Формирование инженерного мышления у штурманов судов в условиях повышения квалификации
Автор: Сагиян В.Р., Смыковская Т.К., Петрова Т.М.
Журнал: Известия Волгоградского государственного педагогического университета @izvestia-vspu
Рубрика: Проблемы подготовки специалистов в системе профессионального образования
Статья в выпуске: 2 (195), 2025 года.
Бесплатный доступ
Обосновывается необходимость совершенствования системы повышения квалификации штурманов судов. Представлена модель, методика и средства повышения квалификации штурманов в аспекте формирования инженерного мышления. Описан опыт использования комплектов задач, обеспечивающих формирование инженерного мышления в период постдипломного образования. Охарактеризованы процедуры конструирования задач, входящих в комплекты задач по учебным темам повышения квалификации.
Повышение квалификации, модель повышения квалификации, штурман судна, инженерное мышление, комплект задач, процедуры конструирования
Короткий адрес: https://sciup.org/148330660
IDR: 148330660
Текст научной статьи Формирование инженерного мышления у штурманов судов в условиях повышения квалификации
Изменения в социально-экономической и политической жизни в современной России актуализируют потребность не только в повышении квалификации штурманов судов, но и в специальном формировании у них инженерного мышления.
Анализ экономической и кадровой ситуаций в России показывает наличие парадокса в области формирования кадров современного флота России: с одной стороны, практически нет вакансий среди специалистов среднего звена навигационного управления и технического обеспечения на морских судах с командой более 70 человек, а, с другой – ощущается нехватка квалифицированных специалистов, обладающих умениями анализировать, прогнозировать, принимать нестандартные решения, брать на себя ответственность, работать и организовывать работу временных творческих коллективов по решению типовых и нестандартных навигационных задач, обладающих инженерным мышлением, сформированным на достаточном уровне. Необходимо также отметить, что сложившаяся в России система профессионального образования штурманов судов, к сожалению, предполагает «доучивание» и «переучивание» на рабочих местах, а система повышения квалификации ориентирована на адаптацию к работе на судах другого класса и при этом не соответствует требованиям современного общества в аспекте быстрой трансформации содержания профессиональной деятельности, методик, средств и методов повышения квалификации с учетом постоянно изменяющегося заказа на формирование профессиональных компетенций и повышение уровня сформированности инженерного мышления. Предоставляя в целом неплохие теоретические знания, традиционная система повышения квалификации оказывается малоэффективной в формировании инженерного мышления специалистов и систематизации математических знаний как основы решения большинства профессиональных задач.
При определении сущности инженерного мышления мы опираемся на позиции В.Е. Столяренко и Л.Д. Столяренко, заключающиеся в том, что инженерное мышление объединяет «разные типы мышления: логическое, образно-интуитивное, практическое, научное, эстетическое, экономическое, экологическое, эргономическое, управленческое и коммуникативное, творческое» [3, с. 23], а также Т.Н. Лебедевой и Н.Ю. Гу-таревой, строящиеся на том, что инженерное мышление является сложным системным
образованием, «включающим в себя синтез образного и логического мышления и синтез научного и практического мышления» [1, с. 67].
На рисунке 1 показано, что инженерное мышление является системным образованием (рис. 1).
В инженерном мышлении исследователи выделяют следующую черту: наличие системности, творчества технического мышления, позволяющего «видеть проблему целиком с разных сторон, видеть связи между ее частями» [2, с. 15].
Тестирование (решение кейсов на типовые профессиональные задачи, сформиро-ванности операций и действий, входящих в состав инженерного мышления, владение математическим аппаратом для решения типовых профессиональных задач по судовождению) штурманов судов, имеющих опыт работы менее 5 лет, показал, что в основном причина неуспешности в решении предложенных кейсов заключалась в низком уровне сформированности инженерного мышления и отсутствии системности в математических знаний.
На рисунке 2 представлены профессиональные обязанности штурмана судна в соответствии с квалификационными требованиями, в соответствии с которыми определяется содержание повышения квалификации для молодых специалистов (рис. 2).
При разработке модели повышения квалификации была предпринята попытка отойти от общепринятой схемы (изучение – освоение – усвоение – присвоение) и реализовать персонифицированное повышение квалификации в процессе решения комплектов задач по учебным темам программы повышения квалификации.
Одним из путей для разработки программы повышения квалификации штурманов судов является определение тематики занятий в соответствии с необходимостью систематизации математических знаний, необходимых для решения типовых профессиональных задач.
Как показывает анализ профессиональных дефицитов у штурманов судов с опытом работы менее 5 лет, большая часть затруднений связана с тригонометрией и сферической тригонометрией, по которым имеется достаточный уровень знаний по отдельным понятиям и свойствам, но нет устойчивых связей между понятиями.
В связи с этим мы предлагаем следующую тематику занятий: «Метрические соотношения в прямоугольном треугольнике», «Тригонометрические тождества», «Тригонометрические функции», «Построение графиков тригонометрических функций», «Общие и частные методы решения тригонометрических уравнений и неравенств», «Сферический треугольник. Измерение углов и сторон сферического треугольника», «Основные формулы сферической тригонометрии», «Формулы для решения прямоугольных сферических треугольников», «Формулы для решения косоугольных сферических треугольников». Для формирования инженерного мышления содержание указанных занятий дополняется профессионально-прикладными кейсами, требующими использование математических знаний, построение математических моделей для его решения.
Второй путь разработки программы повышения квалификации штурманов судов, который более эффективен для формирования инженерного мышления, что подтверждено экспериментальной работой, проводимой авторами статьи, – решение на учебных занятиях в формате проектных сессий специально сконструированных комплектов задач как окрестности предметной задачи, связанной с профессиональной задачей специалиста. При этом занятия строятся как проектные сессии, требующие как индивидуальной, так и групповой работы слушателей курсов повышения квалификации, предполагающие решение реальных проблем судовождения силами участников мероприятия под руководством опытного ведущего.
Проектная сессия предполагает следующие мероприятия:
-
• проведение заседания рабочей группы проектной сессии для определения темы и распределение функций между членами рабочей группы;
Лол»ч к*ое ение лрактичессж объе<тов
Обрмкое мышпемие
ИНЖЕНЕРНОЕ МЫШЛЕНИЕ эколоомеоое мышление.
эргоноіймеское мышление.
коммугмкатнвное мышление и др
Системное мышление мышление, эстетическое мышление, мышление
Техническая модель объекта
Техническое хт-------、
Базовые и спецнагьее науки
Рис. 1. Инженерное мышление как системное образование
Рис. 2. Профессиональные обязанности штурмана судна
-
• выбор ведущего проектной сессии – специалиста, имеющего высокий уровень знаний по выбранной теме, и консультанта по математическому аппарату решения задач;
-
• определение целевой аудитории;
-
• актуализация информации и теоретических (в том числе математических) знаний по теме проектной сессии;
-
• формирование экспертной комиссии проектной сессии;
-
• подготовка информационных материалов и методических рекомендаций для успешной работы участников сессии;
-
• разработка схемы консультационной поддержки рабочих групп проектной сессии;
-
• конструирование комплектов задач, которые решаются рабочими группами.
Мы исходим из того, что комплекты задач для рабочих групп одной проектной сессии инварианты, но отличаются числовыми данными или входными условиями.
При конструировании комплектов задач к занятиям соблюдались следующие процедуры:
-
• подбор задач на отработку использования формул в типовых ситуациях (ТпЗ);
-
• выделение ключевой задачи темы (КЗ);
-
• подбор тренировочных задач на использование ключевой задачи (ТрЗ);
-
• переформулирование ключевой задачи в неопределенную задачу (НЗ);
-
• наполнение неопределенной задачи профессиональным контентом (НЗП);
-
• изменение требований профессиональной задачи для ее перевода на язык математики (ПЗМ).
Приведем пример сконструированного комплекта задач по учебной теме «Определение скорости судна, пройденного расстояния, поправки и коэффициента лага». На данном занятии в рамках проектной сессии отрабатываются навыки расчета пройденного судном расстояния по лагу, по скорости хода, по времени плавания; расчета поправки лага и коэффициента лага; расчета скорости хода по времени и пройденному расстоянию.
Приведем полный перечень типовых задач (ТпЗ):
ТпЗ 1: По ΔЛ% определите Кл.
ТпЗ 2: По Кл определите ΔЛ%.
ТпЗ 3: Дано ОЛ1, ОЛ2, АЛ%. Определите S.
ТпЗ 4: Дано ОЛ1, ОЛ2, Кл. Определите S.
ТпЗ 5: Дано V, t, определите S.
ТпЗ 6: Дано S, V, определите t (ч, мин).
ТпЗ 7: Дано S, t, определите V1.
ТпЗ 8: Дано ОЛ1, S, ΔЛ (Кл). Определите ОЛ2.
ТпЗ 9: Дано Т, ОЛ, S, ΔЛ (Кл), V. Определите Т2и ОЛ2.
ТпЗ 10: Дано S, ОЛ1, ОЛ2, t. Определите V, Кл, ΔЛ на одном галсе, выполнив расчет V, Кл и ΔЛ на мерной линии.
ТпЗ 11: Дано S, ОЛ1, ОЛ2, t1, ОЛ3, ОЛ4, t4. Определите Vcр, Клср, ΔЛ при 2-х галсах, выполнив расчет V, Кл и ΔЛ на мерной линии.
Вариативность заданий обеспечивается за счет числовых данных (таб. 1, 2).
Анализ типовых задач позволил выделить две ключевые задачи (КЗ) по данной теме повышения квалификации:
-
• КЗ 1: Рассчитайте расстояние, пройденное судном по лагу, по скорости хода, по времени плавания.
-
• КЗ 2: Рассчитайте скорость хода по времени и пройденному расстоянию.
Тренировочные задания (ТрЗ) подбираются ведущим проектной сессии из базы данных с учетом частоты ошибок, допускаемых конкретным слушателем курсов повышения квалификации.
Особое место в комплекте задач занимают неопределенные задачи и неопределенные задачи с профессиональным контентом, процесс решения которых обеспечивает формирование инженерного мышления. Приведем пример двух неопределенных задач и неопределенной задачи с профессиональным контентом по данной теме:
Таблица 1
|
ЛИ% |
Кл |
ОЛ1 |
ОЛ2 |
ЛЛ% |
ОЛ1 |
ОЛ2 |
Кл |
V43 |
t |
S |
V |
S |
t |
S |
ОЛ1 |
ГО1(Кл) |
|
|
1 |
+2 |
0,975 |
28,5 |
63,5 |
-2 |
9,2 |
66,8 |
1,05 |
L5 |
40 мин |
7,5 |
18 |
19,2 |
48 мин |
14,2 |
32,9 |
+2 |
|
2 |
-4,5 |
1,035 |
32,4 |
45,9 |
-3 |
И,8 |
76,7 |
0,94 |
L2 |
17 |
34,5 |
9 |
22 |
1ч 34м |
11,2 |
93,2 |
0,98 |
|
3 |
+0,6 |
0,896 |
105.3 |
131,7 |
+4,2 |
23,1 |
83,4 |
1,07 |
8,5 |
54 |
12,6 |
14 |
25,6 |
1ч 53м |
90.1 |
1,3 |
-11 |
|
4 |
-10,5 |
1,083 |
110 |
177,5 |
+3.5 |
23,7 |
90,1 |
0.93 |
33 |
2ч 24м |
32,7 |
7 |
34 |
1ч 25м |
17.5 |
90,1 |
1,05 |
|
5 |
-5 |
1,04 |
64,6 |
79,2 |
+8 |
15,4 |
72,3 |
1,07 |
26 |
1ч 18м |
6,5 |
9 |
15 |
41 мин |
21J |
33,5 |
+ 1 |
|
6 |
+6.3 |
0,995 |
16.4 |
48,5 |
-2.5 |
17,8 |
93,8 |
0,92 |
12 |
1ч 28м |
48.6 |
18 |
28 |
2ч 20м |
20 |
95.2 |
1,10 |
|
7 |
-0,3 |
1,065 |
10,3 |
19,0 |
+3,5 |
27,3 |
89,3 |
0.95 |
9.5 |
1ч 48м |
34.5 |
12 |
14.5 |
48 мин |
16,2 |
55.6 |
-4 |
|
8 |
+ 12.4 |
0,883 |
66,1 |
75,3 |
+7 |
18,2 |
87,4 |
0.94 |
13 |
56 |
8,2 |
10 |
28,5 |
1ч 37м |
17.2 |
13,9 |
0,95 |
|
9 |
+6,8 |
1,02 |
87,6 |
112,4 |
-7 |
21,9 |
80,6 |
1,06 |
10 |
1ч 20м |
64,3 |
9 |
84 |
Зч 42м |
25,8 |
35,3 |
-2 |
|
10 |
-1.2 |
0,86 |
75,0 |
100,0 |
-4 |
18,7 |
65 |
1,07 |
11 |
2ч 28м |
15,6 |
6 |
37 |
1ч 50м |
21,5 |
62,3 |
0,99 |
|
11 |
+0,5 |
1,083 |
23 |
132,9 |
-9 |
29,3 |
90,3 |
0,96 |
9 |
47 |
33,5 |
13 |
21,5 |
2ч 15м |
32,6 |
20 |
-3 |
|
12 |
-10,5 |
0,983 |
1,2 |
18,9 |
+3,5 |
27,1 |
78,1 |
1,04 |
14 |
2ч 35м |
54,5 |
15 |
8,5 |
42 мин |
67,5 |
62,1 |
1,03 |
|
13 |
+5 |
1Д2 |
64,5 |
95,2 |
+3,5 |
27,8 |
92,5 |
0,93 |
8 |
Зч 20м |
16,3 |
11 |
26,4 |
2ч 18м |
23,5 |
56.8 |
+6 |
|
14 |
-8 |
0,87 |
56,8 |
93,4 |
-2,6 |
16,3 |
70,6 |
0.94 |
10 |
1ч 40м |
18,5 |
21 |
94,5 |
5ч 10м |
65,7 |
30,7 |
0,97 |
|
15 |
+3,5 |
1,05 |
28,4 |
100,0 |
+6,5 |
17,8 |
74,3 |
0,95 |
12 |
44 |
32 |
9 |
5,2 |
18 мин |
17,5 |
76,5 |
-2 |
Таблица 2
|
Т1 |
Ол1 |
S |
АЛ(Кл) |
V |
ОЛ1 |
ОЛ2 |
t |
S |
ОЛ1 |
ОЛ2 |
tl |
ОЛЗ |
ОЛ4 |
t2 |
S |
|
|
1 |
2ч00м |
64,6 |
95 |
-5 |
13 |
35.16 |
37.96 |
12м24с |
3 |
29,17 |
32.71 |
ЮмООс |
34.05 |
38.17 |
11м40с |
3,5 |
|
2 |
12ч15м |
115,5 |
127,5 |
1.06 |
12 |
17.15 |
20.45 |
14м23с |
3 |
81,15 |
84.60 |
ИмОЗс |
86,10 |
89.95 |
12м21с |
3,5 |
|
3 |
9ч15м |
122*5 |
42,5 |
+3 |
9,6 |
56,17 |
59,0 |
13м51с |
3 |
10,14 |
13,64 |
10м46с |
15,02 |
18,92 |
12м00с |
3,5 |
|
4 |
16ч43м |
65,2 |
54,4 |
0,93 |
17 |
56,14 |
59,89 |
13м20с |
3 |
62,11 |
65,17 |
10м40с |
67,05 |
70,45 |
11м40с |
3,5 |
|
5 |
16ч48м |
67,2 |
132,0 |
-8 |
11 |
29,13 |
32,25 |
10м17с |
3 |
14,75 |
17,75 |
11м40с |
19,8 |
23,29 |
14м00с |
3,5 |
|
б |
Оч58м |
18,4 |
37,5 |
1,04 |
14 |
79,03 |
81,83 |
9м 14с |
3 |
61,17 |
64.60 |
14м29с |
66,15 |
70,13 |
16м48с |
3,5 |
|
7 |
8ч48м |
15,6 |
37,5 |
+5 |
9 |
14,71 |
17,49 |
12м51с |
3 |
18,10 |
21,66 |
11м21с |
23,05 |
27,04 |
12м44с |
3,5 |
|
8 |
12ч10м |
84.6 |
58,3 |
0,98 |
13 |
65,31 |
68,53 |
9м44с |
3 |
27,16 |
30,30 |
12м21с |
32,05 |
35,61 |
14м00с |
3,5 |
|
9 |
16ч15м |
34,2 |
4L7 |
-3 |
12 |
16,28 |
19,44 |
11м37с |
3 |
76,15 |
79,23 |
ІЗмЗЗс |
81,00 |
84,54 |
15м34с |
3,5 |
|
10 |
21418M |
5.4 |
98,3 |
1,07 |
10 |
91,15 |
94,24 |
10м35с |
3 |
90,1 |
93,16 |
13м08с |
95,18 |
98,68 |
15м00с |
3,5 |
|
11 |
Зч15м |
13,4 |
67,4 |
-8 |
11 |
72,36 |
75,27 |
9м28с |
3 |
41,15 |
44.66 |
14м00с |
46,3 |
50,35 |
1бм09с |
3,5 |
|
12 |
4ч21м |
64,5 |
120,3 |
0,97 |
13 |
50,17 |
53,05 |
11м14с |
3 |
14,10 |
17,58 |
11м40с |
19,23 |
23,15 |
13м08с |
3,5 |
|
13 |
1ч15м |
30,0 |
42,4 |
-3 |
12 |
23,90 |
27,06 |
10м55с |
3 |
63,15 |
66,29 |
ЮмООс |
68,10 |
71,57 |
11м04с |
3,5 |
|
14 |
0ч20м |
40 、 0 |
60,5 |
1,05 |
10 |
45,18 |
48,05 |
12м23с |
3 |
28,34 |
32,0 |
10м05с |
38,05 |
42,34 |
11м43с |
3,5 |
|
15 |
2ч15м |
74,6 |
85,0 |
-5 |
13 |
37,18 |
40,66 |
14м34с |
3 |
61,23 |
64,65 |
11м20с |
76,12 |
79,89 |
12м23с |
3,5 |
Числовые данные к ТпЗ 1–8 (15 вариантов)
Числовые данные к ТпЗ 9–11 (15 вариантов)
НЗ 1: Определите минимум информации, необходимой для определения на судне в море величины ДЛ% (Кл).
НЗ 2: Исключите из предложенного перечня данных (S, ОЛ1, ОЛ2, ОЛ4, t, t1, t4), те, которые не требуются для определения V, Кл, ΔЛ на одном галсе.
НЗП i : В случае «выхода из строя лага» определите S. Объясните, какие принципы определения пройденного расстояния и скорости судна при этом не будут работать.
Из слушателей со средним и высоким уровнями сформированности инженерного мышления создаются временные рабочие группы, им дополнительно предлагаются профессиональные задачи для перевода на математический язык. Например, ПЗМ: «Разработайте математическую модель расчета на мерной линии по предложенной в профессионально-прикладном кейсе ситуации». Кейс временной рабочей группе определяет ведущий экспертной сессии.
Таким образом, в процессе повышения квалификации штурманов судов в качестве проблем, имитирующих инженерные задачи и задачи судовождения, выступают комплекты учебных задач.
Описанные выше модели организации повышения квалификации штурманов судов, имеющих стаж работы до 5 лет, прошли первичную апробацию на базе учебного центра Северного морского флота. В дальнейшем предполагается коррекция образовательного контента для обеспечения персонификации процесса повышения квалификации. На данный момент персонифицированы комплекты заданий, реализуемые в рамках проектных сессий, консультирование, создана база тренировочных заданий по пяти учебным темам курсов повышения квалификации.
