Особенности и проблемы преподавания специальных дисциплин

Материалы дисциплины «Схемотехника» (аналоговой, цифровой) являются базовыми для многих направлений науки и техники.

Схемотехника лежит в основе радиосвязи, радиовещания, радиолокации, радионавигации, телевидения, мультимедийных и связных систем, систем радиоуправления, систем радиоэлектронной борьбы и т. д.

Схемотехника является базой электронного приборостроения, производства источников электропитания, техники высокочастотных измерений и др. Схемотехнические решения используются в различных системах дистанционного управления и контроля, для наблюдения за процессами, протекающими в условиях, недоступных для человека. Особыми разделами применения схемотехники являются приборы и устройства, необходимые для генерации СВЧ-колебаний. Можно сказать, что схемотехника «окружает» нас практически во всех сферах использования электроники в быту.

Преподавание дисциплины «Схемотехника» имеет ряд специфических особенностей и проблем.

Цель данной статьи – на основе тридцатилетнего опыта работы в НИИ по разработке, внедрению и эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры и более чем двадцатилетнего опыта преподавания радиотехнических дисциплин в технических вузах рассмотреть ряд проблем и предложений, связанных с особенностями преподавания данной дисциплины.

Особенности рассмотрения:

– с учетом ограничения объема статьи вопросы изложены тезисно;

– позиция автора по особенностям и проблемам преподавания приводится в порядке обсуждения.

Проблемы при изучении специальной дисциплины.

О знаниях и компетенциях

Автор считает, что до изучения дисциплины «Схемотехника» (любых направлений подготовки)

студенты должны иметь представление об общем современном развитии, о прорывных, перспективных направлениях науки и техники. Это обусловлено тем, что схемотехника лежит в основе практически всех этих направлений. П о данной, специальной дисциплине должны быть уже освоены минимально необходимые (основные) знания по элементной базе электроники, основы усиления сигналов, виды модуляции и др. Освоено умение использования прикладных программ. И главное – специфика схемотехники – студенты должны уметь «думать», уметь анализировать, сопоставлять, уметь делать выводы при изучении схемотехнических решений. Это основополагающие требования.

И здесь возникает одна из главных проблем преподавания – определение планируемых пропорций между объемами (часами) по изучению соответствующих теоретических знаний и часами, выделяемыми на практические работы ( компетенции ), задаваемых федеральными образовательными стандартами высшего образования (ФГОС ВО), например [1; 2].

Уточним, что в указанных материалах речь идет, как правило, о компетенциях, а не о компетентности [3; 4].

Фундаментальные знания, теоретические знания по профессиональным дисциплинам формируют компетентность специалиста. Эти знания позволят ему проявить себя в любой жизненной ситуации. Знания позволят специалисту быть «генератором» новых идей, создателем новых знаний, соответственно, новых технологий и новой техники.

Знания являются основой компетенций, которые в дальнейшем могут быть реализованы на конкретном производстве, при решении конкретных задач.

Однако в связи со стремительным развитием техники и технологий к моменту окончания вуза приобретенные компетенции, как правило, устаревают и обесцениваются.

К сожалению, в реальности при планировании объемов подготовки акценты смещены в пользу компетенций, а не в пользу теоретических знаний. Но уменьшение теоретической подготовки, естественно, «бумерангом» приводит к ухудшению уровня подготовки по освоению компетенций!

Уменьшение числа часов теоретической подготовки связано еще и с тем, что в учебных планах почти 50 % процентов учебного времени выделяется на самостоятельную подготовку. Где вы видели в реальности таких студентов, реали- зующих этот «постулат»?! Редкие исключения, конечно, бывают.

В результате такого планирования студенты практически плохо знают теорию и имеют слабые компетенции по изучаемой дисциплине. Профессиональная подготовка, конечно же, становится практически нереализуемой [5].

Результат планомерного уменьшения объемов подготовки по освоению фундаментальных знаний, сокращения объемов подготовки по теоретическому освоению профессиональных (узкоспециальных) дисциплин можно охарактеризовать двумя примерами. Последняя Нобелевская премия была получена более чем 20 лет назад Ж.И. Алфёровым [6]. В соответствии с госпро-граммой «5-100» от 2012 г. в топ-100 международных рейтингов должны были к 2020 г. войти пять вузов страны. К концу 2020 г. ни один вуз не вошел в эту первую сотню [7].

О бакалаврах и высшем образовании

Выше отмечалось, что общие фундаментальные знания и глубокие теоретические знания по профессиональным дисциплинам формируют компетентность специалиста.

Что подразумевается под аббревиатурой «высшее образование»? Обратимся к Большой советской энциклопедии и Википедии.

«Высшее образование включает в себя совокупность систематизированных знаний и практических навыков , которые позволяют решать теоретические и практические задачи по профессиональному профилю, используя и творчески развивая современные достижения науки , тех ники и культуры (выделено автором). Под термином “высшее образование” понимается также подготовка специалистов высшей квалификации для отраслей экономики, науки, техники и культуры в различного типа высших школах » [8].

Учитывая, что на подготовку бакалавров «выделяется» на 40 % знаний меньше [9], учитывая, что общее профессиональное образование значительно ухудшилось из-за снижения теоретического уровня, очевидно, что цели высшего образования при подготовке бакалавров, по сути, недостижимы. Можно говорить, что готовятся специалисты с некими компетенциями для нужд бизнеса, отраслей производства и др. [10; 11].

Ждать от бакалавра создания новой техники, новых технологий, как это трактуется понятием «высшее образование», не приходится.

«Чтобы получить престижную работу, вполне достаточно учиться не пять лет, а два с половиной года. И человек при этом чувствует себя ре- ализованным и успешным. К сожалению, у нас это все перепуталось: до 85 % выпускников школ шли в университеты. И ясно, что многие из них просто не были готовы к тому, чтобы получать высшее образование», – сказал Фальков в интервью «Коммерсанту» [12].

Должны быть приоритеты: высшее образование – это прежде всего глубокие знания как фундаментального плана, так и узкопрофессионального направления. Эти узкопрофессиональные знания и будут основой компетенций, приобретаемых в дальнейшем при конкретной практической деятельности. Тратить непропорционально большие средства и время в вузе на приобретение компетенций, когда выпускник еще не знает своей будущей деятельности, нелогично.

Профессиональные компетенции должны быть прерогативой специального профессионального образования, колледжей, профтехучилищ и т. д.). И только после их освоения может быть принято осознанное решение о приобретении высшего образования данного, выбранного направления .

О довузовской подготовке студентов, гаджетах и «цифровой аутизации»

Одна из сторон специфики схемотехники заключается в том, что при обсуждении современных схемотехнических процессов необходимы знания из физики, химии, биологии, нанотехнологий и др.

Однако, к сожалению, студенты практически этих знаний (как базовых, фундаментальных, так и о современных достижениях) не имеют [13– 17], что негативно сказывается на освоении дисциплины «Схемотехника».

Выше отмечалось, что изучение схемотехники связано с освоением прикладных программ, методов компьютерного моделирования.

При моделировании электронные схемы представляются математической моделью, под которой понимается система уравнений, описывающая процессы в схеме. Однако использование компьютеров при моделировании не освобождает студентов от анализа полученных материалов. Этот анализ может быть успешными только в том случае, если студент хорошо понимает физическую сущность процессов, происходящих в разрабатываемой схеме, и осознает технические ограничения ее реализации [18].

Однако вопросы осмысленного освоения и использования прикладных программ являются очень большой проблемой в настоящее время.

К сожалению, большинство студентов « не приучены думать ». Для решения возникшей проблемы при анализе работы схемы – максимум, на что студенты способны, – обращаются к «Гуглу». А там ответа нет! Нужно включать «мыслительный аппарат». Но он не работает! Это не вина студентов. Это их беда, рожденная существующим школьным образованием [9; 13; 19]. Бывшие школьники не приучены усваивать предыдущий материал, являющийся базой последующего. Не приучены искать пути решения проблемы, строить логические построения и сопоставления, необходимые при анализе работы электронных схем, у них отсутствует самостоятельность суждений. Безусловно, среди студентов есть отличники. Они активно участвуют в решении возникающих задач, проявляют находчивость. Но это, как правило, исключение.

В молодежной среде (и не только) сложилось убеждение, что смартфон, Интернет даст ответ на любой вопрос. Зачем напрягаться, заучивать таблицу умножения, размышлять?

Конечно, прогресс не становить, гаджеты нужны, они удобны. Но вот «оборотная сторона» гаджетов: результаты последнего исследования в рамках Международной программы оценки образовательных достижений учащихся (PISA), проведенного в 2018 г. в 79 странах. показали, что четверть учащихся в возрасте 15 лет не в состоянии понять и проанализировать даже простейшие тексты [20].

Следует отметить, что зависимость от гаджетов, Интернета не так уж безобидна.

Понятие «цифровое слабоумие» было введено по результатам обследования молодых людей Южной Кореи, которое проводится начиная с 2007 г. Оказывается, что цифровая зависимость, цифровая аутизация – это болезнь, медицинские симптомы которой полностью совпадают с наркотической зависимостью, ранней стадией деменции. Отмечено снижение интеллектуальных способностей и других личностных характеристик [21; 22].

Это характеристика сегодняшнего школьного образования, которая полностью «перетекает» в проблему преподавания в вузе.

Было бы неправильно списывать эту проблему на технический прогресс. Решение вопроса умеренного дозирования использования гаджетов. вероятно, должно быть комплексным – семья, школа, социальное окружение (не сети!) и т. д.

При преподавании дисциплины «Схемотехника» решать эти проблемы приходится в текущем режиме, отвлекая студентов от гаджетов, ссылаясь на фундаментальные физические законы, объясняя студентам методы, принципы соответствующих решений схемотехнических задач, объясняя трактовку результатов моделирования, приглашая их к размышлениям.

О дистанционном обучении

Мир изменился: информационная доступность, цифровые сервисы, широкие коммуникационные возможности и многие другие «удовольствия», безусловно, требуют иного подхода к процессу преподавания, в том числе и к таким элементам, как дистанционное.

Специфика проведения практических занятий по дисциплине «Схемотехника» предполагает непосредственное наблюдение и анализ схемотехнического процесса, что фактически исключено при дистанционном общении преподавателя и студента. Опыт автора по дистанционному преподаванию 2020/2021 г. во время пандемии показал крайне неудовлетворительные результаты по уровню усвоения студентами учебного материала по данной дисциплине. Проведение теоретических занятий в дистанционном формате также показало, что требуется непосредственный контакт преподавателя и студентов при возникновении трудностей восприятия и объяснения сложных физических схемотехнических процессов, в особенности когда надо реализовывать и комментировать технологический процесс, например при моделировании. Принцип обучения по схемотехнике – покажи, как надо сделать, покажи, как это должно функционировать , – при дистанционном обучении невозможен. Очевидно, что дистанционное обучение для таких специальных дисциплин, как схемотехника, требует новых форм преподнесения учебного материала, новых форм взаимодействия студентов и преподавателей.

Практический опыт дистанционного обучения 2020/2021 г. дополнительно показал:

– имеется так называемое «цифровое неравенство» [19], когда не у каждого студента есть компьютер (или несколько для многодетной семьи). Как показала практика, многие студенты при дистанционном режиме пользуются не компьютером, а смартфоном. О каком восприятии учебной программы через смартфон может идти речь, особенно если занятие связано с моделированием процессов?

– оказалось, что большие проблемы имеются с доступом к Интернету даже в условиях города, не говоря об удаленных районах;

– при очном обучении имеется четкая грань между успешно занимающимися студентами и отстающими, причем отставание даже при контроле со стороны преподавателя обусловлено просто нежеланием добросовестно учиться. При дистанционном обучении эта категория студентов просто «уходит» от контроля, и ситуация значительно ухудшается [18; 23].

Дистанционное образование для людей, не имеющих возможности учиться очно, находящихся далеко от учебных центров, – возможно, что это единственный способ обучения. Но этот способ обучения предполагает крайне высокую степень мотивации, что является скорее исключением.

Процесс обучения все-таки требует непосредственного контакта ввиду социальной природы человека [19; 23; 24].

О мотивации и проблемах студентов

Выше отмечалась специфика освоения схемотехники – студенты должны уметь «думать», уметь анализировать, сопоставлять, уметь делать выводы при изучении схемотехнических решений. Но это предполагает, что студент мотивирован на получение знаний.

Однако при опросе студентов только примерно у 20 % из них выявлено осознанное, твердое желание учиться. В основном ответы звучат: «нужен диплом», «по решению родителей», «избежать призыва в армию» и ряд других «оправданий» своего поступления в вуз. На замечание преподавателя – «почему не учишься?», «на будущей работе потребуются знания» – часто отвечают: «На работе научусь!» Это говорит о высокой степени инфантилизма студентов и слабой мотивации к обучению [25–27].

Какие проблемы возникают у студентов, по мнению автора, при изучении дисциплины:

– как правило, на поставленные вопросы ищется готовый ответ. Редко кто из студентов составляет ответ на основе логических умозаключений на основе знания материала;

– стесняются задавать вопросы. Это стеснение может быть чисто природным, боязнь показаться смешным для однокурсников. Но чаще всего это объясняется тотальным незнанием материала;

– проблемы с написанием конспектов. Автор в связи со спецификой дисциплины не диктует материал лекции, а в свободной форме объясняет суть схемотехнического процесса. Студенты затрудняются «выделять» главное в объяснении и конспектировать именно суть вопроса;

– проблемы с составлением грамотных (и в техническом, и в грамматическом плане) отчетов по лабораторным работам, написанием рефератов, других отчетных документов. Это утомительная работа, требующая внимания, временных затрат. Но это умение «мыслить на бумаге» – одно из составляющих технической и общей грамотности, культуры будущего специалиста. И этому приходится учить в текущем режиме.

О проблемах преподавателей

Проблемы преподавателей вузов общеизвестны. Тем не менее хотелось бы выделить наиболее наболевшие и обсудить предложения по их решению.

Специфика дисциплины «Схемотехника» предполагает, что преподаватель знает ее «изнутри», имеет опыт практической работы с техникой, знает все особенности ее функционирования. Пересказ учебного материала из книги, даже если он ведется «остепененным» преподавателем, не имеющим опыта практической работы, мало что дает студентам. Это одна из главных проблем преподавания.

Выбор метода преподавания [28]

Инертный метод. Это аудиторная, лекционная работа, когда студенты пассивно слушают преподавателя и ведут конспекты. Этот метод считается эффективным лишь в случае, если лекцию ведет преподаватель с большим практическим опытом по данной специальности.

Интенсивный метод, Студенты и преподаватель «на равных» обсуждают материал по теме занятий, ведется активный диалог.

Но оба метода «работают» только в случае, если студенты мотивированы на получение знаний. Это большая проблема для преподавателя – наличие таких студентов.

«Зависимость» преподавателя от числа студентов

Нежелательность отчисления неудовлетворительно обучающихся студентов приводит преподавателя к нарушению его нравственного, морального запрета ставить положительную оценку студенту при отсутствии у него знаний. Затраты на обучение должны вкладываться не в количество, а в конкретное качество подготовки. [29].

Качество работы преподавателя зависит от его внутренней порядочности, добросовестности и профессионализма. Эти категории либо есть, либо их нет. Однако сопутствующие условия – социальная, производственная среда, стимулы – являются зачастую решающими в работе преподавателя, влияя на его психологическое состояние и, соответственно, эффективность его работы.

Учебная нагрузка

Предельная норма учебной нагрузки установлена примерно в 900 часов как рекомендуемая, с дифференциацией ее по должностным группам преподавателей. Но по факту эту норму ввели как обязательную. Она самая большая в мире, но это вряд ли повод для гордости [30].

Сопутствующие обстоятельства

Большой проблемой для преподавателя является требование наряду с преподавательской работой ведения научной работы и публикации научных статей. По сути это невыполнимое требование, но обязательность такого совмещения в большинстве случаев приводит в результате к обесцениванию и той и другой деятельности, к «околонаучному шуму» и снижению качества преподавания. Должен работать принцип: «каждый должен профессионально делать свое дело». Например, при вузе создается научно-исследовательская структура, со своим бюджетом, профессионально занимающаяся наукой. Другой вариант – объединение с НИИ по профилю вуза. Оба варианта должны «закрывать» для администрации требуемые министерством вопросы по науке, в том числе по вопросам публикаций. Преподаватели занимаются только учебным процессом и при желании , дополнительно, на платной основе, могут заниматься наукой. Студенты также могут привлекаться к научной работе в соответствии с будущей темой дипломного проекта.

Даже квалифицированному преподавателю с многолетним опытом к лекциям необходимо готовиться (этого требуют его порядочность и добросовестность). Необходимо обновлять лекции с учетом новых обстоятельств в мире науки и техники – за этим необходимо регулярно следить. Считается, что на один лекционный час требуется до двух часов подготовки [30].

Кроме ведения штатных занятий при указанной выше норме 900 часов преподаватель обязан: работать над повышением квалификации (раз в три года предъявлять документ о повышении квалификации); вести методическую работу (публиковать учебники, учебные пособия и материалы); обновлять регулярно лекционный материал, лабораторный практикум и т. д.; участвовать в научных и научно-методических конференциях; как отмечалось выше, проводить научные исследования, вести научное руководство студентами и аспирантами; готовить научные публикации и публикации со студентами; вести воспитательную работу со студентами, включая работу со студентами в общежитиях; составлять большое число документов по различным запросам и т. д.

Совмещение этих работ с выполнением запредельной учебной нагрузки для добросовестного преподавателя с высокими нравственными требованиями к качеству преподавания и качеству требуемых дополнительных работ не представляется возможным [31].

Выводы и предложения

Конечно, не все проблемы преподавания специальной дисциплины рассмотрены. Но даже приведенные говорят о необходимости принятия определенных мер.

• 1.    Критерии высшего образования определяют подготовку специалистов с фундаментальными, широкими знаниями, на основе которых будут формироваться новые знания, новые технологии. Это вопрос престижа как для конкретного вуза, так и для страны в целом.

• 2.    Технический прогресс дает большие удобства как в техническом, так и социальном плане. Негативные последствия и проблемы влияния гаджетов необходимо решать в текущем режиме, привлекая студентов к обсуждению технических проблем изучаемой дисциплины с использованием фундаментальных физических законов. Преподаватель должен увлекать студентов новыми знаниями о новых достижениях науки и техники. Отвлечение от неконтролируемого увлечения гаджетами – в привлечении студентов к спорту, коллективным мероприятиям.

• 3.    Для специальных дисциплин дистанционная форма обучения применима только при крайне высокой мотивации обучающихся.

• 4.    Проблема низкой мотивации студентов может быть решена, если за основу взять принцип:

• 5.    Этот же принцип может решить и проблему отчисления неудовлетворительно обучающихся студентов – их просто не будет.

• 6.    Решение проблемы недопустимой перегрузки преподавателей автор видит во внедрении принципа: «каждый должен профессионально заниматься своим делом».

Профессиональные компетенции – это прерогатива специального профессионального образования, колледжей, профтехучилищ и т. д. И только после их освоения может быть принято осознанное решение о приобретении высшего образования данного, выбранного специального направления.

Специалист с высшим образованием должен обладать также знаниями по смежным дисциплинам, так как в настоящее время они практически взаимосвязаны. И это предполагает соответствующее планирование программы обучения.

Процесс обучения все-таки требует непосредственного контакта студента и преподавателя ввиду социальной природы человека.

решение о приобретении высшего образования принято осознанно, после освоения ими соответствующих профессиональных компетенций.

Главная задача преподавателя – дать хорошие знания студентам. Эта задача выполнима, если преподавателю не будут мешать, перегружая другими задачами.

Сегодняшние студенты и выпускники вузов – это завтрашние профессионалы, будущие организаторы производств, руководители коллективов, предприятий. Их квалификация, приобретенная с помощью труда и опыта преподавателей, основанная на мотивированном решении о приобретении высшего образования, будет определять будущее страны в целом.