Внедрение инновационных методов в процесс преподавания дисциплин для студентов технических специальностей

Концепция модернизации российского образования выдвигает в качестве ведущей цели создание условий для становления личности обучаемых, подготовки их к самоопределению и самообразованию, творческой направленности мышления. Веление нашего времени — выпустить специалиста с набором требуемых компетенций, необходимых для дальнейшей работы на предприятии, производстве, в бизнесе. Заказчики (работо- датели) выдвигают все большие требования к набору компетенций выпускников вузов. Выпускаемые специалисты должны быть конкурентоспособными не только на российском рынке, но и в мировом масштабе. Перед вузами встает вопрос, каким образом построить траекторию обучения для студента, чтобы выпускник был востребован на рынке труда. Современные образовательные стандарты нового поколения и учебные планы в большинстве случаев не отвечают запросам работодателей. Чтобы выпускники были технически подготовлены, готовы самостоятельно и творчески мыслить, быстро реагировать в создавшейся ситуации и принимать наиболее верное решение, необходимо в процессе обучения развивать творческое мышление, обучать методам теории изобретательских задач (ТРИЗ), умению отстаивать свою идею, защищать права интеллектуальной собственности, идею сформировать в виде продукта и реализовывать его на рынке.

По словам Д.А. Медведева, одной из приоритетных задач в современном мире является формирование информационного общества и подготовка кадров в области новых технологий.

Согласно теории Б.Х. Перельштейна [6], для получения сильного значимого результата у обучаемых студентов необходимо стимулировать мыслительный процесс, усилить переход от тривиального, простого решения проблемы к сильному мышлению.

В соответствии с концепцией В.П. Гальето-ва [2] обучаемый, учащийся должен сам найти свой подход, метод решения поставленной перед ним проблемы, тогда полученный результат доводится до идеального решения.

Основоположник теории «проблемного обучения» С.Л. Рубинштейн [5] считал, что для ребенка необходимо выстроить траекторию по прохождению, которой вырабатываются творческие навыки для решения наиболее сложных задач. Изначально у ребенка имеется ядро способностей, но развиться оно может только в процессе определенной деятельности. Студент должен разработать способ решения задачи самостоятельно методом проб и ошибок и их анализа, за счет систематизации имеющихся у него знаний. Процесс систематизации, анализа и обобщения должен предоставляться самому обучающемуся, это и способствует его развитию.

Вторая, противоположная, концепция П.Я. Гальперина [3] состоит в теории поэтапного формирования умственных действий, которая выделяет три типа учения. При первом дается неполная ориентировочная основа действий, которая требует обычного запоминания готовой схемы действий. Исследования П.Я. Гальперина показали, что заучивание не обеспечивает применения знаний на практике для решения наиболее сложных задач, неизбежен метод проб и ошибок.

При втором типе выделяется полная ориентировочная схема для правильного решения проблемы. При обучении подбирают систему поэтапно логически верных действий, которые способствуют процессу усвоения знаний, возможности коррекции и обратной связи действий.

При третьем типе дается особая схема, обеспечивающая возможность обучаемому студенту безошибочного выполнения заданных действий, предоставляющая возможность самостоятельно строить схему для правильного выполнения задания. Третий тип учения, отмечает И.П. Калошина [4], обусловливает возможность для студентов справиться с заданием, для выполнения которого ему соответствующих знаний не давалось. Выполнение задания возможно только при наличии прирожденных способностей, позволяющее самостоятельно строить новые знания, необходимые для выполнения конкретной проблемы.

Рассмотрим применение данных технологий при преподавании дисциплины «Физика» для технических специальностей.

Дисциплина «Физика» является дисциплиной базовой части математического и естественнонаучного цикла дисциплин подготовки студентов по направлению шифра 151000.62 специальности «Технологические машины и оборудование». Дисциплина реализуется кафедрой «Общетехнические и естественнонаучные дисциплины». Знания по дисциплине «Физика» служат основой базовых знаний для изучения следующих дисциплин: «Электротехника», «Теоретическая механика», «Электроника», «Сопротивление материалов», «Метрология, стандартизация и сертификация» и др.

Содержание дисциплины охватывает все основные разделы общей физики для высших учебных заведений: механики, молекулярной физики и термодинамики, электромагнетизма, оптики, квантовой, атомной и ядерной физики.

В результате изучения дисциплины должны быть сформированы следующие компетенции: способность к целенаправленному применению базовых знаний в области математических, естественных, гуманитарных и экономических наук в профессиональной деятельности. Согласно новым учебным планам часы по дисциплине «Физика» сокращены, и лабораторные работы должны быть обеспечены информационными технологиями. Возникает противоречие между необходимостью повышения эффективности подготовки студентов в вузе и отсутствием педагогических технологий, учитывающих специфику высшего образования и индивидуальные особенности обучающихся.

По мнению Г.С. Альтшуллера [1], необходима активизация человеческого фактора в учебно-воспитательном процессе.

Главный закон развития технических систем — стремление к увеличению степени идеальности: идеальная система — такая форма организации, когда все ее функции выполняются. Пытаясь обычными (уже известными) путями повысить идеальность технической системы, мы улучшаем один показатель за счет ухудшения других показателей. В процессе получения образования обучаемый студент выступает в качестве технической системы. Усиливая напряжение на головной мозг, студент подвергается ухудшению состояния здоровья, поэтому необходимо учитывать здоровьесберегающий фактор, в том числе строго соблюдать количество учебных недель и каникул. Таким образом, идеальной системой будет студент с набором всех необходимых компетенций для специалиста данного направления обучения. В процессе обучения студентов физике, развивая и усиливая творческую составляющую мышления, необходимо также учитывать психические и физиологические особенности студентов.

Конструктор ищет компромиссное решение — оптимальное в каждом конкретном случае. Изобретатель должен сломать компромисс: улучшить один показатель, не ухудшая других. Поэтому в наиболее распространенном случае процесс решения изобретательской задачи можно рассматривать как выявление, анализ и разрешение технического противоречия. Преподаватель выступает в качестве конструктора, моделируя идеального выпускаемого специалиста с набором всех компетенций, способного конкурировать со специалистами на мировом уровне в данной области.

Преподавание предполагает регулирование и корректирование процесса обучения на основе непрерывного текущего контроля, то есть получения информации о ходе обучения студентов и эффективности приемов и методов своей собственной деятельности. Особое место на этом этапе деятельности преподавателя занимает стимулирование активности и самостоятельности студентов.

Большие стимулирующие возможности заложены в формах и методах педагогической деятельности.

Высшей ступенью в предлагаемой системе самостоятельных работ являются внутрипред-метные и межпредметные исследовательские самостоятельные работы.

Познавательная самостоятельность студента как качество личности определяется единством трех компонентов: наличие положительных мотивов (мотивационный компонент); владение систематизированными знаниями (содержательный компонент); формы и методы учебной работы (процессуальный компонент).

Реализация мотивационного компонента связана с овладением широкими и глубокими знаниями, достаточными для продолжения работы на производстве. Содержательный компонент связан с упорядоченными знаниями, полученными при обучении в вузе. Средством овладения такими знаниями является блочно-модульное построение учебного материала. Процессуальный компонент реализуется благодаря использованию лекций, практических занятий, а также различных форм работы с учебной литературой. Выделенные компоненты данного понятия находятся в тесной взаимосвязи.

Самостоятельная работа должна иметь свою частнодидактическую цель, предопределяющую условия организации учебной деятельности и характер косвенных управляющих воздействий со стороны преподавателя.

Организация подобной деятельности основана на применении модульного структурирования содержания учебного материала, отбора приемов обобщения, повторения, систематизации, диагностики результатов.

Например, при изучении физики для умения обобщать на уровне физического закона выделена следующая система действий: обнаружение существенных закономерностей, характеризующих объект, явление; выражение этих закономерностей в знаковой (словесной) форме; определение места закономерности в существующей системе знаний и установление границ ее действия.

Технология обобщения и систематизации знаний предполагает владение преподавателем и обучающимся технологией модульного представления содержания учебного материала. Последовательность этапов этой технологии состоит в следующем:

• 1)    сопоставить выдвинутые цели со структурой и содержанием материала программы и учебника, определить направления его возможной корректировки;

• 2)    провести перепроектирование структуры материала, составить планирование по блокам;

• 3)    проанализировать содержание отдельных блоков материала, выявить основной и второстепенный, установить связи между учебными элементами изучаемого материала, установить какой материал необходимо добавить, какой — можно исключить;

• 4)    откорректировать содержание изучаемых учебных элементов в соответствии с их структурой (последовательность, наличие всех элементов);

• 5)    определить уровни усвоения учебных элементов.

Положительный результат овладения умениями и навыками самостоятельной работы студента с помощью модульного структуриро- вания материала свидетельствует о сформированной культуре умственного труда. Сформированная культура умственного труда включает: — анализ и синтез, сравнение и классификацию, абстрагирование и обобщение, «перенос» полученных знаний и приемов умственной деятельности в различные новые условия;

• —    устойчивый познавательный интерес, творческое решение познавательных задач;

• —    умение сосредоточиться на главных, наиболее важных в данный момент проблемах;

• —    гигиену умственного труда и педагогически целесообразную организацию, умение разумно использовать свое время, расходовать физические и умственные силы.

При отборе фактов для систематизации знаний необходимо пройти следующие этапы логической структуры:

• —    выделение признаков (выделяются все признаки наблюдаемых явлений (анализ);

• —    выделение признаков сходства и различия (производится сопоставление ранее выделенных признаков (сравнение));

• —    выделение существенных и несущественных, случайных и собственных признаков (прежде всего, приходится работать с отвлеченными понятиями, которые характеризуют наблюдаемое явление (абстрагирование), явления группируются (обобщение), а затем относят к определенным классам, и в дальнейшем используют только для изу-

  Локальный уровень

  Частносистемный уровень

  Внутрисистемный уровень

  Межсистемный уровень

Рис. 1. Взаимосвязь между методическими структурами изучения программы учебной дисциплины чения определенного класса понятий (классификация));

• —    выделение преимущественно общего признака (предполагает выяснение и установление связей между выделенными группами признаков и осуществление расположения их в структурной последовательности (систематизация));

• —    объединение признаков (синтез).

Дидактическая структура действий по систематизации на локальном уровне состоит из следующих этапов.

• 1.    Подбор (выявление) необходимого и достаточного количества фактов.

• 2.    Сопоставление их с ранее изученными фактами.

• 3.    Выделение наиболее общих и значимых фактов.

• 4.    Выяснение связей между ними для подведения к понятию.

Выявленные факты закладываются в основу понятия при его формировании.

Осуществляя все перечисленные действия, мы тем самым выполняем второй этап деятельности преподавателя по систематизации знаний. Третий этап предполагает выполнение ряда заданий на выработку умений выполнять систематизацию на заданном уровне, а также осуществлять контроль над успешностью проведения процесса систематизации.

Если логическая структура для каждого из уровней остается неизменной, то на всех уровнях этапы деятельности в логической структуре сходны. В.И. Кудряшовым выявлена (а нами уточнена) взаимосвязь между методическими структурами изучения учебного материала на всех уровнях систематизации (рис. 1).

Представленная на рис. 1 схема состоит из четырех уровней систематизации, каждый из которых включает в себя этапы деятельности по изучению учебного материала, тем самым составляя методическую структуру процесса систематизации.

Таким образом на современном уровне развития дидактики естественно-математических дисциплин целостное, системно-обобщенное, интегративное представление учебной темы возможно на основе генерализации знаний. Поэтому такие уроки содержательно оформляются в форме генерализованных свернутых конспектов, в которых системно представлены фундаментальные и профессионально-прикладные знания.