Педагогические науки/ 5. Современные методы преподавания

ст. преп. Соболева В.В.

Астраханский инженерно-строительный институт, Россия

Концептуальные основы организации учебного процесса по физике на основе технологии сквозного проектирования объектов профессиональной деятельности инженеров-строителей

Большая часть дисциплин, преподаваемых в строительных вузах, опирается в своей основе на физические понятия, законы и явления. Поэтому успешное системное построение обучения курса физики в строительном вузе позволило бы студенту сформировать понимание роли физики в системе научного познания, а также ее значимость в выбранной специальности студента и подготовить его в дальнейшем к успешному освоению научных знаний по специальным дисциплинам.

В связи с этим возникает вопрос: как при этом правильно построить процесс преподавания курса общей физики в строительных вузах, являющейся основой мировоззрения и специальных знаний будущих инженеров - строителей. Чему действительно нужно уделить большее внимание?

Вопросы об улучшении преподавания общего курса физики в технических вузах часто обсуждаются. Решение данного вопроса в настоящий момент находятся в свете принципа профессиональной направленности, который реализуется в следующих направлениях: 1) включение профессионально значимого материала в содержание учебного материала, в содержание ситуаций, описываемых в условиях физических задач; 2) включение профессионально значимого материала в вопросы, рассматриваемые на занятиях различного рода; 3) перераспределение часов на изучение учебного материала с учетом его значимости для освоения профессиональных и специальных дисциплин; 4) через формирование методологических принципов научного познания системы знаний и мировоззрения студентов; 5) установление межпредметных связей предмета и общетехнических, специальных дисциплин; 6) формирование обобщенных методов решения частных профессиональных задач.

Процесс усвоения и овладения физическими знаниями можно считать завершенным, если студент может самостоятельно раскрыть суть изученных явлений, установить взаимосвязи между ними и, что немало важно применить их в дальнейшей профессиональной и научной деятельности. Между тем опыт преподавания в строительном вузе свидетельствует о непонимании студентами большой значимости этих аспектов.

Одним из основных видов профессиональной деятельности специалиста по направлению «Строительство» является проектировочная деятельность, конечным результатом которой является создание идеального целостного образа проектируемого объекта, системы или сооружения с необходимой технической документацией. Формирование основ проектировочной деятельности осуществляется в основном при изучении специальных дисциплин. Однако формировать у студентов элементы проектировочной деятельности необходимо уже при изучении курса общей физики.

Для проверки эффективности сложившихся методик обучения будущих инженеров-строителей был проведен констатирующий этап педагогического эксперимента, цели которого состояли в том, чтобы выявить:

1) уровень готовности будущих инженеров-строителей к проектировочной деятельности;

2) умение студентов использовать знания, полученные в курсе физики при проектировании объектов профессиональной деятельности;

3) умение студентов старших курсов выделять физическую составляющую при выполнении дипломного проекта;

4) используют ли студенты знания, полученные в курсе физики при выполнении курсовых проектов по общепрофессиональным дисциплинам.

Результаты констатирующего эксперимента показали, что: 1) студенты не могут выделять физическую составляющую при решении проектных задач; 2) знания по физике усваиваются формально, то есть студенты не могут применить полученные в курсе физике знания для решения профессиональных (проектных) задач; 3) существующие подходы в обучении элементам проектировочной деятельности на занятиях по физике являются малоэффективными и не обеспечивают надежного формирования основ проектировочной деятельности.

С целью разработки наиболее эффективной методики обучения был проведен поисковый эксперимент, результатом которого было создание метода сквозного проектирования объектов профессиональной деятельности при изучении общего курса физики. Подобный метод создания объекта – сквозное проектирование - широко распространен при создании (проектировании) САПР и объектов строительства, архитектуры и.т.п. Данная технология может служить теоретической основой для организации обучения физике будущих инженеров-строителей.

Метод сквозного проектирования объектов профессиональной деятельности инженера-строителя – это многоуровневая система действий по выполнению курсового/дипломного проекта, основанная на интеграции физики и профилирующих дисциплин, включающая выявление междисциплинарных связей и способов их реализации на каждом этапе обучения в строительном вузе.

Концептуальной основой данного метода является:

· целостность;

· фундаментальность;

· личностная направленность.

Целостность образовательного процесса подготовки специалиста направления «Строительство» достигается путем взаимосвязи общеобразовательных и технических дисциплин, т.е. межпредметной интеграции. Междисциплинарный подход к обучению позволяет обучить студентов самостоятельно добывать знания из разных областей науки и отраслей производства, группировать их и направлять их для решения конкретной профессиональной задачи. В этом случае границы между курсами и дисциплинами становятся мобильными, что позволяет формировать у студентов целостную систему знаний.

Фундаментальность физического образования предполагает, что в высших технических учебных заведениях знания, сформированные у студентов на занятиях по физике, являются фундаментальной базой для изучения общетехнических и специальных дисциплин, освоения новой техники и технологий. Содержание курса физики должно способствовать формированию у студентов представлений о современной физической картине мира. В этом случае физическое образование становится целостным, а преподаваемые дисциплины объединены общей методологией построения, ориентированной на междисциплинарные связи.

Успех осуществления метода сквозного проектирования объектов профессиональной деятельности на занятиях по физике зависит от сотрудничества преподавателей естественнонаучного и профессионально-специального блоков дисциплин. Для обеспечения этого преподавателю физики необходимо иметь представление:

· о содержании фундаментальных предметов профессионально-специального блока;

· о трактовке физических законов, понятий, определений, используемых в технических курсах. Это позволит исключить неоднозначность толкования одних и тех же физических понятий преподавателями различных блоков, что, к сожалению, имеет место в практике обучения.

В дидактической модели метода сквозного проектирования объектов профессиональной деятельности выделяются внутренние и внешние связи. Внутренняя связь является результатом анализа содержания курса общей физики на предмет выявления в нем ведущих положений и основных связеобразующих элементов.

Внешняя связь – это структурно-логический анализ тем специальных дисциплин учебного плана с целью выделения степени корреляции их содержания с фундаментальными законами, понятиями физики и выявление «опорных» межпредметных знаний, которые необходимы для подготовки специалистов при изучении физики.

Итоговой государственной аттестацией выпускника считается дипломный проект. Метод сквозного проектирования позволяет начать подготовку к дипломному проекту уже первого года обучения. В результате сам дипломный проект является результатом многогранной работы студента на протяжении всего процесса обучения в вузе. На основе технологии сквозного проектирования были разработаны основные этапы проектирования объектов профессиональной деятельности [1, 2]:

1. Разработка темы дипломного (курсового) проекта (тематику будущей проектной работы студенты выбираю совместно с преподавателем на первом курсе)

2. Выбор необходимых условий для реализации проектируемого объекта (климатические факторы района застройки, сейсмичность данного района, подбор соответствующего материала и т.д.)

3. разработка модели проектируемого объекта: на занятиях по физике студентов знакомят с приближенными методами расчета, например, динамических характеристик проектного здания или сооружения, используя при этом физические модели.

4. Подготовка к распределенной коллективной разработке. На данном этапе конечный проект разбивается на небольшие «сквозные задания» (подпроекты), каждый из которых содержит объект упрощенной модели в начальный момент и для которого необходимо произвести дальнейшую детализацию.

5. Создание понятийного аппарата. При выполнении каждого отдельного «сквозного задания», студент при изучении каждой дисциплины формирует необходимые знания. На данном этапе студент осмысленно и самостоятельно учится пользоваться научной литературой, при этом он рассматривает этот процесс не только как способность нахождения необходимых справочных данных, но и как умение устранять определенную неполноту условий при решении проектной задачи.

6. детализация отдельных блоков проектируемого объекта до синтезируемых компонентов

7. формирование объекта проектировочной деятельности. На данном этапе происходит окончательная разработка дипломного проекта и его защита.

Организация профессионально направленного обучения физике по методу сквозного проектирования объектов профессиональной деятельности состоит из четырех ступеней [3]:

I ступень – мотивационная: при изучении нового материала на лекционных занятиях преподаватель формулирует проблему-ситуацию, встречающуюся в профессиональной деятельности, и совместно со студентами выделяют физическую сущность, и намечает пути решения данной проблемы, опираясь на физические теории.

II ступень – подготовительная: обучение на данном этапе осуществляется на практических и лабораторных занятиях. На этом этапе студент накапливает умения в реализации метода сквозного проектирования объектов профессиональной деятельности в конкретном виде в различных темах вузовского курса физики.

III ступень – методологическая (основная): происходит выделение, усвоение и обобщение метода. На этом этапе студент, уже понимая необходимость и значимость физических знаний для будущей профессиональной деятельности, организует свою деятельность во всех многообразных формах поисковой, проектной, мыслительной деятельности.

IV ступень - самостоятельная деятельность студентов по широкому использованию данного метода в курсовом и дипломном проектировании.

Внедрение метода сквозного проектирования объектов профессиональной деятельности в процесс изучения курса общей физики в значительной степени способствует повышению качества подготовки в области физики и умению студентов применять физические знания при выполнении дипломных, курсовых работ и решения задач профессиональной деятельности.

Литература:

1. Долинский М. Технология сквозного совместного проектирования программного и аппаратного обеспечения цифровых систем в IEESD-2000 [Текст]/ М.Долинский, В. Литвинов// Журнал «Chip News. Инженерная микроэлектроника» - 2002, №3, стр.51-54

2. Зотов В. Практический курс сквозного проектирования цифровых устройств на основе ПЛИС фирмы Xilinx (часть2) [Текст]/ В. Зотов//Журнал «Современная электроника». – 2007, №2. стр.72-77

3. Соболева В.В. Формирование основ проектировочной деятельности в курсе общей физики в инженерно-строительном вузе [Текст]/ В.В. Соболева // материалы XI Международной научно-методической конференции: «Физическое образование: проблемы и перспективы развития», посвященной 110-летию со дня рождения А.В. Перышкина: МПГУ; Часть3. – М.: МПГУ, Издатель Карпов Е.В. - 2012 г., С.213-216, ISBN 978-5-9598-0158-8, ISBN 978-5-9598-0160-1.