Реализация компетентностного подхода к процессу обучения физике бакалавров технического направления

Высокий статус университета ставит перед техническими вузами ряд задач, направленных на повышение уровня профессиональной подготовки специалистов высшей квалификации. Выпускник технического университета должен быть готов к инновационной инженерной деятельности – к разработке и созданию новых техник и технологий, доведенных до вида товарной продукции, обеспечивающей новый социальный и экономический эффект, а потому и конкурентоспособной.

Физика является не только базовой составляющей инженерного образования, но и мировоззренческой дисциплиной. Знания современного инженера должны быть фундаментальными и профессионально и практически ориентированными.

Особенностью учебного процесса в техническом университете является практическая направленность изучаемых дисциплин. При этом физика представляет собой основу дисциплин технического направления (электротехника, микроэлектроника, материаловедение, сопротивление материалов, прикладная механика, теоретическая механика, геофизика и др.). Она также связана с дисциплинами гуманитарного и экономического направлений (философия, история, экономика и др.). Кроме того, специфика обучения в высших технических вузах состоит в том, что помимо общенаучных, в учебные планы этих вузов включают циклы профессионально-технических дисциплин. Поэтому процесс обучения должен осуществляется на основе межпредметных связей общенаучных дисциплин с общетехническими и специальными, без чего невозможно успешное овладение профессиональными знаниями и умениями [1].

Поскольку физика в техническом вузе является одним из фундаментальных предметов, формирующих теоретическую базу для изучения общеинженерных и специальных дисциплин, то в связи с этим возрастают требования к качеству знаний, уровню подготовки. Поэтому при формировании системы физических знаний как базы для дальнейшей профессиональной подготовки будущих специалистов необходима организация профессионально-направленного обучения физике.

Современные исследователи и практики образования все чаще обращаются к проблеме модернизации стратегических ориентиров развития образовательных систем. Трансформацию образовательной парадигмы и ее составляющих, таких как цели, содержание, результат, отмечают многие исследователи (В.И. Байденко, И.А. Зимняя, А.М. Новиков, Ю.Г. Татур и др.). На смену существующей долгие годы знаниевой парадигме образования приходит компетент-ностно-ориентированное образование, способное обеспечить более полный личностно и социально интегрированный образовательный результат [2].

На современном этапе развития отечественного образования компетентностный подход выступает в качестве важнейшего фактора, обусловливающего развитие всех компонентов системы обучения.

Рассмотрим перечень компетенций, которые должны быть сформированы при изучении физики, включающий в себя общие, предметные и основы профессиональных компетенций.

Под общими (ключевыми) компетенциями понимаются компетенции, необходимые для успешной деятельности как в профессиональной, так и во внепрофессиональной деятельности.

Общие компетенции носят надпрофессиональный, надпредметный характер и «представляют собой универсальные знания, умения и навыки, свойства и способности выпускника, обеспечивающие его профессиональную мобильность, конкурентоспособность и социальную защищенность в условиях рыночной экономики» [3].

На основе анализа исследований проблемы предметных компетенций по физике мы разделили их на четыре группы: когнитивные, практические, экспериментальные, исследовательские (табл.).

Группы предметных компетенций и сопровождающие их общие (ключевые) компетенции наиболее эффективно формируются на лекционных и практических занятиях (при решении задач), при организации лабораторного практикума и самостоятельной работы студентов.

Предметные компетенции по физике оказывают большое влияние на формирование профессиональных компетенций, поскольку непременным для инженерной деятельности является умение анализировать возникающие проблемы и находить пути их решения, опираясь на базовые теоретические знания, полученные при изучении курса общей физики. Мы их определяем как основы профессиональных компетенций.

Представим структуру обобщенных групп предметных, профессиональных, общих компетенций и соответствующих модулей курса физики, направленных на их формирование.

Таблица

Предметные, общие и основы профессиональных компетенций будущего инженера, формирующиеся при изучении физики

№	Компетенции	Знания	Умения	Модульные программы (модули 1 порядка)
1. Группы предметных компетенций по физике
1	Когнитивные	Знание    теоретических основ вузовского курса физики: - явления, - понятия, - законы, - теории, - приборы и установки, - фундаментальные физические опыты	-    умение теоретически мыслить, разбираться в логике физических процессов и явлений, устанавливать причинно-следственные связи, доказывать, обосновывать, аргументировать и др.; -    умение отвлекаться от несущественных сторон исследуемых явлений, создавать образ идеальной модели; -    умение обобщать и систематизировать знания, выделение особенностей предметов и явлений; -    умение мысленно абстрагироваться от теоретических положений, творчески предсказывать конкретные результаты, обобщать полученные выводы; -    умение строить индуктивные и дедуктивные умозаключения для объяснения процессов, явлений, свойств вещества и физических полей; -    умение соотносить абстрактное и конкретное, образное и логическое, устанавливать соотношение и взаимодействие понятийных и образных, теоретических практических компонентов мыслительной деятельности	Программа  теоре тического обучения на лекционных занятиях, организация  само стоятельной работы (СРС)
2	Практические	Теоретические знания, необходимые для анализа задачной ситуации (понятия, законы, теоретические положения). Знание структуры задачи, алгоритмов решения задач данного типа, единиц измерения физических величин	-    умение анализировать задачную ситуацию; -    умение применять теоретические знания при решении задач; -    умение быстро и адекватно применять теоретические положения к решению физических задач; -    умение оперировать идеальными моделями, устанавливать аналогии между явлениями; -    умение применять понятия, законы и теории для объяснения явления, о котором идет речь в задаче; правильно записывать условие задачи; -    умение на основе известных законов и формул решать задачу в общем виде; -    умение пользоваться справочными таблицами физических величин; -    умение проверять размерность полученного результата и провести необходимые вычисления	Программа практикума решения задач по физике, организация СРС

3	Экспериментальные	Теоретические знания, необходимые для анализа эксперимента (понятия, законы, теоретические положения). Знание теоретических основ экспериментальной деятельности, знания о способах деятельности. Знание принципов действия основных физических приборов, используемых для измерений физических величин	-    умение определять последовательность действий и операций при подготовке и выполнении эксперимента; -    умение в обращении с физическими приборами, в производстве основных физических измерений; -    умение собирать экспериментальную установку в соответствии с целями эксперимента; -    умение объяснять наблюдаемые физические явления и свойства тел, понимать практическую значимость приборов, механизмов и машин; -    умение наблюдать, находить существенные признаки физических явлений; -    умение осуществлять переход от известных фактов к выдвижению гипотезы, переход от теоретических выводов к экспериментальной проверке	Программа физического практикума, организация СРС
4	Исследовательские	Знание теоретических основ исследовательской деятельности.	-    способность к исследовательской деятельности; -    умение формулировать проблему; -    мобилизовывать необходимые знания для выдвижения гипотезы; -  способность  теоретически  и практически подтверждать гипотезу; -    находить решение проблемы, создавать оригинальный продукт	Программа практикума решения задач по физике Программа физического практикума, организация СРС
Группы общих (ключевых компетенций)
5	Коммуникативная компетенция		эффективная коммуникация с профессиональным коллективом и обществом в целом;	Теоретический, практический, экспериментальный модули,  рейтинговая  система кон троля
6	Информационная  компетен ция		-    поиск и обработка информации, включая пользование международными электронными библиотеками периодических изданий в области профессиональных интересов на иностранных языках; -    компьютерная грамотность; -    использование информационных ресурсов, работа с текстами; -    применение знаний и понимание; -    способность к критическому суждению в отношении информации	Теоретический, практический, экспериментальный модули,  рейтинговая  система кон троля, дистанционное обучение
7	Организацион-но-управлен-ческая  компе тенция		-  исполнительская  дисциплина; инициативность в работе; организаторские способности и способность к лидерству; -    способность брать на себя ответственность и принимать решения; -    навыки самоуправления (целеполагание, планирование, презентация);	Теоретический, практический, экспериментальный модули,  рейтинговая  система кон троля

			способность к адаптации к новым ситуациям; -    критическое мышление; -    способность самостоятельно организовывать свою учебную деятельность
Основы профессиональных компетенций
8	Компетенция анализа и  ис следования инженерных задач		-    постановка, исследование и анализ инженерных задач; -    способность к исследовательской работе; -    способность к практическому использованию результатов фундаментальных и прикладных исследований	Организация исследовательской деятельности, практикум решения задач
9	Компетенция проектирования и   разработки инженерных решений		-    проектирование, конструирование, разработку решений инженерных задач; -    моделирование инженерных объектов; -    методы расчета	Организация проектной деятельности. Выполнение расчетов на лабораторных занятиях, при решении задач

Исходя из вышеперечисленных компетенций формулируется иерархия целей обучения физике. Комплексная дидактическая цель (КДЦ) обучения физике в техническом вузе:

• •    усвоение наиболее универсальных методов, законов, теорий и моделей современной физики на уровне применения;

• •    демонстрация специфики рационального метода познания окружающего мира;

• •    формирование у студентов общего физического мировоззрения и развитие физического мышления;

• •    содействие получению фундаментального образования, способствующего дальнейшему развитию личности будущего профессионала;

• •    обеспечение усвоения студентами основных свойств и законов движения материи, создание совместно с курсом математики и теоретической механики научной основы для изучения специальных дисциплин и фундаментальной базы для дальнейшей успешной деятельности.

Интегрированные дидактические цели, направленные на формирование предметных компетенций, определяются по отдельным модулям.

Частные дидактические цели соответствуют изучению отдельных учебных элементов.

При создании модульной программы по физике необходимо учитывать ее специфику, которая связана с необходимостью деления каждого модуля на четыре субмодуля: теоретический, практический, экспериментальный, самостоятельная работа студентов. Теоретический модуль направлен на формирование теоретических знаний на лекционных занятиях. Содержание практического модуля ориентировано на формирование умений решать физические задачи. Предметные экспериментальные компетенции складываются на занятиях физического практикума. На данном этапе составляется содержание модуля и проводится подбор учебных материалов, адекватных целям образования и выявленным компетенциям.

Модульный подход к обучению строится в соответствии с уровнем компетентности студента и определяется набором соответствующих видов знаний и способов деятельности. Значительную роль в данном вопросе играет высокая степень самостоятельности студентов, организуемая с помощью специальной программы. Применение рейтинговой системы контроля позволяет определить уровень компетентности студента по каждому модулю.

В соответствии с выделенными компетенциями весь курс физики разбивается на отдельные модули, которые включают в себя целевой план действий, банк информации, методическое руководство по достижению поставленных дидактических целей.

Модуль можно рассматривать и как программу обучения, индивидуализированную по содержанию, методам обучения, темпу учебно-познавательной деятельности, уровню самостоятельности студентов. В связи с этим модульная программа учебной дисциплины состоит из системы модулей первого порядка, число которых определяется целями обучения и объемом учебного материала. Каждый модуль первого порядка, в свою очередь, состоит из модулей второго порядка, содержащих учебные элементы, составляющие содержание учебной дисциплины.

Организация модульно-компетентностного обучения предполагает наличие комплекта модульных материалов, необходимых для достижения обучающимися поставленных целей.

Учебные материалы модуля и рекомендации для педагогов по модулю являются вариативной частью модульного комплекта, они несут дидактическую и методическую функции. Грамотно составленные учебные материалы модулей позволят максимально эффективно достичь планируемых результатов обучения.

Таким образом, каждый модуль образовательной программы имеет универсальную структуру, включающую три компонента [4]:

• 1.    Спецификация модуля.

• 2.    Оценочные материалы модулей.

• 3.    Учебные материалы модулей.

Спецификация модуля и оценочные материалы представляют собой инвариантную часть модульного комплекта. Спецификация помогает обучающемуся ориентироваться в своем продвижении при изучении модуля, а педагогу – правильно проектировать учебные занятия, грамотно реализовывать предложенные материалы модульных образовательных программ.

Спецификация модуля включает следующие компоненты: название модуля, цели и результаты обучения, требования, нормативную продолжительность обучения, критерии оценки результатов, уровни усвоения.

Компетентностный подход – это приоритетная ориентация на цели – векторы образования: обучаемость, самоопределение, самоактуализация, социализация и развитие индивидуальности. В качестве инструментальных средств достижения этих целей выступают принципиально новые образовательные конструкторы: компетентности, компетенции и метапрофессиональ-ные качества. Последние три конструктора объединяются в метаобразовательный концепт – ключевые квалификации [5].

Одно из главных достоинств компетент-ностного подхода заключается в том, что он позволяет сохранять гибкость и автономию в архитектуре учебного плана. Компетентностный подход потребует изменения методов оценки обучения и методов обеспечения качества.

Принципиальным отличием ГОС ВПО нового поколения является стандарт компетентностной модели с использованием кредитной системы (ECTS). Образовательные стандарты подобного рода будут представлять собой дальнейшее развитие присущего российской высшей школе системно-деятельностного подхода к образованию, получившего в прежние годы воплощение в разработке квалификационных характеристик бакалавров, общих требований к уровню подготовленности в стандартах первого поколения, или подготовленности выпускников к видам деятельности и решению профессиональных задач в ГОС первого и второго поколений [6].

Образовательный стандарт компетентност-но-кредитного формата предполагает новое проектирование результатов образования. Он призван очертить квалификации бакалавра/ специа-листа/магистра с точки зрения рабочей нагрузки, уровня, результатов обучения, компетенций и профиля [7].