Содержание к диссертации
Введение
Современное состояние проблемы совершенствования фундаментальной и профессионально направленной подготовки по физике студентов технических вузов .17
1.1 Современные требования к подготовке студентов инженерных специальностей 17
1.2 Спецкурсы как средство совершенствования фундаментальной и профессионально направленной подготовки студентов вузов 27
Состояние проблемы использования спецкурсов по физике в учебном процессе технических вузов 42
Теоретические основы обучения физике студентов технических вузов врамках вариативногр компонента учебного плана на примере спецкурсов по физике 53
Особенности методики обучения физике студентов технических вузовврамкахвариативногоїкомпонентаучебного плана«напримере спецкурсов по физике 65
3 Методика обучения физике студентов технических вузов Bt рамках вариативного компонента учебного-плана на примере спецкурсов по физике
3.1 Содержание спецкурса «Физические основы неразрушающих методов контроля в машиностроении»
3:2 Содержание шметоды проведения лекционных занятий: спецкурса «Физические основы неразрушающих методов контроля в машиностроении» 93
З.З: Содержание и методы проведения лабораторных занятий спецкурса «Физические основы неразрушающих методов І контроля в машиностроении» 105
3.4 Организация самостоятельной работы студентов в рамках спецкурса «Физические основы неразрушающих методов контроля в машиностроении» 115
4. Педагогический эксперимент 124
4.1. Организация и методика проведения педагогического эксперимента 124
4.2. Поисковый этап эксперимента 127
4.3. Формирующий этап эксперимента 131
Заключение 144
Библиографический список
- Спецкурсы как средство совершенствования фундаментальной и профессионально направленной подготовки студентов вузов
- Особенности методики обучения физике студентов технических вузовврамкахвариативногоїкомпонентаучебного плана«напримере спецкурсов по физике
- Содержание шметоды проведения лекционных занятий: спецкурса «Физические основы неразрушающих методов контроля в машиностроении»
- Организация самостоятельной работы студентов в рамках спецкурса «Физические основы неразрушающих методов контроля в машиностроении»
Введение к работе
Актуальность исследования. Национальная доктрина образования в Российской Федерации акцентирует внимание на необходимости подготовки высококвалифицированных специалистов, способных к самообразованию, профессиональному росту в условиях развития новых наукоемких технологий. Усовершенствование традиционных форм вузовского образования и поиск новых подходов, идей и методов обучения, способных улучшить качество образования и уровень подготовки выпускников, в частности, по физике (которая является фундаментальной основой дисциплин технического направления), является актуальной проблемой современного инженерного образования.
Для эффективной подготовки студентов инженерных специальностей необходимо формирование системы фундаментальных физических знаний в совокупности с умениями применять их в конкретной производственной деятельности, как на фундаментальном, так и на профильно-ориентированном уровне. Вариативный компонент курса физики в техническом вузе должен способствовать формированию умений проецировать физические законы и явления на объекты профессиональной деятельности.
Однако выполненный в ходе исследования анализ опыта обучения в инженерно-технических вузах, учебных планов и программ, квалификационных характеристик, стандартов для инженерных специальностей, результатов констатирующего этапа педагогического эксперимента позволил выявить следующее:
- число обязательных часов на изучение физики неуклонно сокращается, а объем учебного материала при этом увеличивается;
- программа по физике для технических вузов не отражает в полной мере профессиональную направленность обучения, что не позволяет обеспечить должную мотивацию изучения физики и соответственно требуемый уровень подготовки;
- уровень умений студентов применять фундаментальные физические знания к решению профессиональных задач является низким, студенты не видят связи физики с общетехническими и специальными дисциплинами.
В то же время не все резервы учебного плана используются для решения задачи повышения уровня подготовки по физике студентов технических вузов. В частности, Государственный образовательный стандарт ВПО содержит вариативный компонент, включающий систему спецкурсов. В существующем ГОС ВПО на изучение вариативной части предусмотрено 5% учебного времени; в стандартах третьего поколения – 50% учебного времени. Однако, как показывает проведенный нами анализ тематики спецкурсов, спецкурсы и вариативный компонент в целом не реализуют свой потенциал в качестве средства совершенствования подготовки по физике. Содержание существующих спецкурсов по физике для студентов инженерных специальностей не отражает специфику будущей профессиональной деятельности.
Анализ исследований (Айзенцона А.Е., Вагановой Т.Г., Вознесенской Н.В., Ерофеевой Г.В., Кудрявцева А.Я., Ларионова В.В., Масленниковой Л.В., Мамаевой И.А., Моторичева И.А., Червовой А.А. и др.) по проблемам повышения качества подготовки по физике студентов технических вузов показал, что, несмотря на значительное число работ, как общего, так и частного характера, подготовка студентов по физике в рамках вариативного компонента учебного плана с использованием спецкурсов по физике, отражающих связь физических и технических теорий, не рассматривалась.
Таким образом, существуют противоречия:
- между возможностями вариативного компонента учебного плана (в частности, в форме спецкурсов) в повышении уровня подготовки студентов по физике и существующей системой физического образования в технических вузах, которая не включает спецкурсы по физике;
- между задачей формирования профессионально направленных знаний и умений по физике и существующей методикой обучения физике в техническом вузе, которая не позволяет в полной мере решить эту задачу.
Эти противоречия определили актуальность и тему исследования: «Фундаментальная и профессионально направленная подготовка по физике студентов технических вузов в рамках вариативного компонента учебного плана», проблемой которого является поиск ответа на вопрос, какой должна быть методика подготовки студентов технических вузов по физике в рамках вариативного компонента учебного плана.
Объектом исследования является процесс обучения физике студентов технических вузов.
Предметом исследования является методика обучения физике студентов технических вузов в рамках вариативного компонента учебного плана на примере спецкурсов по физике.
Цель исследования состоит в теоретическом обосновании и разработке методики обучения физике студентов технических вузов в рамках вариативного компонента учебного плана на примере спецкурсов по физике.
Гипотеза исследования. Если в подготовку студентов технических вузов в рамках вариативного компонента учебного плана включить спецкурсы по физике, содержание и методы проведения которых будут основаны на интеграции физических и технических теорий и принципах фундаментальности и профессиональной направленности, то это приведет к усвоению фундаментальных физических знаний, формированию умений применять эти знания при решении профессиональных задач и умений выполнять исследовательские задания.
Для достижения поставленной цели и проверки сформулированной гипотезы нами поставлены следующие задачи:
- изучить опыт преподавания физики в техническом вузе и степень разработанности проблемы исследования в научной, психолого-педагогической и методической литературе, а также выявить реальный уровень подготовки по физике студентов технических вузов и определить их готовность изучать спецкурсы по физике в рамках вариативного компонента учебного плана;
- определить тематику спецкурсов по физике в системе подготовки студентов инженерных специальностей, соответствующих содержанию физического образования в техническом вузе и учитывающих специфику профессиональной деятельности инженера;
- теоретически обосновать методику обучения физике студентов технических вузов в рамках вариативного компонента учебного плана на примере спецкурсов по физике и разработать ее модель;
- разработать методику проведения и содержание лекционных и лабораторных занятий спецкурсов по физике, задания для самостоятельной работы и исследовательской деятельности, направленные на усвоение фундаментальных знаний и формирование умений применять эти знания при решении профессиональных задач;
- провести педагогический эксперимент для проверки гипотезы исследования.
Для решения поставленных в работе задач был использован комплекс методов исследования и видов деятельности.
Теоретические: изучение и анализ естественнонаучной, философской, психолого-педагогической, научно-технической литературы, диссертационных исследований; анализ образовательных стандартов высших учебных заведений и других методических документов; проведение сравнений и аналогий, обобщение, синтез, интеграция, системный подход, системный анализ; моделирование педагогических ситуаций; анализ инновационного педагогического опыта.
Экспериментальные: наблюдение, интервьюирование, анкетирование и тестирование студентов и преподавателей, экспертная оценка разработанных материалов, педагогический эксперимент.
Теоретическую основу исследования составляют: исследования по методологии науки, методологии и истории физики и техники (Канке В.А., Степин В.С., Князев В.Н., Хайдеггер М. и др.); исследования по психологии, педагогике и методике высшей школы (Архангельский С.И., Гальперин П.Я., Давыдов В.В., Краевский В.В., Леонтьев А.Н., Лернер И.Я., Сластенин В.А., Талызина Н.Ф., Холодная М.А. и др.); исследования по проблемам физического образования в высшей школе (Голубева О.Н., Наумов А.И., Суханов А.Д. и др.); исследования по методике преподавания физики в общеобразовательной школе (Бугаев А.И., Глазунов А.Т., Извозчиков В.А., Каменецкий С.Е., Мултановский В.В., Пурышева Н.С., Усова А.В. и др.); исследования по методике преподавания физики в технических вузах (Айзенцон А.Е., Ваганова Т.Г., Вознесенская Н.В., Гладун А.А., Ерофеева Г.В., Кудрявцев А.Я., Ларионов В.В., Мамаева И.А., Масленникова Л.В., Моторичев И.А., Червова А.А. и др.); исследования по разработке спецкурсов в вузах (Бузова О.В., Лукина З.С., Михалкин В.С., Семин Ю.Н., Толстенева А.А., Шендерей П.Э. и др.)
Этапы исследования
Диссертационное исследование проводилось с 2003 по 2010 гг. и осуществлялось в три этапа:
1 этап (2003-2005 г.г.). Осуществлялся анализ состояния подготовки студентов инженерных специальностей, включающий изучение Государственных стандартов высшего профессионального образования, квалификационных характеристик, учебных планов и программ по физике для инженерных специальностей, проведение анкетирования студентов и выявление уровня их теоретических знаний по физике и умений применять полученные знания при решении профессиональных задач. Исследовались возможности совершенствования подготовки по физике студентов технических вузов с помощью профессионально направленных спецкурсов по физике.
2 этап (2004-2009 г.г.). Определялись теоретические основы построения методики обучения физике студентов технических вузов в рамках вариативного компонента учебного плана. Разрабатывалась модель данной методики, определялись организационные формы и методы обучения физике в спецкурсах. Разрабатывались рабочая программа спецкурса по физике, содержание лекционных и лабораторных занятий, заданий для самостоятельной работы и исследовательской деятельности студентов инженерных специальностей.
3 этап (2007-2010 г.г.). Проводились педагогический эксперимент по проверке выдвинутой гипотезы исследования, статистическая обработка результатов эксперимента, оформление текста диссертации.
Научная новизна результатов исследования
1. Обоснована целесообразность использования спецкурсов по физике для студентов технических вузов в целях усиления их фундаментальной и профессионально направленной подготовки по физике.
2. Выявлены требования, которым должны удовлетворять интегрированные спецкурсы по физике для студентов технических вузов, среди которых:
- соответствовать профилю специальности студентов,
- опираться на содержание основного курса физики, дополнять и создавать условия для успешного применения полученных знаний и умений в профессиональной деятельности,
- обеспечивать переход мыслительной деятельности студентов с одного уровня усвоения знаний на другой,
- отражать актуальные проблемы техники, новейшие методы обработки материалов, современные методы контроля технологических процессов на основе физических законов и теорий.
3. Сформулированы положения, составляющие основу методики обучения физике студентов технических вузов в рамках вариативного компонента учебного плана на примере спецкурсов по физике:
- процесс преподавания спецкурсов по физике в техническом вузе должен рассматриваться как методическая система, включающая цели, содержание, методы, формы и средства обучения;
- основная цель профессионально направленных спецкурсов по физике – научить студентов инженерных специальностей проецировать физические законы и явления на объекты профессиональной деятельности;
- при проектировании содержания спецкурсов по физике ведущей идеей является интеграция физических и технических теорий. При этом отбор содержания спецкурсов заключается в отборе такого учебного материала, который будет охватывать максимально возможное количество разделов физики и использоваться в будущей профессиональной деятельности инженера;
- деятельность по разработке содержания спецкурсов по физике для студентов технических вузов в рамках вариативного компонента учебного плана должна включать следующую последовательность действий: рассмотрение и описание конкретного технологического процесса, выявление его физических основ, представление инженерной задачи как физической задачи с профессиональным содержанием, проецирование на будущую инженерную деятельность и ее решение;
- методы, формы и средства обучения, наряду с традиционными, должны включать такие, которые адекватны деятельности инженера соответствующей специальности. Например, такая деятельность студентов, в процессе которой усваиваются принципы работы и устройство технических объектов, формируются умения конструировать и моделировать объекты профессиональной деятельности на основе фундаментальных физических теорий.
4. Создана модель методики обучения физике студентов технических вузов в рамках вариативного компонента учебного плана на примере спецкурсов по физике, включающая цели, содержание, методы, формы и средства обучения. Содержание спецкурсов по физике, включает инвариантный (фундаментальные физические законы, понятия и теории), варьируемый (профессиональные приложения фундаментальных законов и теорий) и исследовательский (выполнение экспериментальных и исследовательских заданий) компоненты.
5. Разработана методика обучения физике студентов технических вузов в рамках вариативного компонента учебного плана на примере спецкурсов по физике с учетом специфики профессиональной деятельности инженера и принципов интеграции, фундаментальности и профессиональной направленности обучения: разработан спецкурс «Физические основы неразрушающих методов контроля в машиностроении», отобрано его содержание, охватывающее большинство разделов физики и максимально приближенное к профессиональной деятельности специалиста инженерного профиля, определены методы (гностические, самоконтроля), формы (лекционные и лабораторные занятия) и средства обучения (система заданий).
Теоретическая значимость результатов исследования состоит в том, что они вносят вклад в теорию и методику обучения физике в техническом вузе за счет:
- сформулированных требований к интегрированным спецкурсам по физике для студентов технических вузов (соответствовать профилю специальности студентов, опираться на содержание основного курса физики, дополнять и создавать условия для успешного применения полученных навыков в профессиональной деятельности, обеспечивать переход мыслительной деятельности студентов с одного уровня усвоения знаний на другой, отражать актуальные проблемы техники, новейшие методы обработки материалов, современные методы контроля технологических процессов на основе физических законов и теорий);
- разработанной модели методики обучения физике студентов технических вузов на занятиях спецкурсов по физике (в рамках вариативного компонента учебного плана) и сформулированных положений, которые в сочетании с моделью выступают в качестве теоретических основ этой методики, обеспечивая усвоение фундаментальных физических знаний, формирование умений применять эти знания при решении профессиональных задач и умений выполнять исследовательские задания.
Результаты проведенного исследования могут составить основу теоретической базы для развития инженерного творческого мышления специалиста и создания профессионально-ориентированной среды вуза.
Практическая значимость исследования состоит в том, что разработан профессионально направленный спецкурс по физике для студентов инженерных специальностей «Физические основы неразрушающих методов контроля в машиностроении»; разработан учебно-методический комплекс для осуществления фундаментальной и профессионально направленной подготовки по физике студентов технических вузов на занятиях спецкурса по физике, включающий рабочую программу, содержание лекционных и лабораторных занятий, задания к самостоятельным и исследовательским работам и учебное пособие, в котором изложены основы использования спецкурсов по физике в системе подготовки студентов инженерных специальностей.
Реализация данного УМК в рамках общей системы подготовки студентов обеспечивает усвоение фундаментальных знаний и формирование умений применять эти знания при решении реальных инженерных задач.
Апробация результатов исследования на разных этапах работы осуществлялась на заседаниях научно-методического семинара кафедры общенаучных дисциплин Мордовского государственного университета имени Н.П. Огарева (Саранск, 2003 – 2010). Основные теоретические положения и практические результаты докладывались и обсуждались на международных, всероссийских, региональных научно-методических и научно-практических конференциях: Москва, МПГУ, («Физическое образование: проблемы и перспективы развития», 2006 – 2010); Одесса («Современные направления теоретических и прикладных исследований» Украина, 2009); София («Новейшие научные исследования - 2009» Болгария, 2009); Прага («Дни науки - 2009» Чехия, 2009); Перемышль («Наука и инновации - 2009» Польша, 2009); Саранск, МГУ им. Н. П. Огарева («Интеграция региональных систем образования», 2006); Пенза («Перспективы развития систем среднего и высшего профессионального образования в современном обществе», 2008); Рузаевка, МГУ им. Н.П. Огарева («Организационные, философские и технические проблемы современных машиностроительных производств» 2005); Саранск, МГПИ им. М.Е. Евсевьева («Совершенствование учебного процесса на основе новых информационных технологий», 2006); Рузаевка, МГУ им. Н.П. Огарева («Машиностроение: наука, техника, образование», 2006, 2008, 2009, 2010).
Исследовательская работа осуществлялась со студентами инженерных факультетов Мордовского государственного университета им. Н. П. Огарева и Самарского университета путей сообщения.
Положения, выносимые на защиту:
1. В современных условиях подготовка студентов технических вузов должна рассматриваться с позиции интеграции физических и технических теорий и с максимальным приближением к условиям реального производства. Это можно реализовать на профессионально-ориентированных спецкурсах по физике в рамках вариативного компонента учебного плана.
2. Интегрированные спецкурсы по физике должны удовлетворять следующим требованиям: соответствовать профилю специальности студентов, опираться на содержание основного курса физики, дополнять и создавать условия для успешного применения полученных навыков в профессиональной деятельности, обеспечивать переход мыслительной деятельности студентов с одного уровня усвоения знаний на другой, отражать актуальные проблемы техники, новейшие методы обработки материалов, современные методы контроля технологических процессов на основе физических законов и теорий.
3. Модель методики обучения физике студентов технических вузов в рамках вариативного компонента учебного плана на занятиях спецкурсов по физике должна отражать интеграцию физических и технических теорий, фундаментальность и профессиональную направленность знаний и умений и включать цели, содержание, методы, формы и средства обучения.
4. Исследование показало, что в качестве одного из вариантов профессионального направленного спецкурса может выступать спецкурс «Физические основы неразрушающих методов контроля в машиностроении», содержание которого максимально приближено к профессиональной деятельности специалиста инженерного профиля и охватывает большинство разделов физики. Содержание спецкурса включает инвариантный (методы неразрушающего контроля – магнитные, визуально-оптические, капиллярные, токовихревые и т.п.), варьируемый (физические основы методов контроля – квантовая механика, электричество и магнетизм, оптика, капиллярные явления и др.) и исследовательский (определение эффективных условий регистрации и снятия показаний приборов контроля) компоненты.
4. Обучение физике студентов технических вузов на занятиях спецкурса по физике должно включать специфические технологии обучения, а именно методы (гностические, самоконтроля), формы (лекционные, лабораторные занятия и самостоятельная работа) и средства обучения (система заданий), позволяющие интенсивно и качественно формировать у студентов фундаментальные физические знания, умения применять эти знания при решении профессиональных задач и умения выполнять исследовательские задания.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографии и двух приложений. Общий объем диссертации 205 страниц, основной текст диссертации составляет 175 страниц. Работа включает 26 рисунков и 19 таблиц. Библиографический список содержит 225 наименований.
Спецкурсы как средство совершенствования фундаментальной и профессионально направленной подготовки студентов вузов
Современные условия развития общества, когда наблюдается подъем промышленного производства, требуют подготовки большого количества высококвалифицированных инженерных кадров. Главным инструментом удовлетворения такой потребности является высшая школа, как важнейший стабилизатор экономики, поступательного развития всей общественной жизни.
Основная цель высшего профессионального образования — подготовка квалифицированного специалиста соответствующего уровня и профиля, конку 18 рентоспособного на рынке труда, свободно владеющего своей профессией и ориентированного в смежных отраслях деятельности, способного к эффективной работе по специальности на уровне мировых стандартов, готового к постоянному профессиональному росту, социальной и профессиональной мобильности.
В настоящее время самую представительную подсистему высшего-профессионального образования России представляет собой инженерное образование. Инженерное образование — ключевая область не только образовательной сферы, но и экономики страны. Нет необходимости доказывать, что от состава, квалификации инженерного корпуса России самым непосредственным образом зависят темпы научно-технического прогресса, рост производства, безопасность, наконец, авторитет страны на международной арене.
В современных условиях основной задачей инженерного образования является обеспечение гарантированного уровня подготовки инженеров, соответствующего требованиям современной мировой экономики, которые закреплены в Государственном образовательном стандарте высшего профессионального образования [40].
В настоящее время Государственный образовательный стандарт включает следующие составляющие: - общая характеристика направления подготовки дипломированного специалиста (для технических вузов выбирается специальность 657800 «Конст рукторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств»), включая квалификационную характеристику выпускника; - требованиям уровню подготовки абитуриента; - общие требования к основной образовательной программе; - требования к обязательному минимуму содержания основной образовательной программы; - сроки освоения основной образовательной программы; - требования к разработке и условиям реализации основной образова тельной программы; требования к уровню подготовки выпускника. Квалификационная характеристика является государственным нормативным документом и устанавливает: - области, объекты и виды профессиональной деятельности; - задачи профессиональной деятельности; - квалификационные требования к специалисту, выраженные в качестве квалификационных знаний и умений, необходимых для решения профессиональных и социальных задач (подробнее вышеперечисленные составляющие квалификационной характеристики приведены в Приложении 1).
Среди требований к подготовке инженеров, сформулированных в [40], выделяются: фундаментализация образования, гуманитаризация инженерного образования, целевая подготовка инженерных кадров с учетом условий и требований будущей деятельности, дифференцированная подготовка с учетом способностей и наклонностей студентов, усиленная компьютерная, экономическая, экологическая и практическая профессиональная подготовка. Особенностью системы знаний для подготовки инженера является наличие прочного фундамента, состоящего из естественнонаучных, математических и мировоззренческих знаний, высокий уровень общепрофессиональных и специально-профессиональных знаний, позволяющие решить задачу подготовки специалистов повышенного творческого потенциала.
Отметим, что естественнонаучные знания составляют фундамент, на котором строятся специальные дисциплины и носят интеллектуальный характер, требуя от студента более вдумчивой работы и значительных затрат времени, нежели более оперативные специальные дисциплины. Поэтому целесообразным является расширение базового компонента в образовании инженера, т.е. фундаментализация инженерного образования, что обсуждается на страницах научных изданий, совещаниях и международных конференциях [3, 21, 47, 61, 64, 70, 71, 79, 81, 121, 137, 143, 144, 145, 151, 200, 203, 206, 209, 221]. Однако фундаментальное образование по-прежнему остается фрагментарным, отводимого учебными планами вузов аудиторного времени недостаточно для освоения учебных программ на уровне требований образовательных стандартов, а самостоятельная работа студентов зачастую лишь декларируется, лишаясь систематического контроля. Базовое естественнонаучное образование инженера так и не стало приоритетом федерального уровня, несмотря на то, что оно служит человеку всю жизнь, а специальные знания обновляются каждое десятилетие. Без естественнонаучного знания невозможно адекватное восприятие мира природы и техники, оно является неотъемлемой частью общечеловеческой культуры. Все это говорит о том, что актуальность проблемы естественнонаучной подготовки студентов технических вузов никак не уменьшалась за последние годы. Национальная доктрина образования в Российской Федерации к числу основных целей и задач образования относит формирование целостного миропонимания и современного научного мировоззрения [21, 53, 56, 142, 151, 153, 154, 222, 224, 225], что в значительной мере является прерогативой цикла естественнонаучных дисциплин, первостепенной из которых в этом отношении является физика.
Физика в высших технических учебных заведениях не просто общеобразовательная дисциплина: знания, сформированные у студентов на занятиях по физике, являются базой для изучения общетехнических и специальных дисциплин. Выпускник технических вузов в своей профессиональной деятельности имеет дело с различными техническими объектами, устройствами и технологическими процессами, в основе которых лежат физические явления и законы. Современные технологии, переход к инновационной инженерной деятельности требуют от современных инженерных кадров знания основ физической науки (особенно разделы «Механика», «Молекулярная физика», «Электричество»), владения умениями грамотно решать задачи по физике, задачи с профессиональным содержанием (например, задачи, связанные с изготовлением и эксплуатацией гидроприводов станков; с совершенствованием существующих процессов обработки и сборки машиностроительных изделий; созданием новых методов обработки), владения умениями выполнять исследовательскую работу (осуществлять моделирование и конструирование объектов профессиональной деятельности на основе физических и технических теорий, находить границы применимости данных теорий, получить навыки проведения опытно-конструкторских работ). Кроме того, инженер в соответствии с требованиями к дополнительным дисциплинам в рамках вариативного (национально-регионального) компонента Государственного общеобразовательного стандарта высшего профессионального образования должен иметь:
Особенности методики обучения физике студентов технических вузовврамкахвариативногоїкомпонентаучебного плана«напримере спецкурсов по физике
В ходе исследования выявлено, что национально-региональный компонент образовательного стандарта в большинстве случаев используется в качестве усиления профессионального качества или профессиональных знаний специалистов, связанной со спецификой региона [29, 52, 55, 216]. При подготовке инженера содержание национально-регионального компонента должно обеспечивать подготовку выпускника в соответствии с квалификационной характеристикой, установленной настоящим государственным образовательным стандартом [40]. Необходимо отметить, что в примечаниях также говорится о возможности осуществления преподавания в форме авторских лекционных курсов и разнообразных видов коллективных и индивидуальных практических занятий, заданий и семинаров по программам, учитывающим региональную, профессиональную специфику, научно-исследовательские предпочтения преподавателей, которые обеспечивали бы квалифицированное освещение тематики дисциплин.
Разработке национально-регионального компонента по различным об-разовательным отраслям посвящены работы М. Д. Даммера [43], Г. В. Лисичкина [89], Н. М. Мухамеджановой [121], М. В. Рыжакова [175], И. А. Дроздовой [48] и др.
Диссертационное исследование И. А. Дроздовой [48] посвящено разработке методики обучения физике, реализующей национально-региональный компонент государственного образовательного стандарта в основной школе. В процессе работы над диссертацией разработаны вариативные модели национально-регионального компонента школьного физического образования на основе треуровневой системы конструирования содержания образования. В качестве таких моделей выделяют следующие: диффузно-урочная, внеурочная, курсовая и предметно-интегративная. Каждая из моделей регионального компонента школьного физического образования представлена с учетом цели образо 38 вания, содержания образования, образовательных технологий, участников образовательной деятельности и предполагаемого результата. И. А. Дроздова разработала методику реализации предложенных моделей в практике обучения учащихся основной школы и учебно-методические комплексы для реализации моделей национально-регионального компонента («Организация и проведение экскурсий по физике (на примере Красноярского края)», «Раскрытие содержание предмета физики с учетом региональной специфики природы и экологии! Красноярского края», программы для 5-9 классов). Отличительной особенностью этого диссертационного исследования является то, что до сих пор не разрабатывалась методика обучения физике, реализующая национально-региональный компонент Государственного образовательного стандарта.
Проблеме разработки спецкурсов цикла ЕНД в технических вузах посвящено небольшое количество исследований. Поэтому по данному вопросу мы будем анализировать также исследования, посвященные проблеме совершенствования подготовки по физике специалистов в высших технических школах, так как предлагаемые спецкурсы по физике являются одним из компонентов дисциплин естественнонаучного блока.
Проблеме совершенствования преподавания физики в техническом вузе посвящены работы [5, 22, 49, 65, 69, 71, 77, 78, 80 и др.]. Решение данной проблемы большинство исследователей видят в последовательной реализации принципа профессиональной направленности и межпредметных связей в процессе обучения физике.
В диссертационном исследовании Л. А. Медведевой [113] разрабатывается теоретико-технологическая система профессионально направленного обучения естественнонаучным дисциплинам в техническом вузе, успех которой зависит от создания условий для становления субъекта профессиональной деятельности. Эти условия создаются «путем осуществления суперпозиции проблемного поля дисциплинарной области фундаментальных естественнонауч ньгх знаний и проблемного поля предмета предстоящей профессиональной-деятельности...»
В работах [7, 23, 76, 78, 188, 96 и др.], посвященных формированию умений в процессе подготовки студентов технических вузов, в качестве одного из основных используют принцип профессиональной направленности, «способствующий достижению целей образования будущего специалиста и овладению конкретно выбранной специальностью».
Проблеме межпредметных связей физики и теоретической механики посвящено исследование Е. В. Штагер [221]. В ходе работы установлены связи между соответствующими дисциплинами; разработана методологическая система, основу которой составляют различные подходы к совместному изучению студентами физики и теоретической механики, среди которых синергетический, профессиональный, системный подход, логический, деятельностный и др. Также на основе выявленных связей создана методика обучения физике, позволяющая формировать у студентов современное научно-техническое мышление,, готовить их к самостоятельной работе и дальнейшему изучению специальных дисциплин и будущей профессиональной деятельности.
В своих работах Г. В. Ерофеева [51], Д. А. Саватеев [177] и Н. В. Вознесенская [27, 28] в качестве средства совершенствования обучения физике в техническом вузе предлагают использовать информационные и современные компьютерные технологии на всех формах занятий.
Следующая работа [93] посвящена рассмотрению методики преподавания физики в вузе с позиции личностно-ориентированного обучения. До сих пор считалось, что «главное — это знание всего объема курса физики», а о необходимости «развивать интеллектуальные способности, мышление студентов не задумывались»... И. А. Мамаева в своем исследовании разработала концепцию методологически ориентированной системы обучения физике (МО СОФ) в техническом вузе, решающую задачи развития интеллектуальной сферы будущего специалиста.
Содержание шметоды проведения лекционных занятий: спецкурса «Физические основы неразрушающих методов контроля в машиностроении»
Обучение в техническом вузе учитывает основные изменения, происходящие в науке и технике, оно направлено на подготовку специалиста к творческой, самостоятельной деятельности, умению непрерывно повышать свое образование, быть компетентным в достижениях научно-технического прогресса [107]. Большое внимание в педагогических исследованиях уделяется выделению ведущих, обобщенных функциональных характеристик профессиональной деятельности специалистов технического профиля, а также соответствующих им инженерно-технических способностей. Рассматривая цели по отношению к задачам нашего диссертационного исследования, можно сказать, что основная цель спецкурсов по физике — научить студентов применять основные физические законы и явления к различным объектам профессиональной деятельности — является отражением тенденций развития современной техники и машиностроительной отрасли, социального заказа и личностного потенциала студента, ориентирует на соответствие глубокой фундаментальной и профессионально направленной подготовки по физике студентов технических вузов, их личным потребностям и потребностям общества.
Для достижения целей обучения необходимо определить содержание процесса обучения — знания и умения, которые должны быть сформированы у студентов, а также методы, формы и средства, с помощью которых осуществляется достижение цели.
Содержание учебной дисциплины должно отвечать требованиям образовательного стандарта для высших учебных заведений, отражать достаточно высокий уровень сложности, научности и объемности. Рассматривая содержание учебной дисциплины в техническом вузе, учтём, что к нему применимы принципы как понятие существительное, то есть, что несет в себе содержание любой изучаемой дисциплины, на чем основано логика изложения изучаемого содержания, и принципы работы с этим содержанием, как действие в процессе усвоения студентом учебного материала.
Принцип определяется как некоторое научное положение, которое является руководством к действию. Принцип как категория педагогического знания — это научное положение, отражающее, с одной стороны, опознанную и обоснованную закономерность, а с другой — предписывающее, как правильно построить процессы воспитания и обучения в соответствии с познанной закономерностью [57].
В основу работы над содержанием положены принципы, выделенные на основе анализа исследований, проведенных С. И. Архангельским, А. П. Беляевой, А. А. Вербицким, В. С. Ледневым, И. Я. Лернером, М. Н. Скаткиным, И. М.Стариковым, Ю. Н. Семиным, А. Д. Сухановым, А. А. Толстеневой, А. А.Червовой, Л. С. Чернышовой и др. Принципы содержания направлены на усиление фундаментальной и профессионально направленной подготовки по физике.
1. Принцип фундаментализации содержания является первоочередным требованием, предъявляемым к современному образованию. Фундаментализа-ция содержания обучения позволит обучаемым сформировать и освоить систематизированный банк научной информации, в опоре на который возможна эффективная профессиональная деятельность будущего специалиста, освоение новых технологий, создаваемых на известных физических и технических принципах, а также развитие ассоциативного мышления.
Например, традиционно в цели обучения дисциплин естественнонаучного направления входит формирование естественнонаучного мышления и естественнонаучной картины мира. В нашем случае эти образовательные цели присутствуют опосредованно, т.е. мы предполагаем, что изучение спецкурсов по физике в технических вузах будет способствовать достижению этих целей за счёт глубоких и разносторонних знаний по физике. Межпредметные связи при преподавании спецкурсов по физике способствуют формированию устойчивой-системы знаний по физике, необходимых для дальнейшей подготовки специалиста инженерного профиля.
2. Принцип гуманизации содержания. Гуманизация - идея приоритета человеческих ценностей над технократическими, производительными, экономическими и.т.д. В нашем случае содержание вузовских дисциплин несет в себе идею развития гармонической личности, при достаточном развитии абстрактного мышления, воображения, которое поможет в овладении дальнейшими дисциплинами профессионального содержания, привнесет в их изучение творчество, фантазию, новаторство, несмотря на тенденцию сокращения, количества часов для её изучения.
3. Принцип интегративности содержания направлен на разрешение противоречия между «...интегративным характером профессиональной деятельности и дискретно-дисциплинарной системой подготовки, преобладающей в отечественной высшей технической школе» [127]. Интегративность содержания призвана формировать последовательность,,системность и целостность физических и технических знаний при изучении:
4. Принцип вариативности содержания рассматривается нами как возможность использования учебного материала из разных источников и разделов изучаемой дисциплины, умение преобразовывать данный учебный материал в вариативную модель знания, проводить сравнительный анализ между различными теориями в разных источниках научного знания.
Организация самостоятельной работы студентов в рамках спецкурса «Физические основы неразрушающих методов контроля в машиностроении»
Физика, как одна из фундаментальных наук, играет огромную роль при подготовке специалистов в технических вузах и, в значительной степени, определяет профессиональные качества будущих выпускников. Физика — наука экспериментальная, поэтому лабораторный практикум по физике занимает важное место в общей системе подготовки инженеров в технических вузах.
Лабораторные занятия интегрируют теоретико-методологические знания, практические умения и навыки студентов в едином процессе деятельности учебно-исследовательского характера. Кроме того, физический практикум -одна из первых лабораторий, которая предусматривает выполнение студентами учебных экспериментов и тем самым практикум становится фундаментом, на котором в дальнейшем будет строиться вся система подготовки будущего инженера, умеющего эффективно использовать современную измерительную аппаратуру и грамотно обрабатывать полученную информацию, в том числе с применением современных компьютерных технологий. Физический эксперимент наиболее способствует пониманию того, что в основе современной техники лежат физические явления и законы [77, 83].
Практика обучения физике в вузе показывает, что студенты, выполняя лабораторные работы, относятся к этому процессу формально, не осмысливая какие познавательные приемы используются в работе; какие физические понятия углубляются, развиваются и взаимосвязаны с будущей профессией; в каком случае появляется возможность вскрывать сущность тех или иных физических понятий и законов. Правильно формулируя законы физики и четко воспроизводя определения, студенты не могут объяснить физические явления, применить законы для решения частных проблем и объяснения действия различных механизмов.
Недостатком известных методик организации и проведения лабораторных занятий по физике в техническом вузе является слабая взаимосвязь между лабораторными занятиями по физике и дисциплинами общетехнического цикла, между наукой и техникой. Лабораторный практикум спецкурсов по физике позволяет преодолеть разрьш между теорией и практикой; а также показать, что физические явления и законы являются отображением реальной, окружающей нас действительности.
В ходе выполнения лабораторной работы в рамках спецкурсов по физике студент должен уметь выделить в ней фундаментальные и профессиональные физические понятия и их понятийный аппарат; а также раскрыть специфику изучения рассматриваемых физических понятий. Особенно ценным и важным является приобретение студентами умений самостоятельно проводить эксперимент и его анализ, приобретать новые знания при самостоятельном проведении эксперимента.
Лабораторный практикум по спецкурсам по физике для студентов технических вузов позволяет решить ряд задач, среди которых: - научить применять теоретический материал курса физики к анализу конкретных технологических процессов и явлений, т.е. возможность более глубоко проникнуть в мир физических и технических явлений; - экспериментально изучать основные физические закономерности, оценивать порядки изучаемых величин, определять точность и степень достоверности получаемых результатов; - ознакомить с современными приборами и другой измерительной аппаратурой, с принципами их действия, дать общие сведения об областях их применения, сложности проведения измерений и точности получаемых величин; - дать практические навыки в обращении с измерительной аппаратурой и экспериментальными установками, которые просто необходимы выпускникам технических вузов, а тем более студентам инженерных специальностей; - ознакомить с правилами техники безопасности при проведении экспериментальных исследований; - научить применять современные методы статистической обработки экспериментальных результатов, в том числе с применением современных компьютерных технологий.
При этом деятельность студентов осуществляется по следующим этапам: - самостоятельно оформить бланк отчета к лабораторной работе с указанием цели работы, приборов и принадлежностей, схемы установки, необхо 108 димых для расчета определяемой физической величины формул и др.; - подготовить установку и произвести измерения, которые заносятся в специально подготовленные таблицы; - произвести математическую обработку результатов измерения, определение искомой величины и оценить погрешность измерений; - оформить отчет по проделанной работе с формулировкой вывода, отражающего достоверность полученного результата; - провести защиту лабораторной работы, ответив на вопросы, предложенные преподавателем.
Традиционных лабораторных работ по спецкурсу не имеется, поэтому лабораторный практикум спецкурсов по физике в техническом вузе разрабатывается самостоятельно. При этом определяются цели выполнения лабораторной работы, приводится перечень инструментов, необходимых приборов и установок, разрабатывается теоретическая и экспериментальная части, составляется система контрольных вопросов применительно профессиональной деятельности. На лабораторных занятиях по физике студенты знакомятся с экспериментальными установками (специально разработанными для данного спецкурса), предназначенными для проведения неразрушающего контроля изделий и производственных процессов в машиностроении. Разработано одиннадцать лабораторных работ по спецкурсу «Физические основы неразрушающих методов контроля в машиностроении», перечень которых приведен в таблице 3.1.
