Повышение качества практической подготовки специалистов путем использования алгоритмических методов обучения

Повышение качества практической подготовки специалистов путем использования алгоритмических методов обучения

М.Л. Хасанова, Л.Н. Аксенова, В.В. Руднев

Анализ теоретических исследований и образовательной практики показывает, что одним из эффективных путей овладения обучающимися учебно-познавательной деятельностью на творческом уровне является использование алгоритмов. В связи с этим необходимо вычленение алгоритмизации как основы развития творческой учебно-познавательной деятельности, а также необходимости разработки системы действий, направленных на формирование данной деятельности [3; 7].

Впервые высказанная американским дидактом Б. Скиннером идея алгоритмизации получила развитие как в зарубежной, так и в отечественной педагогической науке. Различные аспекты алгоритмизации, управления умственными действиями ученика разработаны в теории алгоритмизированного обучения (Л.Н. Ланда), программированного обучения (А.И. Берг, В.П. Беспалько, А.Г. Молибог и др.), поэтапного формирования умственных действий (П.Я. Гальперин), управления процессом усвоения знаний (Н.Ф. Талызина) [3; 7].

Современные технологии обслуживания автомобилей требуют быстроты принимаемых специалистом-эксплуатационником решений по восстановлению работоспособности техники, в частности двигателей. От этого зависит минимизация финансовых, временных и личностных затрат на эксплуатацию автомобилей. Это подчеркивает актуальность совершенствования методов обучения специалистов – эксплуатационников для обеспечения надежности последних. Под надежностью специалиста понимается его способность безотказно действовать в течение определенного интервала времени при заданных сложных и экстремальных условиях эксплуатации техники [4; 8; 9].

Основу указанных работ составила концепция планомерного формирования знаний, умений, навыков и опыта деятельности [5]. Освоение моделей деятельности лучше всего происходит в конкретном опыте работы, поэтому особое значение в подготовке специалистов имеет разработка, освоение и обучение студентов передовым методам обнаружения и устранения отказов двигателей, на долю которых, как известно, приходится до 70% всех отказов колесных и гусеничных машин. Эта задача является наиболее сложной в подготовке, так как она требует от обучаемых определенных теоретических знаний для выявления причин отказа, их анализа и принятия соответствующего решения, а также практических умений и навыков для быстрого и квалифицированного его устранения. В то же время, как считают специалисты в области образования, эффективность профессиональной массовой подготовки всех обучаемых должна достигаться вне строгой зависимости от их личного творческого потенциала. Подготовленные специалисты должны безошибочно решать до 8090% профессиональных задач [6].

Рассмотрим эти положения на примере анализа методики обнаружения и устранения отказов двигателей. Многочисленные руководства по эксплуатации техники имеют сходную структуру изложения возможных неисправностей и способов их устранения.

Неисправность или отказ являются одинаковым внешним проявлением различных отклонений в работе систем, механизмов и приборов двигателей независимо от характера и причин их возникновения, что вполне согласуется с положениями теории надежности [1]. В рассматриваемом случае появление черного дыма под нагрузкой имеет более восьми разнообразных причин. А такой распространенный отказ, как «дизель не пускается», является следствием различных по характеру и месту возникновения отклонений или повреждений в системах электропуска, питания, кривошипно-шатунном механизме и т.д. (более пятнадцати различных причин).

Тем не менее анализ существующих методик обнаружения и устранения отказов, излагаемых в многочисленных инструкциях по эксплуатации, показывает, что они обычно сводятся к наименованию неисправности, ее внешним признакам и простому перечислению без всякой логической последовательности и взаимосвязи возможных причин и способов устранения.

Указанные сведения воспринимаются обучаемыми в основном как информация, они обращены к их памяти и не дают логических путей поиска и обнаружения причин неисправностей или отказов. Следуя традиционной методике и не имея достаточного опыта деятельности, молодой специалист не в состоянии быстро и квалифицированно устранить отказ. При поиске и устранении неисправностей этим методом эксплуатационник должен представлять весь объем возможных причин их возникновения, поэтому, не имея достаточного опыта и интуиции, он не может быстро и эффективно обнаружить причины и устранить неисправность.

Другими словами, обучаемый достаточно хорошо знает, что и как необходимо практически выполнить для устранения отказа, однако не может определить, когда необходимо выполнять эти действия. Разрешением этого противоречия является разработка точных предписаний о поэтапном выполнении в заданной последовательности элементарных умственных операций и практических действий. Подобное изложение методики можно назвать диагностическим алгоритмом. В его основе лежит принцип оптимальной диагностической целесообразности, широко применяемый в частности в медицине [4].

Составление диагностического алгоритма является сложной задачей. Её решение требует изучения опыта устранения подобного отказа, обобщения всех вероятных причин, их ранжирования по сложности и вероятности возникновения, сопоставления с внешними признаками, исключения лишних перемещений и сборочно-разборочных работ, определения возможности, времени и характера применения диагностических средств, поступающих на снабжение соответствующих служб.

Указанная работа была выполнена на кафедре автомобильного транспорта, информационных технологий и методики обучения техническим дисциплинам в профессионально-педагогическом институте ЮУрГГПУ. В результате были разработаны алгоритмы обнаружения и устранения отказов дизелей автомобильной техники.

На рис. 1 представлен фрагмент диагностического алгоритма «Дизель не пускается», описываемый порядок устранения повреждений в магистрали низкого давления системы топливопо-дачи от бака до топливного насоса высокого давления. Алгоритм состоит из чередующихся вопросов, требующих четкого однозначного ответа «Да» или «Нет» и соответствующих практических действий, направленных на обнаружение или устранение причин отказа дизеля.

Освоение предлагаемой методики устранения отказов двигателей целесообразно проводить в два этапа. На первом этапе необходимо изучить диагностический алгоритм, уяснить его внутреннюю логику и закрепить теоретические знания, объясняющие взаимосвязь причин и признаков отказа.

Поиск причин отказа по традиционным методикам вызывает затруднения у обучаемых. Применение диагностического алгоритма позволяет с уверенностью и быстро назвать вероятные причины отказа: нарушение качества распылива-ния топлива и пониженную компрессию двигателя. Подобные задачи позволяют освоить методику работы с диагностическим алгоритмом. Для ускорения освоения методики целесообразны интенсификация и индивидуализация обучения на основе компьютерных технологий, дающих возможность дифференцировать учебную деятельность студентов в зависимости от уровня их подготовки.

На втором этапе практического освоения методики используются автомо-

Повышение качества практической подготовки специалистов путем использования алгоритмических методов обучения

били и двигатели-тренажеры, действую -щие макеты систем и агрегатов, штатные стенды для выполнения регулировочных работ. Студенты работают на соответствующих учебных местах и выполняют все необходимые операции по оценке технического состояния двигателей и реальному обнаружению причин и устранению отказов.

Проведенные эксперименты показали, что при традиционной методике преподавания студенты 3-го курса, изучившие устройство, теорию и конструкцию двигателей, имеющие достаточные практические навыки по выполнению сборочно-разборочных и регулировочных работ, затрудняются обнаружить причины и устранить отказы типа «Двигатель не пускается», «Неустойчивая работа двигателя» и других в течение 1,5-3 часов в зависимости от сложности причины и уровня первоначальных собственных знаний. Используя диагностический алгоритм, те же студенты обнаруживают причину и устраняют отказы за 20-40 минут.

М.Л. Хасанова, Л.Н. Аксенова, В.В. Руднев

Рис. 1. Фрагмент диагностического алгоритма «Дизель не пускается»

Результаты правильного определения студентом причины отказа во многом зависят от её сложности, однако в значительно меньшей степени от уровня первоначальных собственных знаний. Эффективность применения алгоритмов возрастает по мере усложнения причин отказов.

Наряду с повышением эффективности подготовки специалистов применение диагностических алгоритмов позволяет повысить объективность оценки знаний и разработать соответствующие временные нормативы. Важно использовать алгоритмы обнаружения и устранения отказов не только на стадии обучения, но и в практике, особенно при освоении специалистами своих обязанностей.