Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Состояние проблемы обучения физике курсантов в высших учебных заведениях МЧС России в педагогической теории и практике 16-43
1.1 Особенности профессиональной деятельности сотрудников МЧС России 16-19
1.2 Физика как основа профессиональной подготовки студентов и курсантов системы МЧС России 20-27
1.3 Состояние подготовки по физике курсантов высших учебных заведений системы МЧС России 28-33
1.4 Профессиональная направленность обучения физике в вузе как педагогическая проблема 34-41 Выводы по Главе 1 42-43
ГЛАВА 2. Теоретическое обоснование методики профессионально ориентированного обучения физике курсантов в вузах МЧС России .44-88
2.1 Межпредметные связи курса физики с дисциплинами профессионального цикла и профессиональной деятельностью выпускников .44-61
2.2 Компетентностный подход как основа технологии профессионально ориентированного обучения 62-75
2.3 Интерактивные технологии как средство визуализации чрезвычайных ситуаций 76-79
2.4 Модель методики профессионально направленного обучения физике 80-82
2.5 Требования к профессиональной подготовке преподавателей физики вузов МЧС России 83-87 Выводы по Главе 2 88
ГЛАВА 3. Методика профессионально направленного обучения физике в образовательных организациях МЧС России 89-121
3.1 Формирование профессионально направленных знаний в лекционных занятиях по физике 89-97
3.2 Профессионально направленные практические занятия по физике . 98-109
3.3 Профессионально направленные лабораторные работы по физике .110-120
Выводы по Главе 3 121
ГЛАВА 4. Организация педагогического эксперимента по оценке эффективности профессионально направленного обучения физике .122-138
4.1 Организация и этапы экспериментального исследования 122-123
4.2 Результаты констатирующего и поискового этапов педагогического эксперимента 124-126
4.3 Результаты обучающего этапа педагогического эксперимента 127-137
Выводы по Главе 4
Заключение 139
Список литературы
- Физика как основа профессиональной подготовки студентов и курсантов системы МЧС России
- Компетентностный подход как основа технологии профессионально ориентированного обучения
- Профессионально направленные практические занятия по физике .
- Результаты констатирующего и поискового этапов педагогического эксперимента
Введение к работе
Актуальность исследования. Современная цивилизация вс более интенсивно влияет на окружающую среду, являясь источником вс новых опасностей. Из-за аварий и катастроф мировое сообщество ежегодно теряет более 10% совокупного валового продукта. В России в последние десятилетия только число погибших людей на пожарах за год составляет более 10 тыс. человек. Большое внимание решению проблем обеспечения безопасности людей уделяет Министерство по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий (МЧС) России, сотрудники которого, рискуя жизнью, ежегодно спасают десятки тыс. человек. Одним из путей повышения эффективности действий всех подразделений МЧС России является совершенствование профессиональной подготовки пожарных и спасателей. Этому способствуют новые требования к выпускникам высших учебных заведений МЧС России. Неотъемлемой частью полноценного образования, вносящего вклад в развитие личности будущего сотрудника МЧС, готового самостоятельно и квалифицированно решать поставленные задачи является изучение физики. Поэтому для повышения качества образования в вузах МЧС России необходимо совершенствовать методику обучения физике, как фундамента профессионального образования.
Проблемам высшего профессионального образования посвящены
исследования С.И. Архангельского, И.Я. Лернера, М.А. Данилова и др. На основе результатов их работ решен ряд задач, связанных с подготовкой студентов в технических вузах, в том числе касающихся применения интерактивных технологий, системного подхода к обучению, постановки лабораторного практикума, обучения решению задач с экспериментальным содержанием. Проблема совершенствования обучения физике студентов технических вузов является актуальной, ей посвящено значительное число исследований, как частного, так и общего характера. Одно из основных направлений решения этой проблемы исследователи видят в реализации принципа профессиональной направленности обучения (А.А. Измайлова, И.А. Иродова Л.В. Масленникова Л.В. Медведева и др.). В некоторых исследованиях предложены конкретные пути реализации данного принципа, в том числе на основе межпредметных связей общеобразовательных и специальных дисциплин.
Однако следует отметить, что профессиональная деятельность пожарных и спасателей имеет определнную специфику, она во многих случаях является экстремальной и представляет собой процесс решения многообразных, сложных разноплановых задач обеспечения пожарной (ПБ) и техносферной безопасности (ТБ), безопасности общества и государства. Особенностью обучения и воспитания курсантов вузов МЧС РФ является нацеленность на формирование личности сотрудника с заранее заданными параметрами его должностного предназначения. Для этого выпускнику необходимы знания, навыки, умения, которые позволят
решать поставленные перед ним задачи, преодолевать трудности и помехи при ликвидации чрезвычайных ситуаций (ЧС). Подготовке по физике обучающихся в вузах системы МЧС России посвящены работы Н.М. Барбина, М.Д. Безбородько, В.В. Кузьмина, В.И. Слуева и др. В них представлено описание явлений и законов физики с точки зрения обеспечения пожарной безопасности, показано значение изучения этой дисциплины при подготовке специалистов пожарно-технического профиля. Однако эти работы посвящены в основном применению законов физики к объяснению явлений, возникающих в экстремальных ситуациях, в них не представлена методическая система профессионально направленного обучения физике курсантов системы МЧС РФ.
Для определения уровня подготовки по физике обучающихся образовательных организаций МЧС России был проведен констатирующий педагогический эксперимент, в ходе которого решались следующие задачи:
выявить, насколько традиционная система обучения физике связана с профессиональной деятельностью сотрудников МЧС России;
- обозначить недостатки существующей системы подготовки по физике
курсантов в высших учебных заведениях МЧС России.
установить уровень использования курсантами знаний по физике в деятельности в условиях чрезвычайных ситуаций
В результате анализа полученных в эксперименте данных были сделаны следующие выводы:
1. Большинство курсантов не видят связи физики со специальными
дисциплинами, в дальнейшем они не могут применять полученные знания при
решении конкретных профессиональных задач.
2. Содержание материалов для лекционных практических и лабораторных
занятий по физике никак не связанно с профессиональной деятельностью
сотрудников МЧС РФ.
3. Традиционная система обучения физике в вузах МЧС России не позволяет в
полной мере развивать профессиональные знания и умения курсантов.
Таким образом, требуется проведение новых, более глубоких исследований, которые позволили бы на основе традиционной системы высшего профессионального образования разработать модель методики профессионально направленного обучения физике при подготовке курсантов вузов МЧС России к профессиональной деятельности. Анализ педагогический практики и результатов констатирующего этапа педагогического эксперимента в образовательных организациях МЧС России, а также требований, предъявляемых к выпускнику, его профессионально важным качествам позволил выявить противоречия между:
- потребностью общества и государства в специалистах системы МЧС
России, способных квалифицированно на основе полученных знаний по физике
решать поставленные задачи по обеспечению пожарной и техносферной
безопасности и отсутствием теоретически обоснованной модели методической
системы обучения физике курсантов вузов системы МЧС РФ, направленной на формирование их готовности к деятельности в экстремальных ситуациях;
требованиями ФГОС ВО к подготовке по физике обучающихся вузов системы МЧС РФ и существующей методикой обучения физике, не отвечающей в достаточной степени этим требованиям;
доказанной в исследованиях по методике обучения физике в организациях ВО эффективностью реализации принципа профессиональной направленности обучения и традиционным содержанием физического образования в вузах системы МЧС РФ, которое не направлено на формирование профессиональных компетенций обучающихся.
Рассмотренные противоречия определили актуальность исследования и его тему: «Профессиональная направленность обучения физике в вузах системы МЧС РФ как условие формирования готовности курсантов к деятельности в экстремальных ситуациях».
Под профессиональной направленностью обучения физике понимается ориентация фундаментального курса физики на будущую профессиональную деятельность курсантов, установление взаимосвязей со специальными дисциплинами и создание основы для формирования профессионально важных компетенций выпускника.
Готовность - активно-действенное состояние личности установка на определенные действия и мобилизованность сил и средств для выполнения поставленной задачи. Показателями готовности могут служить знания, умения, навыки, настроенность и решимость к выполнению широкого круга действий и операций. Готовность к определенному виду деятельности предполагает определенные мотивы и способности. Психологическими предпосылками возникновения готовности к выполнению конкретной задачи являются ее понимание, осознание ответственности, желание добиться успеха, определение последовательности и способов действия (Дьяченко М.И., Кандыбович Л.А.).
Под готовностью к деятельности в экстремальных ситуациях с точки зрения обучения физике предлагается понимать наличие прочных теоретических знаний и практических умений, применяемых для осуществления профессиональной деятельности, в различных ситуациях, возникающих при осуществлении пожарной и техносферной безопасности. Профессиональная деятельность сотрудников МЧС России, по сути, является экстремальной и ежегодно находится на вершине рейтинга самых опасных профессий, как в нашей стране, так и в мире. Поэтому в данном исследовании понятия «профессиональная деятельность», «деятельность в экстремальных ситуациях» и «деятельность в ЧС» близки по значению.
Проблема исследования заключается в поиске ответа на вопрос: какой должна быть методика обучения физике в вузах МЧС России, позволяющая формировать готовность курсантов к профессиональной деятельности в экстремальных ситуациях.
Объект исследования - процесс обучения физике в образовательных организациях МЧС России.
Предмет исследования - методика обучения физике курсантов вузов МЧС России, направленная на формирование их готовности к деятельности в экстремальных ситуациях.
Цель исследования: обосновать и разработать методику профессионально направленного обучения физике в образовательных организациях МЧС России, направленной на формирование готовности курсантов к деятельности в экстремальных ситуациях.
Гипотеза исследования формулируется следующим образом: готовность курсантов вузов МЧС России к деятельности в экстремальных ситуациях будет сформирована, если:
на занятиях по физике использовать особый профессионально направленный контент, устанавливающий связь физики с профессиональной деятельностью МЧС России;
моделировать реальные экстремальные ситуации, в том числе с использованием информационных и коммуникационных технологий (ИКТ);
осуществлять постоянный мониторинг формирования готовности курсантов к профессиональной деятельности в процессе изучения курса физики и специальных дисциплин.
Исходя из цели исследования и выдвинутой гипотезы, были поставлены следующие задачи:
-
выявить современное состояние проблемы подготовки сотрудников МЧС России к профессиональной деятельности, определить место и роль дисциплины «Физика» в системе подготовки курсантов вузов МЧС РФ;
-
обосновать и разработать модель методики профессионально направленного обучения физике, способствующей формированию готовности обучающихся к профессиональной деятельности;
-
разработать методику профессионально направленного обучения физике курсантов вузов МЧС России: выявить межпредметные связи курса физики с дисциплинами профессионального цикла и профессиональной деятельностью выпускников; определить содержание учебного материала для профессионально направленных лекционных, практических и лабораторных занятий по физике;
-
определить необходимые дополнительные направления подготовки преподавателя физики вузов МЧС России в области обеспечения пожарной и техносферной безопасности;
-
провести эксперимент по проверке гипотезы исследования.
Для решения поставленных задач применялись следующие методы исследования и виды деятельности.
1) Теоретические: анализ психолого-педагогической и научно-методической литературы, диссертационных исследований, зарубежного опыта, сайтов сети
Интернет; моделирование методической системы профессионально направленного обучения физике;
2) Экспериментальные: анкетирование, беседа, наблюдение, тестирование, педагогический эксперимент, обработка результатов педагогического эксперимента.
Методологической основой исследования являются концепции современного естествознания (О.Н. Голубевой, В.В. Горбачева, Т.Я. Дубнищевой, А.Д. Суханова и др.); теория и методика высшего образования (СИ. Архангельский Ю.К. Бабанский, В.П. Беспалько и др.); проблемно-деятельностный подход к организации образовательного процесса (В.И. Андреев, А.М. Матюшкин и др.), теория профессионально направленного обучения физике (А.О. Измайлова, Л.В. Масленникова, М.И. Махмутов, А.А. Червова и др.), идеи системного подхода в образовании (Б.Г. Ананьев, Л.С.Выготский и др.).
Теоретическими основами исследования являются работы в области:
- профессионального образования (И.К. Журавлв, В.С. Леднев, А.К. Макарова,
и др.);
проблемного обучения (Ю.К. Бабанский, И.Я. Лернер, М.И. Махмутов и др.);
применения информационных технологий в обучении физике (А.С. Кондратьев, В.В. Лаптев, Е.В. Оспенникова, Е.С. Полат, А.В.Смирнов и др.);
профессиональной направленности обучения физике (Г.В. Ерофеева, Л.В. Масленникова, Н.М. Резник, В.И. Слуев и др.);
обучения решению задач по физике, в том числе и с экспериментальным содержанием (В.А. Балаш Е.И. Бутиков, И.А. Воржева и др.);
самостоятельной работы обучающихся (Е.И. Коротков, П.И. Пикадистый и
др);
- педагогического тестирования (Г.Х. Алеев, Ю.З. Кушнер, А.Н. Майоров и др.).
Основные этапы исследования. Диссертационная работа реализовывалась в
три этапа с 2011 по 2016 гг.
Первый этап: поисково-аналитический (2011-2012гг.) - накапливался эмпирический материал, определялись методологические и методические подходы к проблеме. На этом этапе разрабатывались понятийный аппарат, гипотеза и план исследования. Осуществлялось теоретическое осмысление темы исследования, проводился анализ психолого-педагогической и методической литературы, нормативных документов, регламентирующих образовательную деятельность в учебных заведениях МЧС России.
Второй этап: экспериментально-теоретический (2012-2014 гг.) - в ходе работы проверялась гипотеза исследования, разрабатывалась модель методики профессионально направленного обучения в образовательных организациях МЧС России, принципы представления учебного материала.
Третий этап: экспериментально-обобщающий (2013-2016 гг.) - проводилась апробация методики профессионально направленного обучения, анализировались и
обобщались результаты, определялись перспективы дальнейшего развития исследования.
Научная новизна исследования состоит в следующем:
-
разработана модель методики профессионально направленного обучения физике в образовательных организациях МЧС России, предполагающая в процессе фундаментальной подготовки по физике проведение анализа с точки зрения физики различного рода экстремальных ситуаций, возникающих в будущей профессиональной деятельности.
-
с учтом межпредметных связей с профессиональными дисциплинами отобран профессионально направленный контент, который может быть использован при проведении лекционных, практических и лабораторных занятий по физике в образовательных организациях МЧС России;
-
разработана методика профессионально направленного обучения физике курсантов вузов МЧС России, существенная роль в которой отводится технологии дополненной реальности, предполагающей применение в учебном процессе симуляции реальных чрезвычайных ситуаций;
-
выявлены педагогические условия формирования готовности курсантов вузов МЧС России к деятельности в экстремальных условиях в процессе изучения курса физики, которые обеспечивают взаимосвязь фундаментальности и профессиональной направленности в обучении, повышение мотивации к профессиональной деятельности, вклад в формирование профессиональных компетенций;
-
определены необходимые дополнительные направления подготовки преподавателя физики вузов МЧС России в области обеспечения пожарной и техносферной безопасности.
Теоретическая значимость исследования заключается в том, что результаты исследования вносят вклад в теорию и методику обучения физике в высшей школе за счт расширения границ применения принципа взаимосвязи фундаментальности и профессиональной направленности в образовательных организациях МЧС России, в частности:
разработана модель методики профессионально направленного обучения физике, способствующая формированию готовности обучающихся образовательных учреждений МЧС России к деятельности в экстремальных условиях при изучении курса физики, реализуемая при установленных педагогических условиях;
разработаны основания для отбора профессионально направленного контента с учтом специфики профессиональной деятельности обучающихся;
расширены границы применения технологии дополненной реальности при обучении курсантов.
Практическая значимость исследования заключается в том, что:
- разработаны методические материалы и рекомендации по их применению,
которые внедрены процесс преподавания физики в вузах МЧС России;
установлены межпредметные связи физики и специальных дисциплин, связь с профессиональной деятельностью МЧС России, что способствует осознанию обучающимися необходимости изучения физики;
основные результаты работы доведены до уровня конкретных учебно-методических разработок, к числу которых относятся: учебно-методические пособия (3 учебно-методических пособия, 1 монография). Результаты исследования могут служить основанием для разработки методик преподавания других общеобразовательных дисциплин.
На защиту выносятся следующие положения:
-
Под готовностью к деятельности в экстремальных ситуациях с точки зрения обучения физике понимается наличие у обучающихся прочных теоретических знаний и практических умений, применяемых для осуществления профессиональной деятельности, в различных ситуациях, возникающих при осуществлении пожарной и техносферной безопасности. При обучении физике готовность курсантов вузов системы МЧС России к деятельности в экстремальных ситуациях может быть сформирована при условии реализации в методике обучения физике принципа профессиональной направленности, предполагающей в процессе фундаментальной подготовки проведение с точки зрения физики анализа различного рода экстремальных ситуаций, возникающих в будущей профессиональной деятельности обучающихся.
-
Профессионально направленный контент должен использоваться на всех видах занятий. На лекциях это описание различных ЧС или деятельности подразделений МЧС РФ как иллюстраций явлений и законов физики; на практических занятиях решение задач, в условиях которых представлены модели ситуаций, возникающих в профессиональной деятельности сотрудника МЧС; на лабораторных занятиях знакомство с возможностями применения физических методов исследований при решении задач обеспечения ПБ и ТБ, работа с приборами, аналоги которых используются в профессиональной деятельности.
-
Одним из условий формирования готовности является использование технологии дополненной реальности, в основе которой лежат компьютерное моделирование и симуляции различных ситуаций, возникающих в деятельности МЧС России.
-
Показателями готовности обучающихся в образовательных организациях системы МЧС России к профессиональной деятельности являются: уровень владения теоретическим материалом по физике и специальным дисциплинам; уровень сформированности профессионально важных умений: умение анализировать ситуацию, умение быстро принимать решения в постоянно меняющейся обстановке; умение правильно выбирать силы и средства для решения задач; уровень мотивации к профессиональной деятельности и т.д.
Обоснованность выводов и достоверность результатов обеспечивается доказательностью и логической непротиворечивостью выводов, актами реализации результатов исследований, а также проведением педагогического эксперимента,
всесторонним качественным анализом результатов эксперимента, использованием адекватных методов математической статистики для количественной оценки результатов.
Апробация результатов исследований осуществлялась путм публикаций в печати и выступлений на международных и всероссийских конференциях: международной научно-практической конференции «Методические основы повышения качества образовательной и инновационной деятельности по направлениям подготовки 280100 Безопасность жизнедеятельности и 280700 Техносферная безопасность», Москва (2011 г, 2012 г, 2014 г.); международной научно-практической конференции, международный форум информатизации «Системы безопасности», Москва (2011 г.); международной научно-практической конференции «Пожаротушение: проблемы, технологии, инновации», Москва (2012 г, 2013 г, 2014 г.); международной научно-практической конференции молодых учных и специалистов «Проблемы техносферной безопасности», Москва (2012 г, 2013 г, 2014 г, 2016 г.); Problems of modern education: materials of the V international scientific conference Prague: «Sociosfera-CZ», (2014 г.).
Опытно-экспериментальная база исследования
Предлагаемая методика разрабатывалась и была внедрена в практику обучения курсантов и студентов на кафедрах физики в высших учебных заведениях МЧС России (2011-2016 гг.). В исследовании участвовало более 500 курсантов разных курсов обучения: Академии Государственной противопожарной службы МЧС России, Академии гражданской защиты, Воронежского института Государственной противопожарной службы МЧС России. По теме исследования опубликовано более 20 работ, в которых раскрыты основные идеи и практические рекомендации.
Структура диссертации: диссертация объемом 184 страницы состоит из введения, четырх глав, заключения, списка литературы (151 источник) и трх приложений. В работу включено 36 рисунков и 13 таблиц.
Физика как основа профессиональной подготовки студентов и курсантов системы МЧС России
Проблема профессиональной направленности обучения возникла уже достаточно давно и освещена во многих трудах как в России, так и за рубежом. Большинство западных специалистов считают, что институты системы образования должны тесно сотрудничать с органами по трудоустройству и совместно участвовать во всех этапах подготовки выпускника [57].
Профессиональная ориентация обучения во Франции опирается на концепцию о воспитательном характере профориентации, организуется с учетом региональных запросов на специалистов, требований высших учебных заведений к поступающим, профессиональных интересов, склонностей и возможностей самих будущих студентов. Большая часть французских педагогов-теоретиков рассматривают учебную и профессиональную ориентацию как две смежные области, два этапа единого процесса профессионального самоопределения молодого человека. В связи с этим комплектование высших учебных заведений происходит на основе длительного изучения учащихся, тщательной и сложной проверке готовности выпускников к обучению в вузе. Французские учёные считают важнейшей особенностью профориентации педагогическую направленность, которая обеспечивает способность делать выбор, включая умение учитывать объективные и субъективные факторы, влияющие на него [31].
Особенностью профессиональной направленности обучения в США и Великобритании является проведение диалоговых консультаций, использование психологических тренингов. Большое значение придаётся приобретению учащимися практического опыта в той или иной профессии. Акцент делается на активных формах и методах обучения, с этой целью вводятся имитационные программы, трудовая практика. Они разработаны с учётом специфики рынка труда и воспроизводят различные социальные и трудовые ситуации: планирование трудового дня, выработку собственного стиля трудовой деятельности, поведение в ситуации потери работы, определение баланса между семейной и трудовой жизнью. В этих странах уделяют большое внимание повышению самостоятельности учащихся при выборе профессии [108].
Итальянское высшее образование изначально не ориентировано на профессиональную подготовку. В Италии 47 государственных университетов и 9 независимых, имеющих государственную лицензию. В них обучается около 1,5 миллиона студентов, и преподают свыше 60 000 профессоров. Профессиональную подготовку осуществляют девять технических институтов и профессиональные институты, в которых обучают ремеслам, коммерции и гостиничному делу. Из-за отсутствия вступительных экзаменов в вузы поступает все больше выпускников лицеев и возникает проблема их переполнения. В результате, из 10 поступивших студентов только 3 получают диплом. Италия выпускает в 3 раза меньше дипломированных специалистов, чем Англия или Германия, т.к. в университетах не существует вступительных испытаний, и средний уровень студента невысок [57].
Проблеме профессиональной направленности обучения физике студентов в высших образовательных учреждениях посвящено большое число исследований и в России. Формированию творческого подхода к выполняемой работе способствуют соответствующая организация учебного процесса, проблемное обучение, налаживание межпредметных связей, развитие у студентов способностей и навыков анализа, синтеза, обобщения, классификации, оценки ситуации и т.д. Это обозначено в диссертационных работах А.Е. Айзенцон [2], А. А. Измайловой [50], Ф.И. Каптелиной [53], Н. Г. Печенюк [94], Э. Б. Селивановой [110] и др.
Главное свойство специалиста – умение грамотно и ответственно решать профессиональные задачи. Решающее значение для подготовки инженера по любой специальности имеет правильный подбор тех задач, которые должен решать обучаемый [136]. Исследование Н. Г. Печенюк [94] посвящено организации познавательной деятельности обучаемых вуза при решении типовых профессиональных задач.
Необходимость формирования определенных профессиональных знаний в процессе обучения физике показана в исследовании Э. Б. Селивановой [110]. Для развития у обучаемых профессиональных умений и навыков предлагается использовать пространственные образы как модели физических явлений.
В диссертации А. А. Измайловой [50] рассмотрены проблемы связи фундаментальных и технических дисциплин. В исследовании фундаментальные и технические знания связаны в единую систему, позволяющую применять физические законы для решения профессиональных и технических задач, определены принципы перехода из области физики в область техники на основе выявленных связей.
Компетентностный подход как основа технологии профессионально ориентированного обучения
Раздел «Механика» наиболее широко описывает область работы подразделений МЧС России. Нами были определены пути перехода из области физики в область профессиональной деятельности на основе выявленных связей. Так, задачи кинематики уже на первом курсе знакомят курсантов со специальными терминами и определениями, пожарной и аварийно-спасательной техникой, её условными обозначениями, профессиональными задачами спасательных служб: выбор оптимального пути движения к месту пожара, расчёт времени пребывания звена газодымозащитной службы в непригодной для дыхания среде, и др.
Изучая уравнения движения жидкостей и газов, мы знакомим курсантов с опасными факторами пожара, принципом работы и устройством пожарной техники и гидравлического инструмента. На примере работы огнетушителя, можно не только познакомить обучающихся с понятием импульса и законами сохранения энергии, импульса, но и дать характеристики и описание первичных средств пожаротушения, ознакомить с устройством и правилами их применения.
Обеспечение безопасности людей остаётся одной из главных задач МЧС России. Используя физику как инструмент воздействия на курсантов, решая ситуационные задачи, мы особое внимание уделяем вопросам безопасности на транспорте, в зимний период времени, при проведении спасательных работ и др.
Молекулярная физика помогает более глубоко изучить свойства различных веществ и их поведение при пожаре. С помощью законов идеального газа можно легко моделировать те явления и процессы, которые трудно реализовать в условиях лаборатории: взрыв баллона с газом вследствие его нагрева, анализ и прогнозирование опасных факторов пожара. Эти вопросы чрезвычайно важны для практической работы пожарно-спасательных подразделений.
Принцип работы многих электронагревательных приборов, автоматических выключателей электрических цепей, автоматических датчиков системы раннего оповещения о возникновении пожара, работающих по принципу измерения тепловых потоков, основан на явлении теплового расширения металлов при нагревании. Многие способы тушения пожаров были разработаны, когда к решению вопроса подошли со стороны теории физики. Одним из таких способов тушения стал метод тушения нефти и нефтепродуктов воздушно-механической пеной. Используя поверхностное натяжение полученного раствора в результате смешивания воды и пенообразователя, пожарные добиваются прекращения доступа кислорода к парам горючей жидкости. Впоследствии этот способ тушения получил развитие и был разработан способ подслойного тушения нефтепродуктов, основанный на разности плотности нефти и пенного раствора.
Дисциплину «Физика» с циклом профессиональных дисциплин надзорной деятельности в большей степени связывают такие разделы как: «Электродинамика» и «Оптика», в меньшей степени «Молекулярная физика и термодинамика». Профессиональные дисциплины данного направления подготовки способствуют приобретению выпускником теоретических знаний и практических умений в области надзорно-профилактической и экспертной деятельности, необходимых для успешного выполнения таких видов служебной деятельности как: - проведение экспертных исследований по делам о пожарах и нарушениях требований пожарной безопасности; - исследование вещной обстановки мест происшествий в целях обнаружения, фиксации, изъятия материальных следов правонарушения, а также их предварительного исследования; - работа с современной измерительной техникой, использование современных методов измерения и исследования; - осуществление государственной функции по надзору за соблюдением органами власти, должностными лицами и гражданами требований пожарной безопасности; - организация и проведение проверок органов власти, организаций и граждан по вопросам соблюдения требований пожарной безопасности.
Тематика вопросов, в которых прослеживается связь с дисциплиной «Физика», представлена менее широко, это связано с тем, что дисциплины данного цикла в большинстве своём ориентированы на работу с нормативной литературой и организационными вопросами в деятельности сотрудников МЧС. Вот некоторые из них: система раннего оповещения о возникновении пожара, проведение эвакуации и расчёт параметров движения людских потоков, расчёт силовых и осветительных электросетей, электрические цепи сетей автоматической пожарной сигнализации и систем пожаротушения, пожарная безопасность электронагревательных приборов, защита электрических сетей от перегрузок, опасность поражения электрическим током, пожарно-охранные извещатели, системы оповещения о ЧС и стихийных бедствиях, расчёт параметров выброса аварийно-химических и опасных веществ (АХОВ) при ЧС, проведение пожарно-технической экспертизы, анализ причин возникновения пожара, анализ и прогнозирование опасных факторов пожара (рис. 5,6).
Тематика раздела «Электродинамика» затрагивает важные направления деятельности МЧС России. Опасность поражения электрическим током важная составляющая обеспечения безопасности людей, учёт которой обязателен как в быту, так и при ликвидации пожаров и ЧС. На занятиях по физике следует раскрывать основные случаи и причины поражения электрическим током, обсуждать правила техники безопасности при тушении электроустановок под напряжением, какими огнетушащими веществами возможно такое тушение и др.
Профессионально направленные практические занятия по физике .
Для того чтобы курс физики не потерял своей фундаментальности, профессиональная ориентация на лекционных занятиях должна касаться только визуализации примеров явлений и законов физики. В настоящее время при проведении лекционных занятий, в том числе и в образовательных организациях МЧС России, широко используются современные компьютерные технологии, такие как электронные презентации и компьютерное моделирование.
Электронные презентации – это логически связанная последовательность слайдов, объединенная одной тематикой и общими принципами оформления [148]. Презентация может представлять сочетание компьютерной анимации, графики, видео, музыки и звукового ряда, которые организованы в единую среду. Отбор материала для презентации должен соответствовать принципам научности, доступности и наглядности. Для успешного применения презентаций на занятиях по физике необходимо учесть следующее: 1) одинаковая структура слайдов в презентации; 2) оптимальное использование цвета для акцентирования внимания; 3) ограничить количество слайдов на один час занятия, оптимальный объем – не более 10 слайдов; 4) избегать сплошного текста, необходимы чёткие, лаконичные записи формулировок законов и правил, выводы, наиболее важный материал должен быть выделен ярче для включения ассоциативной зрительной памяти; 5) размещать на одном слайде не более 2х рисунков, которые лучше размещать левее текста; 6) некоторые слайды должны иллюстрировать связь курса физики с процессами обеспечения безопасности [104, 123]. При разработке дизайна презентаций необходимо учитывать определенную зависимость между цветовым решением и восприятием его человеком. Все должно работать на цель – привлечь внимание, заинтересовать, созданный образ должен иметь визуальную силу и гармонию. Количество используемых цветов также влияет на эффективность восприятия информации. Если эффективность восприятия черно – белого изображения принять за 100 %, то эффективность двухцветного возрастает на 20%, а многоцветного на 40% [34, 142].
Составление презентации требует большой работы по подбору учебного материала, формированию структуры презентации и выбору оформления. Иллюстрации, должны ярко описывать сферу деятельности МЧС России, а также различные чрезвычайные ситуации, с которыми выпускник может столкнуться в любой момент. Отбор нового материала может производиться с использованием новостных лент, описывающих чрезвычайные происшествия или героизм людей попавших в ЧС. Также источником материалов могут служить истории и видеоматериалы проявления смекалки и поиска альтернативных путей предотвращения или минимизации последствий ЧС в сети интернет [8, 123].
Работа с профессионально направленными иллюстрациями может быть различной: например постановка проблемы и поиск её решения; ознакомление с тактикой работы МЧС России и техническими средствами состоящими на вооружении; представление новейших образцов техники и их ноу-хау; знакомство с областью и условиями деятельности МЧС России.
Например, фотографии 1937 года, описывающие гибель дирижабля «Гинденбург» (рис. 16). Данный материал может быть успешно применён при чтении лекции по электростатике для иллюстрации и оценки возможной опасности статического электричества. Обучаемым предлагается самостоятельно определить причину трагедии и её последствия, после этого даётся краткий экскурс в историю. После этого предлагается провести комплекс мероприятий и технических решений, исключающих повторения трагических событий, если дирижабли использовались бы в современном мире.
При изучении динамики, законов Ньютона и силы трения следует, например, рассмотрель в качестве иллюстрации случай, произошедший в центре Алма-Аты 27 июня 2013 года. Груженный топливом бензовоз опрокинулся и загорелся. Из-за разлива топлива вспыхнули припаркованные вдоль улицы автомашины и деревья, пламя перекинулось на восьмиэтажный жилой дом (рис. 17). В результате происшествия погиб водитель бензовоза. В ходе расследования было установлено, что водитель бензовоза до последнего момента пытался минимизировать возможные последствия дорожно-транспортного происшествия. Курсантам предлагается провести анализ ситуации, предложить варианты остановки транспортного средства движущегося под уклон. Необходимо указать, что такие случаи не редкость и под уклон может двигаться не только бензовоз, но и общественный (маршрутное такси, автобус) и личный транспорт. Сотрудникам МЧС необходимо быть готовым к решению самых различных задач.
Результаты констатирующего и поискового этапов педагогического эксперимента
На третьем этапе исследования реализовывался обучающий этап педагогического эксперимента (2014-2016 гг.) на базе учебных заведений высшего профессионального образования: Академия Государственной противопожарной службы МЧС России. Основной задачей данного этапа являлась проверка гипотезы исследования. На данном этапе в исследовании принимало участие 145 обучаемых, проходящих обучение по специальностям высшего профессионального образования: 20.05.01 «Пожарная безопасность» и 280700 «Техносферная безопасность». Обучающий этап осуществлялся на основе опытного преподавания и контроля успеваемости обучающихся экспериментальных и контрольных групп в процессе изучения физики и специальных дисциплин, а также проведения тестирования с помощью профессионально направленного теста, использованного на констатирующем этапе педагогического эксперимента.
При проведении обучающего этапа педагогического эксперимента, были определены контрольные и экспериментальные группы. Критерием выбора контрольных и экспериментальных групп стали результаты единого государственного экзамена (ЕГЭ). Средний балл по физике, полученный по итогам ЕГЭ, в группах практически не отличался (рис. 30). Таким образом, можно считать, что обучающиеся контрольных и экспериментальных групп имели примерно одинаковую подготовку по физике.
В потоке № 1 при преподавании физики осуществлялось профессионально направленное обучение, общее количество обучаемых – 74 человека. Поток № 2 – контрольные группы, где обучение физике проводилось по традиционной схеме, общее количество обучаемых – 71 человек. Для оценки успеваемости обучающихся вычислялись мода и медиана ряда оценок, полученных на экзамене по физике и специальным дисциплинам. Оценивалось также участие обучаемых в конкурсах рефератов и научно-исследовательских работ слушателей (НИРС), выступления на конференциях.
В ходе эксперимента лекционные занятия по физике в обоих потоках проводились двумя разными преподавателями. На практических занятиях за разными группами были закреплены отдельные преподаватели. Экзамены в учебных группах принимались коллегиально с присутствием не менее трёх преподавателей. По результатам итогового контроля в каждом семестре рассчитывались мода и медиана [46, 91]. Результаты семестровых экзаменов по физике представлены в таблице 11 (экспериментальные группы обозначены ).
Из таблицы 11 видно, что оценки, полученные на семестровых экзаменах по физике в экспериментальных и контрольных группах в целом не отличаются. Однако число научно исследовательских работ слушателей (НИРС), число докладов на конференциях, конкурсных рефератов, которые можно считать критерием познавательной активности курсантов, позволяют сделать вывод о некотором качественном повышении заинтересованности обучаемых в экспериментальных группах в изучении физики. Количество данных работ в рассматриваемых группах представлено на рисунке 31.
Повышение уровня заинтересованности и познавательной активности, как показывает педагогический эксперимент, обусловлено профессиональной направленностью в обучении. Профессионально ориентированный материал воспринимается обучаемыми с большим интересом, и способствует формированию более прочных знаний по физике. Для оценки уровня информированности обучаемых по вопросам обеспечения пожарной и техносферной безопасности в одной из контрольных и экспериментальных групп после изучения курса физики было проведено контрольное тестирование. Курсантам предлагалось пройти тест, который использовался на констатирующем этапе педагогического эксперимента. Результаты тестирования представлены на рисунке 32.
По итогам тестирования стоит отметить, что ни один обучаемый не справился с заданием полностью и не получил оценку «отлично». Практически половина группы (45%) справилась с испытанием на «хорошо», ещё 45% тестируемых экспериментальной группы показали удовлетворительный результат. В контрольной группе число не справившихся с тестированием составляет 23%, против 11% в экспериментальной группе. В целом результаты тестирования показывают существенное отличие знания курсантами экспериментальной группы применений физики в обеспечении пожарной и техносферной безопасности от знаний курсантов контрольной группы.
Кроме того в рамках обучающего этапа педагогического эксперимента собиралась информация об успеваемости обучающихся экспериментальных и контрольных групп по специальным дисциплинам (табл. 12), определялись уровни готовности обучаемых к деятельности в экстремальных условиях.
По результатам проведённого обучающего этапа педагогического эксперимента требовалось определить уровень готовности обучаемых к профессиональной деятельности в экстремальных условиях. Готовность выпускника к деятельности в экстремальных условиях следует рассматривать как свойство, имеющее уровневые проявления. Уровни готовности, отражающие индивидуальные успехи в процессе обучения и воспитания, были дифференцированы как: высокий, средний и достаточный. В качестве оценочных критериев готовности к деятельности в экстремальных ситуациях использовались, сформированные и приобретённые в процессе обучения физике и основных специальных дисциплин компетенции (всего 17 компетенций).
Используя результаты проведённого педагогического эксперимента, уровень готовности можно определить по нескольким показателям: успеваемость по физике, специальным дисциплинам и результатам прохождения учебных практик. Так на формирование таких компетенций как ОК-1, ОК-6, ОПК-1, ПК-1, ПК-3, ПК-4, ПК-8, ПК-21, ПК-22, ПК-36, ПК-39 особое влияние оказывают такие специальные дисциплины, как: «Пожарная безопасность в строительстве» (ПБС), «Пожарная автоматика», «Физико-химические основы развития и тушения пожаров» (ФХОР и ТП), «Пожарная безопасность электроустановок» (ПБЭУ), «Противопожарное водоснабжение» (ППВ), «Расследование и экспертиза пожаров» (РиЭП), «Пожарная тактика» и, в меньшей степени следующие дисциплины: «Пожарная и аварийно-спасательная техника» (ПиАСТ) и «Пожарно-строевая и газодымозащитная подготовка» (ПГДЗС). Это дисциплины теоретической направленности.