессуальная схема
реализации междисциплинарного учебного комплекса в учебной практике
технического университета.
Материалы исследования используются в учебных заведениях профессионального образования различного уровня, учебные планы которых содержат циклы общепрофессиональных дисциплин.
Результаты диссертационного исследования способствовали разработке и внедрению новой технологии преподавания общеинженерных дисциплин в техническом вузе.
Достоверность и надежность результатов обеспечивались методологической обоснованностью исходной концепции, базирующейся на системном, личностно-ориентированном и квалиметро-технологическом подходах, применением комплекса теоретических и эмпирических методов исследования, адекватных его цели и предмету, воспроизводимостью результатов опытно-экспериментальной части работы, статистической обоснованностью выводов, полученных из результатов педагогического эксперимента.
Внедрение результатов исследования осуществлялось:
путем научного руководства научно-исследовательскими работами по проблеме исследования, которые включались в координационный план НИР по проблемам профессионально-педагогического образования на 1996-2000 гг. (Екатеринбург, координирующая организация - Уральский государственный профессионально-педагогический университет) и в комплексную программу Уральского отделения РАО «Образование в Уральском регионе: научные основы развития и инноваций» (2001-2005 гг.);
с помощью пособия «Учебные тезаурусы теоретической и прикладной механики» и гипертекстовой контрольно-справочной базы знаний «Теоретическая механика», внедренных в учебную практику вузов и учеб-
ных заведений среднего профессионального образования Удмуртской Республики;
- внедрением междисциплинарного учебного комплекса «Теоретическая и прикладная механика» в учебный процесс на факультете «Робототехника» ИжГТУ.
Результаты внедрения подтверждены соответствующими актами.
Диссертация содержит 403 страницы и состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка, включающего 336 наименований, в том числе 10 - на иностранных языках, шести приложений.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ Во введении обосновывается актуальность исследования, сформулированы цель, объект, предмет, гипотеза и задачи диссертации, раскрыты научная новизна и практическая значимость исследования, выделяются его основные этапы, формулируются основные положения, выносимые на защиту, показана общая структура диссертации и апробация результатов.
В первой главе «Анализ интеграционных процессов в педагогике и образовании» рассмотрен философский аспект понятия интеграция, проанализированы интегративные тенденции в педагогике, образовании и научном познании, выявлены предпосылки к интеграции содержания образования в техническом вузе.
Во второй главе «Основы теории интеграции содержания общеинженерной подготовки в техническом вузе» приведены результаты системного анализа общепрофессиональной составляющей инженерной подготовки, на основании которых разработана концепция интегративно-синергетического подхода к проектированию ее содержания. Описана система специальных принципов интеграции содержания инженерного образования, изложена обновленная концепция его фундаментализации, оп-
ределены возможности фундаментализации общеинженерной подготовки в русле предложенной концепции.
В третьей главе «Технологические основы проектирования междисциплинарных учебных комплексов» раскрыты технологические аспекты проектирования интегрированного содержания общеинженерной подготовки в техническом вузе на примере интеграции дисциплин «механического» и «прочностного» субциклов в рамках междисциплинарного учебного комплекса (МУК). Рассмотрена модель педагогического измерения интегративности знаний обучаемых и технология разработки соответствующих тестовых измерителей.
В четвертой главе «Применение междисциплинарных учебных комплексов в педагогической практике технического университета» рассмотрен вопрос о дидактических средствах компьютерной поддержки учебного процесса с использованием МУК, раскрыт организационно-процессуальный аспект применения МУК в учебной практике, представлены результаты педагогического эксперимента по оценке интегративности знаний обучаемых.
В заключении диссертации подводятся итоги исследования, формулируются выводы и научно-практические рекомендации прогностического плана, определяется проблематика дальнейших исследований по рассмотренной проблеме.
В приложения вынесены:
перечень профессионально-ориентированных дисциплин общеинженерных циклов по некоторым направлениям подготовки;
образцы анкет, использовавшихся при проведении педагогической экспертизы;
-формулы, для обработки данных педагогической экспертизы;
- учебные тезаурусы интегрируемых дисциплин;
экспериментальная рабочая программа междисциплинарного учебного комплекса «Теоретическая и прикладная механика»;
тест для оценки интегративности знаний.
Интеграция как ведущая тенденция в развитии педагогики
Интеграция - одна из примечательных черт современности. Это слово часто встречается в газетных и журнальных статьях, звучит по радио и телевидению - оно у всех на слуху. Говорят и пишут об интеграции государств, экономических, политических и военных систем, науки и производства и т.д. Термин «интеграция» прочно вошел и в научный оборот. Однако разные авторы подразумевают под ней весьма широкий спектр объединительных процессов и тенденций, дают этому термину различные смысловые оттенки, что зафиксировано в ряде словарей и энциклопедий. Так, например, в «Словаре иностранных слов» (М., 1964) термин «интеграция» (от латинского integer - целый) означает объединение в целое каких-либо частей; в «Логическом словаре-справочнике» (под редакцией Н.И. Кондакова, 2-е изд.- М.,1975) интеграция определяется как объединение в целое, в единство каких-либо элементов, восстановление какого-либо единства; в «Советском энциклопедическом словаре» (под редакцией A.M. Прохорова, 4-е изд.- М.,1989) приведено более расширенное толкование слова «интеграция», под которой понимается состояние связанности отдельных дифференцированных частей и функций системы, организма в целое, а также процесс, ведущий к такому состоянию.
Прежде, чем перейти к рассмотрению процессов интеграции в конкретных областях - научном и учебном познании - остановимся кратко на вопросах философского, логико-методологического анализа процесса развития как универсального свойства материи и сознания.
В работах современных философов [17, 19, 21, 84, 147, 201, 283, 315] интеграция рассматривается как закономерный процесс, относящийся к явлениям материального и духовного бытия. Так, В.П. Кузьмин в работе [147, с.258] отмечает: «вряд ли надо доказывать, что интеграция - феномен всеобщий и универсальный. В нашем мире просто нет вещей или явлений, которые бы не являлись продуктом интеграции и которые бы не были связаны внешними интегративными связями». М.С. Асимов и А.А.Турсунов [ 17, с.51 ] рассматривают интегративность, как «особое явление природы, культуры и практической деятельности человека», для которого характерны системные закономерности, охватывающие все сферы реальности. Закономерностям интеграции указанные авторы присваивают статус эвристического принципа, ставя его в один ряд с такими регулятивами научного исследования, как принципы симметрии, сохранения единообразия и т.п.
Интеграция является лишь одной стороной процесса развития, поскольку последний рассматривается философией как смена различных форм дифференциации и интеграции. Немецкий исследователь Г. Павель-циг определяет интеграцию как «процесс движения и развития определенной системы, в котором число и интенсивность взаимодействий ее элементов растет, усиливается их взаимная связь и уменьшается их относительная самостоятельность» [201, с.28]. Под дезинтеграцией естественно понимать противоположный процесс, при котором уменьшается число и интенсивность взаимодействий элементов, происходит повышение их относительной самостоятельности. Существует четыре противоположности, образующие две пары классических контрадикторных противоречий: интеграция-дезинтеграция, дифференциация- дедифференциация [333, с.141]. Эту ситуацию можно проиллюстрировать с помощью квадрата противоположностей (рис. 1.1).
В системе данных противоположностей существуют шесть парных отношений. Г. Павельциг [201,с.ЗЗ] указывает, что «при изучении того или иного процесса необходимо проследить шаг за шагом» все указанные отношения, при этом следует учитывать, что каждое взаимодействие имеет двоякую природу - в направлении содействия и в направлении противодействия.
Интеграция и дезинтеграция, как правило, проявляются одновременно, причем, любая из них может являться ведущей тенденцией в тот или иной период процесса развития. Весьма часто, хотя и необоснованно, ведущей стороной процесса развития считают интеграцию. Различают экстенсивные и интенсивные интегративные процессы. Экстенсивные процессы интеграции предполагают рост объема, количества объединяемых элементов, интенсивные - повышение степени внутреннего единства элементов.
Диалектика процесса развития предполагает его скачкообразность: монотонного, линейно направленного развития не существует. В развитии всегда наблюдается диалектический процесс взаимодействия интеграции и дезинтеграции, прогресса и регресса, усложнения и упрощения, снижения и повышения энтропии. При каждом качественном скачке и в тупиковых ситуациях процессы развития меняют свое направление [214].
Дифференциация и дедифференциация связаны с состоянием элементов системы. Если элементы системы становятся более неоднородными, то можно говорить о дифференциации. Процесс повышения степени однородности элементов системы принято называть дедифференциацией. Так же как пара «интеграция-дезинтеграция», дифференциация и дедифференциация протекают, как правило, одновременно. Г. Павельциг называет такие процессы передифференциацией. Он же ввел в научный оборот термины «фузион» (от fusio- слияние) и «фиссион» (от flssio- раскалывание, разделение) для обозначения форм притяжения и отталкивания, диалектика которых тесно связана с интеграцией и дезинтеграцией. Простейшими формами притяжения является накапливание, а отталкивания- рассеивание. Оба упомянутых процесса не приводят к потере самостоятельности и свойств составляющих систему элементов. Однако, при определенных условиях, накапливание может переходить в интеграцию, ассимиляцию или фузион, а рассеивание может выступать в качестве последнего этапа дезинтеграции, диссимиляции или фиссиона. Под ассимиляцией здесь понимается превращение чуждого в собственное в процессе включения чего-либо внешнего в систему. Под диссимиляцией, наоборот, -превращение собственного в чуждое в процессе исключения чего-либо внутреннего из системы.
Системно-структурный анализ содержания общеинженерной подготовки
Типовые отечественные программы инженерного образования, в соответствии с требованиями ГОС [83], содержат циклы: фундаментальных гуманитарных и социально-экономических дисциплин (ГСЭ); фундаментальных математических и естественнонаучных дисциплин (ЕН); общепрофессиональных (общеинженерных) дисциплин (ОПД); профессиональных (специальных) дисциплин (СД).
Кроме указанных циклов дисциплин, составляющих теоретическую часть подготовки, программы традиционных систем инженерного образования включают лабораторный практикум, учебное проектирование, производственные практики и квалификационную выпускную (дипломную) работу.
Каждый компонент образовательной программы направлен на формирование определенного компонента квалификации, профессионализма и личности будущего инженера.
Цикл ГСЭ в большей, чем другие циклы, мере призван формировать личность инженера, его общую, правовую и политическую культуру, мировоззрение, коммуникативные качества. Этот цикл определяет также экономическую подготовленность специалиста, необходимую в сфере его профессиональной деятельности.
Цикл ЕН направлен на создание математической культуры инженера, его способности пользоваться методами моделирования и статистики, знания основных физических и химических законов. Цикл СД предназначен для формирования специальных знаний инженера по его конкретной профессии и специальности (профессия характеризует направление подготовки, например, инженер-механик, инженер-строитель и т.д.; любая инженерная профессия объединяет группу родственных специальностей).
Цикл ОПД занимает промежуточное положение между циклами ЕН и СД, являясь своеобразным «мостом», соединяющим фундаментальные и специальные дисциплины инженерных образовательных программ. Доля цикла ОПД в общем объеме всех циклов дисциплин при подготовке бакалавров и инженеров одинакова и составляет, согласно отечественным стандартам высшего технического образования [212], от 22% до 28 %.
Рассмотрим основные функции цикла ОПД. Следуя за математическими и естественнонаучными дисциплинами, а в ряде случаев изучаясь параллельно с ними, дисциплины общепрофессионального цикла углубляют и конкретизируют фундаментальные знания, обеспечивая логические связи между классическими науками и специальной подготовкой будущего инженера. Это первая функция цикла ОПД в подготовке инженеров.
Вторая функция цикла ОПД заключается в формировании системы знаний, умений и навыков (ЗУН), общих для всех инженерных профессий.
Третья функция цикла ОПД состоит в формировании системы ЗУН, общих для группы инженерных специальностей (ранее действовавший классификатор содержал 26 групп инженерных специальностей, ныне действующий Перечень - 78 направлений инженерной подготовки [59] ).
Рассмотрим с позиций системного подхода состав и структуру циклов ОПД, регламентированных ГОС для инженерных специальностей (в действующем Перечне содержится 290 специальностей).
Первую функцию цикла ОПД выполняют фундаментальные общеинженерные дисциплины. В таких абстрактно-математизированных дисциплинах как «Теоретическая механика», «Механика деформируемого твердого тела», «Колебания и устойчивость», «Термодинамика» и некоторых других, составляющих теоретическую основу профессиональной подготовки инженеров-механиков, математические знания студентов, полученные ими при изучении курса «Высшая математика» (ЕН), углубляются, конкретизируются, профессионально преломляются. В перечисленных дисциплинах математика служит не только действенным аппаратом формализации, но и методом исследования. Кроме того, образовательные стандарты таких специальностей как 010200 - «Прикладная математика» (направление подготовки 657100), 220100 - «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети» (направление 654600), 220400 - «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем» и некоторых других предусматривают в цикле ОПД дальнейшее углубленное изучение самой математики в таких, например, дисциплинах как «Теория функций комплексного переменного», «Уравнения математической физики», «Дискретная математика», «Вычислительная математика», «Математическое моделирование», «Теория автоматов» и других.
Значительное число фундаментальных общеинженерных дисциплин, регламентированных ГОС для инженерных специальностей энергетического, металлургического, машиностроительного, авиационного, электротехнического, приборостроительного, радиотехнического, строительного профиля, углубляют и конкретизируют знания из различных разделов курса «Физика» (ЕН). Так, на базе его раздела «Физические основы механики» в общепрофессиональном цикле изучаются такие дисциплины как «Теоретическая механика», «Теория механизмов», «Сопротивление материалов», «Строительная механика», «Колебания и устойчивость»; на базе раздела «Кинематика и динамика жидкости и газа» - «Гидрогазодинамика», «Механика жидкости и газа», «Гидравлика, гидро- и пневмопривод»; на базе раздела «Статистическая физика и термодинамика» - «Техническая термодинамика», «Теплообмен», «Термодинамика и тепломассобмен», «Строительная теплофизика» и т.д.
Из изложенного, в частности, следует, что курс «Математика» (ЕН), составляет формальный аппарат и способ выражения результатов исследования фундаментальных общеинженерных дисциплин, входящих в циклы ОПД подавляющего большинства инженерных специальностей и только в цикл ОПД нескольких вышеперечисленных специальностей включены математические дисциплины более высокого уровня.
Различные разделы курса «Физика» (ЕН) являются содержательной основой многих фундаментальных общеинженерных дисциплин также для большинства инженерных специальностей.
Курс «Химия» естественнонаучного цикла составляет основу содержания некоторых общепрофессиональных дисциплин, для значительно меньшего, по сравнению с «Математикой» и «Физикой», числа инженерных специальностей, в основном для направлений 651300 - «Металлургия»; 654800, 654900 - «Химическая технология»; 655700 - «Технология продовольственных продуктов». В то же время, элементы химических знаний востребованы также при изучении некоторых разделов курсов «Материаловедение» и «Безопасность жизнедеятельности», входящих в циклы ОПД для подавляющего большинства инженерных специальностей.
Знания, полученные студентами из курса «Информатика» (ЕН), являются основополагающими для изучения ряда общепрофессиональных дисциплин направления подготовки 654600 - «Информатика и вычислительная техника». Отдельные фрагменты этого фундаментального курса используются в дисциплинах общепрофессионального цикла «Инженерная и компьютерная (машинная) графика», «Основы автоматизированного проектирования» значительного числа инженерных специальностей.
Курс «Экология», входящий в фундаментальные естественнонаучные циклы всех инженерных специальностей, пока не получил какого либо отражения в циклах ОПД за исключением направления подготовки 656500 - «Безопасность жизнедеятельности».
Логические связи и преемственность дисциплин циклов ЕН и ОПД обобщены нами в табл. 2.1.
К системе ЗУН, общих для всех инженерных профессий, сфер, областей и видов деятельности, относятся ЗУН, связанные с:
-чтением и разработкой чертежей и схем, основами проектирования, в том числе автоматизированного;
-выполнением прикладных инженерных расчетов;
-техническими измерениями (метрологией), стандартизацией и сертификацией;
-технологией материалов и материаловедением;
-автоматическим управлением объектами и процессами;
-организацией производства и его технико-экономическим анализом;
-безопасными приемами труда и охраной здоровья;
-пользованием персональным компьютером;
-патентоведением, патентно-библиографическим и информационным поиском.
Отбор и структурирование содержания интегрируемых дисциплин общеинженерного цикла
Вопрос об отборе и структурировании содержания общеинженерных дисциплин на первый взгляд может показаться несколько надуманным, поскольку подавляющее большинство этих дисциплин преподаются в высшей технической школе более сотни лет, по ним имеются стабильные апробированные учебники и учебные пособия. Наконец, в последние пять-шесть лет действуют государственные требования к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников инженерных специальностей (ГОС высшего профессионального образования). Тем не менее, учебники и ГОС служат лишь общим ориентиром при составлении рабочих программ учебных курсов общеинженерного цикла, а наполняют их конкретным содержанием, как правило, лекторы потоков, руководствуясь интуицией, личным педагогическим опытом и предпочтениями. Подобный «полуинтуитивный» способ отбора учебного материала характеризуется выраженной субъективностью и приводит к необоснованной вариативности предъявляемого обучаемым содержания дисциплин и уровня его фундаментальности.
Дальнейшее повышение качества высшего профессионального образования возможно при условии использования принципа научного отбора его содержания, который является следствием дидактического принципа научности обучения. Как известно, принцип научности указывает, что обучение в высшей школе должно находиться в полном соответствии с современными данными развивающейся науки, а в применении к содержанию учебных дисциплин означает необходимость его формирования на основе объективных закономерностей науки [13,14].
По В.И. Гинецинскому, учебную дисциплину следует рассматривать как «педагогически адаптированную, телеономно ориентированную и предметно специфицированную систему знания»[75, с. 108]. В этом опре 172
делении под термином "знание" подразумевается учебный материал, в котором воплощается педагогический замысел. Следовательно, учебная дисциплина отражает не все содержание той или иной научной области, а лишь ту её часть, которая обеспечивает необходимые параметры её познания. Таким образом, принцип научного отбора содержания учебных дисциплин предполагает отбор из соответствующей научной области самого важного и основного, того, что составляет в науке систему упорядоченных знаний. В данном случае знания необходимо понимать как теоретическую форму отражения реального мира. Проблема отбора учебного материала актуализируется и в связи с нарастанием «информационного кризиса» в образовании, обусловливающего необходимость преодоления избыточности научной и учебной информации путем её «уплотнения» [181].
Организованная система учебной информации характеризуется определенной структурой, связями между её элементами - логическими, пространственными, временными, стохастическими. При дальнейшем изложении будем пользоваться введенным в дидактику В.П. Беспалько понятием «учебные элементы» (УЭ), означающим «объекты, явления и методы деятельности, отобранные из науки и внесенные в программу учебного предмета для их изучения» [ 50,с.46]. Параметрами, характеризующими УЭ, являются: их число (объем), степень абстрактности, уровень усвоения, длительность изучения и др.
Структура системы организованной учебной информации зависит от поставленной цели познания. Таким образом, структурная организация отбираемого учебного материала дисциплин, подлежащих педагогической интеграции, должна способствовать формированию интегративных знаний обучаемых. Реализация научного принципа отбора и структуризации содержания учебных дисциплин предполагает наличие обоснованного перечня источников содержания, критериев его отбора, принципов структуризации, а также алгоритмизацию и технологизацию процедур отбора и структуризации учебного материала.
Рассмотрим источники формирования содержания общеинженерных дисциплин. Прежде всего будем различать источники «старого», гносеологически сложившегося знания (теории, парадигмы, знания, проверенные практикой, реализованные в технологиях, машинах, сооружениях и др.) и нового, «живого» знания. К источникам овеществленного, «старого» знания отнесем:
-учебники и учебные пособия, рекомендованные Учебно-методическими объединениями (УМО) и Министерством образования;
-достижения общественной практики в рассматриваемых областях (сооружения, машины, приборы, технологии и др.);
-литературные источники по истории развития предметных областей.
К источникам нового, «живого» знания следует отнести монографии, статьи в научных журналах данной предметной области, содержащие новое фактологическое знание и новое знание в форме научных гипотез, теорий, открытий. По А.И. Субетто понятие «новое знание» не сводится только к вышеупомянутым его разновидностям, но включает и системно-методологические, метанаучные, междисциплинарные, проблемно-ориентированные обобщения знаний [259, с. 175]. Это позволяет отнести к «новым знаниям» достижения образовательной инноватики: новые педагогические технологии, дидактические средства и методики обучения, то есть дидактическую «упаковку» знаний.
Вопрос о критериях отбора учебных элементов имеет первостепенное значение при формировании содержания учебных курсов. Основным критерием при отборе учебного материала должны являться требования ГОС к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников, так как в них приведены характеристика сферы профессиональной деятельности, объекты и виды этой деятельности, общие требования к образованности инженера, требования к знаниям, умениям и навыкам (ЗУН) по циклам дисциплин, в том числе по общепрофессиональным, объемы часов, предусмотренные на их изучение. Однако, в действующих ГОС содержится лишь эскизная проработка содержания дисциплин, а сформулированные требования к ЗУН, как правило, не диагностичны. В связи с этим, преподавателям и экспертам при отборе учебных элементов следует руководствоваться следующей системой критериев, дополняющей ГОС: научности, фундаментальности, доступности, полезности (востребованности), минимальной достаточности.
Критерий научности предполагает, что отбираемые учебные элементы должны быть неразрывно связаны с методами и средствами соответствующей науки, с её исходными положениями. Следует иметь в виду, что степень научности содержания учебной дисциплины зависит от уровня развития отображаемой ею науки. Важное значение при этом имеет форма научного выражения УЭ, которая, согласно СИ. Архангельскому, должна позволять «анализировать появление новых научных фактов, всего нового, прогрессивного в науке, а также определять случайные, преходящие и сомнительные положения, соприкасающиеся с наукой» [14, с.69]. Современное представление о научности знаний дополняет, подкрепляет и корректирует существующие критерии истины ( верифицируемость, прогностич-ность, эмпиризм, логичность, дедуктивность и др.) системой этических и эстетических критериев [259, с.72]. В содержание дисциплины необходимо включать не только то, что входит в соответствующую науку сегодня, но и то, что будет в неё входить в предвидимом будущем, на основе главных направлений её развития.
В соответствии с изложенной выше обновленной концепцией фунда-ментализации инженерного образования, отличительными признаками фундаментальности отбираемых УЭ являются: инвариантность, универсальность, интегративность, «метазнаниевость», проблемность и культурная нагруженность (соотнесенность с общечеловеческими ценностями). При этом под инвариантностью УЭ здесь понимается их свойство обобщать и , в то же время, порождать некоторое множество частных УЭ в пределах рассматриваемой дисциплины. Так, например, в теории механизмов и машин инвариантным УЭ является понятие «механизм», определяемое как «кинематическая цепь, в которой при заданном движении одного или нескольких звеньев относительно любого из них все остальные звенья совершают однозначно определяемые движения»[9, с.62]. Действительно, подобное инвариантное определение механизма обобщает большое число частных видов механизмов - рычажных, кулачковых, зубчатых, винтовых и т.д. В теоретической механике к инвариантным УЭ можно отнести, например, понятие «механическая система», определяемое как «совокупность материальных точек, в которой движение каждой точки зависит от положения и движения остальных точек» [196, с.8]. Под это определение подпадает неограниченное число разнообразных частных объектов, таких, например, как абсолютно твердое тело, машинный агрегат, Солнечная система и др. В сопротивлении материалов к инвариантным УЭ можно отнести, например, понятие деформации, определяемое как способность твердых тел изменять свои размеры и форму под действием приложенных сил. Это определение обобщает все частные виды деформации: упругие, пластические, линейные, угловые, изгибные и др.
Свойство универсальности УЭ предполагает возможность использования данного элемента в нескольких разделах дисциплины. Так, например, в курсе «Теоретическая механика» понятие «главный вектор» используется в статике (главный вектор системы сил), в кинематике (главный вектор системы угловых скоростей) и в динамике (главный вектор количеств движения механической системы). В теории механизмов и машин свойством универсальности обладает УЭ «группа Ассура», поскольку это понятие используется при структурном и кинематическом анализе механизмов, а также при расчете сил, действующих в кинематических парах. Из вышеизложенного следует, что признаки инвариантности и универсальности УЭ весьма близки и часто трудноразличимы, так как инвариантные УЭ, как правило, обладают и свойством универсальности.
Признак интегративности при отборе содержания отдельных дисциплин имеет ограниченное применение, поскольку его основное предназначение - отбор УЭ при формировании междисциплинарного учебного тезауруса.
