Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Теоретические подходы формирования исследовательских умений у студентов технических специальностей при обучении общетехническим дисциплинам 12
1.1. Требования к общетехнической подготовке студентов технического вуза - специалистов по эксплуатации транспорта и транспортного оборудования 12
1.2. Теоретические основы исследовательской деятельности, формы и методы научного познания. Определения и классификация «умений», «исследовательских умений» 19
1.3. Исследовательские умения, формируемые у студентов технических специальностей при обучении общетехническим дисциплинам и методы их развивающие 43
Выводы по главе 1 63
Глава 2. Модель процесса формирования и развития исследовательских умений у студентов технических специальностей при обучении общетехническим дисциплинам 65
2.1. Моделирование процесса формирования и развития исследовательских умений у студентов технических специальностей при обучении общетехническим дисциплинам 65
2.2. Структурно-содержательные характеристики модели процесса формирования и развития исследовательских умений у студентов технических специальностей при обучении общетехническим дисциплинам 76
2.3. Методика формирования исследовательских умений у студентов технических специальностей при обучении общетехническим дисциплинам 90
Выводы по главе 2 117
Глава 3. Экспериментальная проверка модели процесса формирования и развития исследовательских умений у студентов при обучении общетехническим дисциплинам 119
3.1. Критерии и уровни сформированности исследовательских умений у студентов технических специальностей при обучении общетехническим дисциплинам 119
3.2. Описание проведения педагогического эксперимента 126
3.3. Анализ и оценка опытно-экспериментальной работы 135
Выводы по главе 3. 152
- Требования к общетехнической подготовке студентов технического вуза - специалистов по эксплуатации транспорта и транспортного оборудования
- Моделирование процесса формирования и развития исследовательских умений у студентов технических специальностей при обучении общетехническим дисциплинам
- Критерии и уровни сформированности исследовательских умений у студентов технических специальностей при обучении общетехническим дисциплинам
Введение к работе
Актуальность исследования.
Современный этап развития высшего образования предполагает
качественное изменение подходов к определению его содержания, а также форм учебно-познавательной и научнб-исследовательской деятельности студентов. Это связано с формированием новой парадигмы высшего образования, в основе которой лежит идея развития творческой личности студента. Это означает, прежде всего, принципиальное изменение педагогических и методических подходов к процессу обучения.
Согласно требованиям Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования выпускник должен быть:
• готовым к выполнению служебных обязанностей по виду профессиональной деятельности;
• уметь решать типовые служебные задачи (в стандартных ситуациях с применением известных алгоритмов, способов, методов);
• уметь решать нетиповые задачи по специальности.
В соответствии с положениями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования машиностроительных направлений предусматривается изучение студентами таких общетехнических дисциплин как «Теоретическая механика», «Сопротивление материалов», «Теория механизмов и машин», «Детали машин». Целью обучения этим дисциплинам является подготовка технически грамотного специалиста, способного при разработке новых конструкций, машин и механизмов, деталей машин, при решении множественных технологических проблем, при конструировании, изготовлении, при разработке технологического процесса производства, при анализе поведения изделия в разнообразных условиях эксплуатации, принимать правильные решения, основанные на сформированном инженерном мышлении.
Как всякая деятельность мышление имеет свои специфические приемы и методы: анализ, синтез, сравнение, обобщение, абстрагирование, научное объяснение и др., с помощью которых, в приложении к техническим дисциплинам, формируется инженерное мышление.
Студенты технических специальностей, изучая общетехнические дисциплины, закладывают основу для глубокого изучения всех последующих специальных дисциплин, что способствует формированию современного инженерного мышления, одним из составляющих которого являются исследовательские умения студентов.
Задача формирования исследовательских умений у студентов технических специальностей при обучении циклу общетехнических дисциплин исследована недостаточно. Приближение логики обучения к логике научного познания в рамках данного подхода делает актуальным вопросы, связанные с организацией исследовательской деятельности обучаемых и формирование необходимых умений, чему посвящены работы П.С. Дышлового, Э.Ф. Зеера, В.И. Комарова, З.А. Решетовой, Н.Ф. Талызиной, Л.В. Яценко и др.
Ряд работ посвящен методике организации учебной исследовательской деятельности на лабораторных работах как форме квазипрофессиональной деятельности (О.П. Бажора, С.Ф. Борисов и А.Н. Кулев, Н.С. Сивов и др.).
Разрешение противоречия между высоким уровнем требований к объему и уровню профессиональных умений, определяемых Государственным образовательным стандартом и квалификационными характеристиками, с одной стороны, и низким уровнем овладения исследовательскими умениями, достигаемым в процессе обучения циклу общетехнических дисциплин студентами технических специальностей - с другой; ведущей ролью расчетно-графических работ и курсовых проектов к решению технико-технологических задач и недостаточной разработанностью методик организации исследовательской деятельности студентов при их выполнении определяет актуальность и тему нашего исследования:
«Формирование исследовательских умений у студентов технических специальностей при обучении общетехническим дисциплинам».
Цель исследования - теоретически обосновать, разработать и экспериментально проверить модель и разработанный на ее основе дидактический комплекс формирования исследовательских умений у студентов технических специальностей при обучении циклу общетехнических дисциплин (теоретическая механика, сопротивление материалов, теория механизмов и машин, детали машин).
Объект исследования: процесс обучения студентов технических вузов циклу общетехнических дисциплин.
Предмет исследования: методика формирования исследовательских умений у студентов технических специальностей при изучении общетехнических дисциплин.
Гипотеза исследования: если разработать и внедрить модель процесса формирования и развития исследовательских умений студентов и разработанный на ее основе дидактический комплекс, основанный на психолого-педагогических закономерностях развития творческого мышления студентов и включающий такие виды деятельности, как выполнение расчетно-графических работ и курсового проектирования, то это повысит уровень обучения студентов общетехническим дисциплинам и будет способствовать более эффективному обучению студентов специальным дисциплинам при их последующем обучении.
В исследовании поставлены следующие задачи:
1. Изучить состояние проблемы формирования исследовательских умений у студентов технических вузов при обучении их общетехническим дисциплинам.
2. Разработать модель процесса формирования и развития исследовательских умений у студентов технических специальностей при обучении их общетехническим дисциплинам.
3. Провести теоретическое обоснование методики формирования исследовательских умений студентов при обучении общетехническим дисциплинам. Для этого выделить и охарактеризовать систему исследовательских умений, формируемых у студентов технического вуза при обучении их общетехническим дисциплинам.
4. Выделить содержание учебного материала, методы, формы и средства, позволяющие формировать и развивать исследовательские умения у студентов технических специальностей при обучении общетехническим дисциплинам (теоретическая механика, сопротивление материалов, теория механизмов и машин, детали машин).
5. Проанализировать динамику формирования исследовательских умений у студентов технических специальностей в ходе изучения общетехнических дисциплин при выполнении расчетно-графических работ, курсового проекта.
6. Экспериментально проверить гипотезу исследования и эффективность разработанной модели процесса формирования и развития исследовательских умений у студентов технических специальностей при обучении общетехническим дисциплинам.
Теоретико-методологические основы исследования составили: исследования в области общетехнических дисциплин (В.Н. Бобриков, СЮ. Бурилова, Т.А. Варенцова, К.К. Гомоюнов, М.В. Лагунова, А.С. Мещерякова и др.); концепция деятельностного подхода (П.Я. Гальперин, А.Н. Леонтьев, Н.Ф. Талызина, З.А. Решетова, С.Л. Рубинштейн и др.); концепция проблемно-эвристического обучения (В.И. Андреев, М.И. Махмутов, И.Я. Лейнер, М.Н. Скаткин, А.В. Хуторской); теория содержания образования (В.В. Краевский, И.Я. Лернер).
Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования:
Общенаучные методы включали: теоретический анализ философской, психолого-педагогической, методической литературы по проблеме
исследования; системно-структурный и сравнительный анализ педагогических процессов и явлений; изучение, обобщение и научный анализ эффективного педагогического опыта, практической работы преподавателей технических вузов; анализ законодательных и нормативных документов по развитию высшей школы; анализ продуктов учебной деятельности студентов, педагогический эксперимент и др. В ходе опытно-экспериментальной работы нами применялись прогностические методы (экспертная оценка, самооценка и др.), диагностические методы (интервьюирование, тестирование, анкетирование, беседы и др.), обсервационные методы (прямое и косвенное наблюдение и др.), а также методы математической статистики.
Экспериментальная база: эксперимент проводился в течение 2000-2005 гг. со студентами инженерно-геологического института Северного международного университета (г. Магадан), общее число участников составило 1020 человек.
Основные этапы исследования:
2000-2001 гг. — анализ психолого-педагогической литературы и обобщение научных фактов по проблеме исследования, формулирование темы исследования, постановка цели и задач исследования, отработка гипотезы исследования.
2001-2003 гг. - наблюдение за учебным процессом и анализ причин недостаточно высокого уровня исследовательской деятельности студентов; разработка модели и дидактического комплекса формирования исследовательских умений; теоретически обосновывались условия эффективного функционирования и развития этой системы.
2003-2005 гг. - апробация дидактического комплекса в Северном международном университете (г. Магадан) и анализ результатов данного этапа педагогического эксперимента с последующей коррекцией. Проводилась обработка, анализ, обобщение, систематизация, описание полученных результатов, а также оформление диссертационного исследования. Разрабатывались научно-методические и практические
рекомендации для преподавателей и студентов технических вузов по формированию исследовательских умений при обучении общетехническим дисциплинам, осуществлялась публикация материалов исследования. Научная новизна исследования состоит в том, что:
• выделена система исследовательских умений, формируемых у студентов технических специальностей при обучении общетехническим дисциплинам;
• предложена и обоснована модель процесса формирования и развития исследовательских умений у студентов технических специальностей при обучении общетехническим дисциплинам;
• создан дидактический комплекс, состоящий из системы профессионально-ориентированных практических, расчетно-графических работ и курсовых проектов исследовательского характера, рекомендаций к нему, методики оценки степени сформированности исследовательских умений у студентов технических специальностей при обучении общетехническим дисциплинам;
• проведен сравнительный анализ динамики формирования исследовательских умений при овладении студентами методами научного познания в ходе изучения общетехнических дисциплин.
Теоретическая значимость исследования определяется тем, что те психолого-педагогические подходы к формированию и развитию исследовательских умений студентов получили свое развитие и конкретизацию применительно к исследовательским умениям, формируемым у студентов технических вузов в процессе обучения общетехническим дисциплинам (теоретическая механика, сопротивление материалов, теория механизмов и машин, детали машин), что реализовано в модели процесса формирования и развития исследовательских умений и соответствующего ей расчетно-графических работ и курсовых проектов.
Практическая значимость исследования:
• разработан и апробирован в ходе эксперимента дидактический комплекс, содержащий задания по расчетно-графическим работам и курсовым проектам исследовательского характера по общетехническим дисциплинам
(теоретической механике, сопротивлению материалов, теории механизмов и машин, деталям машин) для формирования исследовательских умений у студентов;
• разработана и применена методика определения степени сформированности умений исследовательской деятельности;
• выделены критерии и уровни сформированности исследовательских умений у студентов технических специальностей при изучении цикла общетехнических дисциплин (теоретическая механика, сопротивление сопроматов, теория механизмов и машин, детали машин)
Апробация работы:
Основные результаты исследования обсуждались на Международной конференции «Образование на Севере: проблемы и перспективы» (г. Магадан 2002 г.); на V, VI Международных научно-практических конференциях преподавателей вузов, ученых и специалистов «Высокие технологии в педагогическом процессе» (Н. Новгород 2004 - 2005гг.); на XII научной конференции аспирантов, соискателей и молодых исследователей (г. Магадан 2005 г.), на заседаниях научно-исследовательской лаборатории ВГИПУ «Проблемы общетехнического образования в инженерных вузах», на конференции «Интеграция образования и науки - стратегический ресурс инновационного развития России» секция «Актуальные вопросы развития непрерывного многоуровневого профессионального образования» в рамках форума «Единая Россия» (Н.Новгород, ноябрь 2005 г.).
Внедрение результатов исследования:
Результаты диссертационного исследования внедрены в учебно-воспитательный процесс в ГОУ ВПО «Нижегородский военный институт» и ГОУ ВПО «Нижегородский государственный педагогический университет».
Достоверность и обоснованность исследования: обусловлена рациональным использованием методов теоретических и экспериментальных исследований; согласованностью результатов работы с требованиями, предъявляемыми к современным педагогическим исследованиям; полнотой
внедрения исследования в практическую деятельность преподавания общетехнических дисциплин; четкостью исходных методологических позиций; личным участием автора в преподавании общетехнических дисциплин.
Положения, выносимые на защиту:
1. Обоснование необходимости и возможности формирования и развития исследовательских умений у студентов технических специальностей при их обучении в техническом вузе циклу общетехнических дисциплин (теоретическая механика, сопротивление материалов, теория механизмов и машин, детали машин).
2. Модель процесса формирования и развития исследовательских умений студентов технических специальностей при обучении общетехническим дисциплинам, включающая целевой, содержательный, процессуально-управленческий, оценочно-результативный компоненты.
3. Дидактический комплекс, состоящий из системы профессионально-ориентированных практических, расчетно-графических работ и курсовых проектов исследовательского характера, методики оценки степени сформированности исследовательских умений у студентов технических специальностей при обучении общетехническим дисциплинам.
Требования к общетехнической подготовке студентов технического вуза - специалистов по эксплуатации транспорта и транспортного оборудования
Современный этап развития высшего образования предполагает качественное изменение подходов к определению его содержания, а также форм учебно-познавательной деятельности студентов. Это связано с формированием новой парадигмы высшего образования, в основе которой лежит идея развития личности студента. Личностно-ориентированное высшее образование предполагает перенос акцентов с информационного на смыслопоисковое обучение. Это означает, прежде всего, принципиальное изменение педагогических и методических подходов к процессу обучения. Знание может быть полноценным только при включении в процесс его усвоения механизмов развития личности.
Кроме того, понимая образование как становление человека, личности, следует отметить, что система высшего профессионального образования призвана в процессе приобретения студентами знаний, умений и навыков помочь им обрести себя, выбрать и выстроить собственный мир ценностей, войти в мир знаний, овладеть творческими способами решения научных и жизненных проблем, открыть мир собственного «Я» и научиться управлять им [89].
Изменения, происходящие в современном обществе, стремительное развитие науки и техники обуславливают новые требования, предъявляемые к выпускникам высших учебных заведений. Качество профессиональной подготовки специалистов во многом зависит от степени обоснованности целей обучения, содержания обучения; эффективности организации учебного процесса.
Целеполагание проводится на основе последовательной конкретизации целей, начиная с рассмотрения общего характера инженерной деятельности с учетом профессиональной направленности обучения и специфики предметной области [97].
Выпускники Инженерно-геологического института Северного международного университета (г. Магадан) по специальностям 150200 «Автомобили и автомобильное хозяйство получают образование инженерно-технического профиля, профессиональную квалификацию — инженер. Рассмотрим требования, изложенные в Государственном стандарте высшего профессионального образования к уровню общей подготовки инженера [34].
Инженер, для решения профессиональных задач должен отвечать следующим требованиям:
иметь целостное представление о процессах и явлениях, происходящих в неживой и живой природе, понимать возможности современных научных методов познания природы и владеть ими на уровне, необходимом для решения задач, имеющих естественнонаучное содержание и возникающих при выполнении профессиональных функций;
понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, основные проблемы дисциплин, определяющих конкретную область его деятельности, видеть их взаимосвязь в целостной системе знаний;
владеть культурой мышления, знать его общие законы, быть способным в письменной и устной речи, правильно и логично оформить его результаты;
уметь на научной основе организовать свой труд, владеть инновационными компьютерными технологиями;
быть способным в условиях развития науки и изменяющейся социальной практики к переоценке накопленного опыта, анализу своих возможностей, уметь приобретать новые знания, используя современные информационные образовательные технологии;
быть способным поставить цель и сформулировать задачи, связанные с реализацией профессиональных функций, уметь использовать их для решения методы изученных им наук;
уметь использовать методы решения задач на определение оптимальных соотношений параметров различных систем;
быть способным к проектной деятельности в профессиональной сфере на основе системного подхода, уметь строить и использовать модели для описания и прогнозирования различных явлений, осуществлять их качественный и количественный анализ;
быть методически и психологически готовым к изменению вида и характера своей профессиональной деятельности.
Инженер должен знать:
принципы работы, технические характеристики, конструктивные особенности разрабатываемых и используемых технических средств, материалов и их свойств;
методы использования оборудования, правила и условия выполнения работ;
основные требования, предъявляемые к технической документации, материалам, изделиям и услугам;
стандарты, технические условия, методы проведения расчетов и определения экономической эффективности исследований и разработок;
основы изобретательства, методы исследований, проектирования и проведения экспериментальных работ.
Моделирование процесса формирования и развития исследовательских умений у студентов технических специальностей при обучении общетехническим дисциплинам
На современном этапе развития образования моделирование приобретает ключевое значение. В результате коренного изменения в образовательных парадигмах возникают новые требования к моделированию инновационных педагогических систем.
Методологическая ценность «моделирования» в педагогической науке и практике характеризует содержательную сторону образовательной деятельности и отражает то новое, что появляется в целях, средствах, методах и формах деятельности. В данном случае моделирование выступает особым и своеобразным видом педагогической деятельности, тесно связанным с научным исследованием, с прогнозированием, проектированием, планированием, программированием, социальным управлением.
Моделирование педагогических систем предполагает
целенаправленное создание новых педагогических, дидактических, методологических и технологических систем обучения вначале с помощью опережающих представлений (в виде модели), а затем путем ее реализации. При этом необходимо не просто изучение имеющегося опыта, но и на основе теоретического изыскания создавать то, что еще пока не существовало.
Анализ практики работы по созданию инновационных моделей системных педагогических объектов показывает, что сложилось противоречие между потребностью в создании инновационных моделей педагогических систем и недостаточной разработанностью теоретических и прикладных вопросов в области педагогического моделирования в условиях модернизации образования.
Это противоречие проявляется в том, что в большинстве случаев нет четкости в понимании сущности процесса моделирования, не определены концептуальные основы рассматриваемого процесса. Как правило, практики действуют на основе имеющегося опыта, без учета современных требований к моделируемым объектам и к самому процессу моделирования. Исходя из этого, необходимо раскрыть процедуру моделирования педагогических объектов, начиная с его сущности, роли и функций.
Моделирование какой-либо педагогической задачи [68] требует рассмотрения данной процедуры через другие механизмы, необходимые и достаточные для целостного моделирования. Структурообразующим элементом данного процесса выступает целостная структура человеческой деятельности, которая включает в себя следующие компоненты:
анализ исходной ситуации;
целеполагание (постановка цели);
планирование (составление программы деятельности);
реализацию программы (исполнительный компонент);
анализ деятельности и полученного результата (рефлексивно-оценочный компонент).
Другие процедуры: прогнозирование, проектирование,
конструирование, экспериментирование - выступают в качестве познавательных средств для более полного обоснования процесса моделирования на практике.
Моделирование используется как средство познания педагогической действительности путем создания моделей.
Модель понимается как:
определенный тип конструкции;
некоторый «идеальный» образец, с которого копируются другие объекты этого типа;
материальное воспроизведение объекта независимо от того, в каких целях оно осуществляется.
Модель осуществляет следующие функции:
прикладные (когда используются практически значимые свойства воспроизводящего объекта);
познавательные (когда объект выполняет обучающие функции (например, макеты, схемы, таблицы, чертежи), обеспечивающие успешность усвоения готового знания;
исследовательские (когда объект моделируется с целью получения нового значения).
Модели используются для решения следующих задач:
разработки педагогических теорий и концепций, когда непосредственное исследование его ограничено из-за имеющегося уровня знаний и практики;
объяснения накопленных фактов и законов;
предсказания состояния объекта в будущем;
для определения количественных и качественных характеристик объекта;
для проверки технических или иных выдвигаемых положений;
для построения научных теорий; интерпретации и координации теорий [68, С 47-50].
Критерии и уровни сформированности исследовательских умений у студентов технических специальностей при обучении общетехническим дисциплинам
Развитие любого процесса происходит в соответствии с определенными этапами или уровнями. Научный подход к проблеме формирования и развития исследовательских умений у студентов технических специальностей при обучении общетехническим дисциплинам требует выявления качественных характеристик сформированности исследуемых умений, т.е. уровней. Под уровнем понимается соотношение определенных «высших» и «низших» ступеней развития структур объектов или процессов. Важность четкого определения уровней сформированности умений подчеркивает А.В.Усова [141], при этом она рекомендует обращать внимание не только на состав и качество выполняемых операций, рациональную последовательность их выполнения, осознанность действий, но и на сложность мыслительных операций. Уровни сформированности исследовательских умений напрямую соотносятся в нашем исследовании с этапами овладения данными умениями.
Для определения уровня сформированности исследовательских умений у студентов технических специальностей при обучении общетехническим дисциплинам необходимо выделить критерии оценки их сформированности. Критерий (от греч. criterion - средство для суждения) - признак, на основании
120 которого производится оценка, определение или классификация чего-нибудь; мерило оценки [131, с. 656]. Рассматривая понятие «критерий» с точки зрения педагогики, мы придерживаемся точки зрения Н.В. Сычковой, которая под критериями формирования исследовательских умений понимает совокупность характеристик (качественных или количественных), позволяющих системно осуществить оценку деятельности педагогической системы с целью отслеживания ее эффективности, главным при их определении и явилось то, что, во-первых, эти характеристики должны быть диагностичны, измеряемы; во-вторых, они должны отражать сущность, основные направления и приоритеты исследовательской деятельности; в-третьих, должны образовывать систему, охватывающую все значимые стороны процесса и создающую целостное представление о нем [134].
В педагогической литературе (Ю.К. Бабанский [12], В.П Беспалько [17], Г.И. Некипелова [94] и др.) предлагаются различные критерии оценки результатов обучения, важнейшими из которых являются его эффективность (результативность) и затрачиваемое при этом время. Мы достаточно подробно изучили предложенные различными авторами критерии оценки уровней сформированности общеучебных умений, например, В.П. Беспалько (уровень усвоения деятельности; степень абстракции изложения; степень осознанности выбора действия при решении учебной задачи; параметр автоматизации действия) [17], А.В. Усовой (полнота выполнения операций; последовательность их выполнения; степень осознанности действий и операций) [140], Г.И. Некипеловой [94] (степень осознанности цели и научных основ деятельности; полноту выполнения операций; последовательность выполнения операций; степень обобщенности умения), Т.А. Шульгиной [156] (наличие мотивации; владение системой знаний; регулярность выполнения деятельности).
Проанализировав критерии для оценки уровней сформированности исследовательских умений, предложенные Н.В. Сычковой (характер решения исследовательской задачи, характер и качество выполнения курсовой и дипломной работы) [134], Н.М. Яковлевой (количество выполненных задач и заданий, качество выполнения задач и заданий, умения оформить работу) [158] и др., а также учитывая цели нашего исследования, мы пришли к выводу, что наиболее точно оценить уровни сформированности исследовательских умений у студентов технических специальностей при обучении общетехническим дисциплинам возможно с помощью следующей совокупности критериев:
1. интерес к исследовательской деятельности (отношение к исследовательской деятельности, инициативность в исследовательской деятельности);
2. знания о теории исследовательской деятельности (их полнота, прочность и качество);
3. правильность выполнения действий (количество правильно выполненных задач, этапов отчета по проделанной работе, этапов исследовательского задания);
4. качество выполнения действий (их осознанность, системность, полнота).
