Хрущёв В.А., Сарсенбаев В.М.

Северо-Казахстанский государственный университет им. М. Козыбаева

Научно-педагогические аспекты преподавания учебных дисциплин технического направления

Реалии наших дней требуют ускоренного формирования многоуровневой системы нанотехнологического образования: студент, бакалавр, магистр. Это связано с тем, что интенсивное социальное развитие общества невозможно без роста творческого и нравственного потенциала граждан, без развития активности, инициативы, различных способностей подрастающего поколения. Система современного вузовского образования предусматривает совершенствование процесса обучения в целом, повышение эффективности управления познавательной деятельностью обучающихся, в результате которых целенаправленно формируются у студентов определенные навыки по каждой дисциплине. Поэтому перестройка вузовского образования на современном этапе выдвигает на первый план поиск таких приемов и методов обучения, которые в наибольшей степени способствовали бы выработке навыков сознательной, продуктивной самостоятельной работы, развитию образного, логического мышления, познавательных интересов. В связи с этим большое значение приобретает использование метода моделирования наносистем [1].

Современные методы исследования, в частности, многомасштабное компьютерное моделирование наносистем в сочетании с информационно-коммуникационными технологиями, способны обеспечить уровень компетенции выпускников вузов, необходимый для работы в инновационных отраслях.

Овладение человеком новым набором технологий, многократно увеличивающих возможности человека; признание истинности суждения о том, что та страна, которая раньше овладеет нанотехнологией, займёт ведущее положение в техносфере текущего столетия и т. п. требуют существенных тактических и стратегических преобразований в области просвещения [2].

Наноотрасли потребуют не только высокого уровня образованности специалистов, но и понимания ими интегрированных (синтезированных) знаний из области естественно-математических, технических и гуманитарных наук.

Большинство нанотехнологических систем характеризуются многокомпонентностью и сложной иерархической организацией в широком пространственно-временном диапазоне. Многомасштабное моделирование позволяет раскрыть влияние на макроуровень явлений, возникающих на субнано-, нано-, микро- и мезоуровнях. При этом следует учитывать, что для полных временных и размерных шкал прямые вычисления с применением моделей невыполнимы даже с использованием современных компьютеров.

Рассмотрение масштабов разных уровней осуществляется в рамках единой стратегии при передаче данных из моделей одного диапазона величин в другой по отдельности. Внедрение виртуальных экспериментов по многомасштабному моделированию позволяет сократить цикл разработки новых материалов и устройств, снизить расходы на лабораторные исследования. Использование компьютерных методов моделирования в образовательных программах для наноиндустрии развивает способности студентов одновременного осмысления природных явлений на разных масштабных уровнях [3].

Одним из основных методов науки, по мнению большинства исследователей, является моделирование. Так, с точки зрения Н. Н. Моисеева, наука только и может иметь дело с моделями, с приближенным описанием действительности, отражающими те или иные стороны реальной действительности.

Действительно, моделирование является важнейшим методом научного познания. Метод моделирования используется любой наукой, на всех этапах научного исследования реальных явлений и процессов. Он обладает огромной эвристической силой, ибо с его помощью удается свести изучение сложного к простому, невидимого и неощутимого к видимому и ощутимому, незнакомого к знакомому, т. е. сделать любой, какой угодно сложный объект доступным для тщательного и всестороннего изучения [4].

Когда ученый, изучая какое-то явление, создает его модель, то дальнейшее изучение этого явления производится уже на созданной модели. Исследовав модель, найдя ее свойства и закономерности, получив из них логические следствия, ученый проверяет на практике (в опыте, эксперименте) наличие у изучаемого явления этих следствий. Если практика (опыт) подверждает наличие этих следствий, то это означает, что построенная модель достаточно точная, правильная и ею можно пользоваться для дальнейших исследований и для практики. Если же некоторые следствия не подтверждаются на практике, то это означает, что модель недостаточно точная, не совсем верная. Тогда ученые корректируют, уточняют модель или же заменяют ее другой.

Итак, моделирование - это деятельность по построению и изучению моделей для указанных целей. И, как всякая деятельность, оно имеет внешнее содержание и внутреннюю психическую сущность. Поэтому моделирование органично включено в такие психические процессы, как восприятие, память, мышление, воображение. Мы запоминаем, мыслим, воображаем не только образы ранее воспринятых органами чувств объектов, но и модели (зачастую весьма обобщенные и абстрактные) этих реальных или воображаемых объектов.

Модели и моделирование в обучении могут использоваться:

- для ознакомления студентов с модельным характером науки. Поэтому, следует всякий раз, приступая к изучению какого-то явления или процесса
рассказывать, как с помощью построения моделей этого явления
или процесса, были изучены их свойства и особенности, какие из
этих моделей являются наиболее удачными и почему.

- для научения студентов самих строить модели, использовать моделирование для разных целей на основе осознания, что они строят модели и используют моделирование.

- в качестве эффективных средств наглядности. Ведь любая модель в той или иной степени обладает свойством наглядности для того, кто разработал эту модель, и, для тех, кто понимает, что она является моделью определенного объекта. Любая модель наглядна потому, что она есть чувственно воспринимаемое воплощение психического образа моделируемого объекта. Ведь разработчик модели предварительно создал у себя наглядный психический образ оригинала и воплотил этот образ в виде материальной или идеальной модели (иконической, знаковой, словесного описания мысленного образа). Поэтому для него эта модель, в любом ее виде, вполне наглядна. Но эта модель наглядна и для любого другого человека, который понял сущность данной модели и тем самым как бы стал ее создателем.

- как средство запоминания учебного материала. Для этого следует строить схемы изученного учебного материала, при этом целесообразно, чтобы эти схемы строили сами студенты индивидуально, а еще лучше группами. Затем построение модели-схемы обсуждаются на заключительном занятии соответствующей темы.

- для введения студентов в тему, в виде «листа опорных сигналов».

Таким образом, моделирование в обучении может использоваться в явном виде, с применением при этом термина «модель» и «моделирование», во-первых, для того, чтобы студенты овладели методом моделирования как важнейшим методом познания, а во-вторых, как учебным средством для многих дидактических целей [5].

Литература:

1. Балабанов В. Нанотехнологии. Наука будущего. – М.: Эксмо, 2009.

2. Головин Ю. И. Введение в нанотехнологию. – М.: Наука. 2015.

3. Меньшутина Н. В. Введение в нанотехнологию. Калуга: Изд. научной литературы. 2006.

4. Моисеев Н. Н. Математические модели экономической науки. М., 1973.

5. .Роко М. Нанотехнологии в ближайшем десятилетии. – М., Мир, 2002.