На примере направления подготовки

«Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов»

Методы формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики. Адаптируем классификацию методов обучения Бабанского Ю. К. [33] для описания методов формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики.

– Методы организации и осуществления формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики: словесные (монологический и диалогический метод устного изложения профессионально значимого материала по физике, интерактивное обсуждение профессиональных аспектов полученных физических знаний, рассказ, беседа, интервью, доклад, выступление по итогам лекции либо выполнения специальных компетентностных заданий), наглядные (использование физических демонстраций с профессиональной спецификой выбранного направления подготовки, показов, объяснительно-иллюстративного изложения материала по физике), практические (показательный метод – изложение логики решения физико-технической инженерной проблемы или задачи на основе физических знаний, образец доказательства, способа или алгоритма выполнения анализа инженерных данных, полученных на основании физических экспериментов, алгоритмический метод – применение авторских компьютерных практикумов формирования профессиональной компетентности в процессе аналитической обработки данных); репродуктивные (изложение основных физических законов, способов решения типовых физических задач и упражнений, активная исследовательская, проблемная творческая самореализация в проектной деятельности, частично-поисковая учебная деятельность в подготовке докладов, сообщений и рефератов по физике с профессиональной тематикой), проблемно-поисковые (активное участие студентов в постановке инженерных проблем и выборе физико-технических методов их решения).

– Методы стимулирования формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики: мотивирующие активные познавательные деловые игры; интерактивные ситуации по формированию профессиональной компетентности будущих инженеров; учебные дискуссии с использованием проблемного изложения материала по физике.

–Методы контроля и самоконтроля за эффективностью формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики: устные (фронтальные и индивидуальные опросы), письменные (решение задач, выполнение заданий, подготовка рефератов) методы проверки и самопроверки результативности овладения профессионально-значимыми знаниями, умениями и навыками по физике; компьютерные методы (тестирование, анкетирование, фронтальное и индивидуальное выполнение дифференцированных заданий текущего и итогового контроля уровня сформированности профессиональной компетентности будущих инженеров с использованием компьютерной техники).

Методы формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики отвечают на вопрос «как, каким образом необходимо обучать студентов вузов физике, чтобы сформировать у них профессиональную компетентность?». Другими словами, указанные методы позволяют определить, как с задействованием форм и использованием средств формирования профессиональной компетентности будущих инженеров оптимально организовать процесс обучения физике, чтобы повысить уровень профессиональной компетентности будущих инженеров. В настоящем исследовании мы будем придерживаться определения Коджаспировой Г. М. и Коджаспирова Ю. А. согласно которому, при выполнении определенных требований, совокупность разработанных авторских методик формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики может быть названа технологией [107].

В словаре современного русского литературного языка понятие «технология» трактуется как совокупность действий, совершаемых в процессе производственной и интеллектуальной деятельности человеком [217, C. 132]. Левчук Л. В. предлагает считать педагогической технологией «системный метод планирования, применения, оценивания всего процесса обучения и усвоения знания путем учета человеческих и технических ресурсов и взаимодействия между ними для достижения более эффективной формы образования» [133, C. 95]. В педагогическом словаре Коджаспировой Г. М. и Коджаспирова Ю. А. под педагогической технологией понимается «система способов, приемов, шагов, последовательность выполнения которых обеспечивает решение задач воспитания обучения и развития личности воспитанника, а сама деятельность представлена процедурно, то есть как определенная система действий, обеспечивающих гарантированный результат» [107].

Автором разработано четыре педагогических технологии: интерактивно-коммуникационная, информационно-аналитическая, проектная и продуктивная технология формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики. В процессе научного конструирования обозначенных педагогических технологий была использована схема разработки проекта педагогической технологии, предложенная Беспалько В. П. [25, C. 179-180], при этом обозначенные этапы этой схемы были следующим образом адаптированы к построению указанных технологий формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики:

– анализ предстоящей деятельности будущих инженеров. По итогам анализа профессиональной трудовой деятельности, описанной в ФГОС ВПО 2009 г., были определены профессиональные функции, действия и задачи будущего инженера;

– определение содержания материала курса физики, использующегося в процессе формирования профессиональной компетентности будущих инженеров. Разделение содержания изучаемого материала курса физики на две части: инвариантную (общую для всех специальностей) и дифференцированную (в соответствии с направлением профессиональной подготовки);

– проверка степени нагрузки студентов и расчет времени на обучение при данном способе построения дидактического процесса. Разработан компьютерный практикум оптимизации плана формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе решения учебно-профессиональных задач по физике, включающий в себя: модель оптимизации указанного плана и алгоритм ее реализации в Microsoft Excel;

– выбор организационных форм и средств обучения и воспитания, наиболее благоприятных для реализации намеченного дидактического процесса. Определены следующие формы организации процесса формирования профессиональной компетентности будущих инженеров. Аудиторные: лекционные занятия; практические занятия; лабораторные занятия; консультации. Внеаудиторные: экскурсии; конференции, выставки; физический КВН. Подобран комплект демо-версий компьютерных программ, использующихся в информационно-аналитической и имитационно-функциональной деятельности будущего инженера;

– подготовка материалов (текстов и сценариев стимулирующих ситуаций) для осуществления мотивационного компонента дидактического процесса по отдельным темам и занятиям по физике и их включение в содержание учебной дисциплины. Создана методика ситуативной реализации мотивирующей игровой интерактивной учебно-профессиональной деятельности студентов, развивающая творческую профессиональную направленность личности в процессе изучения физики;

– разработка системы учебных упражнений по физике и включение их в содержательный контекст применяемых учебных пособий. Собран комплект профессионально-ориентированных материалов по курсу физики для различных направлений профессиональной подготовки. Создана база данных обучающих материалов по курсу физики и описана методика ее использования, систематизирующая перечень лекционных демонстраций и учебно-профессиональных задач по физике, оптимизирующая их использование в формировании профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики;

– разработка материалов (тестов, заданий) для объективного контроля качества формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики, соответственно критериям оценки уровня сформированности указанного качества личности студентов. Разработан дифференцированный по различным направлениям профессиональной подготовки комплект тестовых материалов по всем разделам изучаемого курса физики, позволяющий оценивать уровень сформированности профессиональной компетентности будущих инженеров;

– разработка структуры и содержания учебных занятий и программы самостоятельной подготовки студентов по курсу физики, направленных на эффективное формирование профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения указанной дисциплины. Разработаны планы, содержание и методика проведения учебных занятий по физике, созданы программы самоподготовки студентов с дифференцированным содержанием, отражающие профессиональную специфику по каждой теме изучаемого курса физики;

– апробация технологий формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики на практике, проверка и коррекция результатов учебно-воспитательного процесса. Проведена опытно-экспериментальная работа, апробирующая созданные технологии, показавшая успешность, необходимость и достаточность использования разработанных технологий для достижения поставленной цели.

Каждая из четырех разработанных педагогических технологий (интерактивно-коммуникационная, информационно-аналитическая, проектная и продуктивная) включает в себя совокупность методик организации деятельности преподавателя и студентов, реализация которых обеспечивает работоспособность реализационного компонента системы формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики. Для того, чтобы доказать корректность употребления названия «технология», проведем обоснование соответствия предлагаемых совокупностей методик формирования профессиональной компетентности будущих инженеров основным признакам педагогической технологии, выделенных Коджаспировой Г. М. и Коджаспировым Ю. А.: содержательность, эффективность, экономичность, воспроизводимость и корректируемость [107].

Содержательность – разработано инновационное методическое наполнение содержания процесса изучения курса физики, обоснованы педагогические методики принципиально нового проведения лекционных, практических и лабораторных занятий, организации экскурсионной деятельности и самостоятельной работы студентов, изданы монографии, учебные и учебно-методические пособия, созданы сопутствующие дидактические материалы и средства оснащения процесса формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики.

Эффективность – практика апробации и итоги проведенного педагогического эксперимента доказали эффективность разработанных методик, способов, техник и алгоритмизированных действий по организации формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики.

Экономичность – реализация совокупности методик, техник и операций не требует приобретения специфического оснащения формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики, покупки дополнительного демонстрационного, лабораторного стендового оборудования по физике, заказа специальных аналитико-информационных средств и дорогостоящего специфического программного обеспечения.

Воспроизводимость – методическое описание предлагаемой совокупности приемов, способов, техник обладает необходимой и достаточной алгоритмичностью изложения организации деятельности преподавателя и студентов в процессе изучения физики.

Корректируемость – предлагаемая методическая совокупность приемов, способов, шагов и операций обеспечивает не только дифференцированное варьирование содержания изучаемого курса физики, но и выполнение субъект-объектного корректирования процесса формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики.

Взяв за основу изложение основных качеств педагогических технологий, предложенных Селевко Г. К. в работе «Современные образовательные технологии», используем представленный в ней шаблон описания критериев технологичности и структуры педагогической технологии для описания технологий формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики [215].

Используем разработанные Селевко Г. К. критерии технологичности в целях доказательства того, что представленные в настоящей монографии технологии формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики удовлетворяют необходимым основным требованиям.

Концептуальность. Разработанным технологиям присуща опора на научные подходы (системный, компетентностный, функционально-деятельностный и дифференцированный) к формированию профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики, обосновывающие методические направления достижения поставленной цели.

Системность. Педагогические технологии формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики обладают всеми признаками системы: логикой процесса, взаимосвязью всех его частей, целостностью. Логика процесса имеет направленную целевую ориентацию на достижение оптимального уровня сформированности профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики, взаимосвязь составляющих технологий и их целостность определяется как система способов, приемов, шагов (по Коджаспировой Г. М.) процедурно обеспечивающая решение поставленной задачи.

Управляемость предполагает возможность диагностического целеполагания, планирования формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики, поэтапной диагностики, варьирования средств и методов достижения цели и коррекции результатов.

Эффективность и воспроизводимость, отмеченные Селевко Г. Н. как критерии технологичности, уже были рассмотрены ранее как признаки педагогической технологии, выделенные Коджаспировой Г. М.. Выше было доказана эффективность, ресурсосберегающая оптимальность и повторяемость (воспроизводимость) предложенных технологий формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения курса физики, гарантирующая достижение поставленной педагогической цели в условиях изучения курса физики в вузе.

Следовательно, исходя из сделанного выше обоснования, можно сказать, что предлагаемые методики формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики в совокупности могут быть объединены и названы технологией.

Конструирование технологий формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики будет произведено в соответствии с предложенным Селевко Г. К. способом описания педагогической технологии, согласно которому ее структура должна содержать следующие компоненты:

а) Концептуальная основа.

б) Содержательная часть обучения физике:

– цели обучения физике – общие и конкретные;

– содержание методик формирования профессиональной компетентности будущих инженеров с использованием учебного материала курса физики.

в) Процессуальная часть - технологический процесс:

– организация процесса изучения физики;

– методы и формы учебной деятельности студентов;

– методы и формы работы преподавателя;

– деятельность преподавателя по управлению процессом формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики.

Подробное описание содержания указанных педагогических технологий приведено в следующих главах настоящей монографии.

Организационные формы формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики. Аудиторные:

– лекционные занятия с применением созданных студентами мультимедийных фрагментов лекций, анимированных 3D-моделей, демонстрационных установок и видео, интерактивного демонстрационного лекционного сопровождения, иллюстрирующих применение физики в инженерных объектах;

– практические занятия с использованием оптимизированного списка задач и интерактивных шаблонов их решения, применением компьютеризированного анализа, алгоритмов, инженерных программ, табличных процессоров, систем САПР, корреляционного и линейного регрессионного анализа, специфичных методов расчета для обработки физико-технических данных, индивидуальное, парное, групповое и коллективное выполнение специфических заданий по компьютеризированной обработке физико-технических данных, групповое выполнение специальных заданий по физике в процессе деловой игры, фронтальное тестирование и анкетирование, выполнение алгоритмизированных действий по компьютерной обработке физико-технических данных в процессе изучения физики. Насыщение проблемной профессионально-значимой информацией содержания учебного материала; использование компьютерных средств для углубления, совершенствования, обобщения и систематизации знаний по физике; использование компьютерной программы «Диагностика уровня развития профессиональных компетенций студентов» и диагностической базы данных на занятиях по контролю и коррекции знаний, умений и навыков по физике;

– лабораторные занятия с применением параметрического проектирования и расчета электрической цепи, использованием созданного студентами лабораторного и инженерного оборудования, физический эксперимент по разработанной студентами исследовательской программе, выполнения компетентностно-ориентированных заданий по лабораторным работам по физике. Создание ситуаций на вводном занятии, мотивирующих студентов на формирование профессиональной компетентности будущих инженеров. Использование авторского компьютерного практикума обработки полученных физико-технических результатов лабораторных исследований.

– консультации по созданию инженерных объектов с применением законов физики, написанию научно-технических статей и докладов, персональные консультации-тренинги профессионального развития студентов в процессе изучения физики. Консультации по реализации программы самостоятельной деятельности студентов, в которой для каждого тематического раздела по физике предусмотрен список тем рефератов и материалов для изучения, индивидуальных заданий, соответствующих выбранному направлению профессиональной подготовки.

Внеаудиторные:

– экскурсии (текущие, итоговые) на предприятия и организации, позволяющие изучить физические основы необходимых видов инженерной деятельности;

– конференции, выставки с представлением студенческих проектов;

– физический КВН, в которомобеспечено коллективное интерактивное выполнение тематических профессионально-ориентированных заданий по физике с компетентностным функционалом.

Средства формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики.

Печатные образовательные издания:

– авторские учебные и учебно-методические пособия и методические рекомендации по формированию профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики;

– список рекомендованной литературы по физике с подобранными в соответствии с выбранным направлением подготовки профессионально-ориентированными материалами по физике;

– специально разработанные рабочие тетради для заполнения по итогам обработки результатов лабораторных работ по физике;

– шаблоны для изготовления полиграфического раздаточного материала, включающие в себя графики, таблицы, профессионально значимую физико-техническую информацию об изучаемых объектах профессиональной деятельности, и описание алгоритмов и способов ее обработки;

– традиционные учебники по физике, физические справочники, атласы, энциклопедии.

Электронные образовательные ресурсы:

– специально разработанные мультимедийные лекции по физике, направленные на формирование профессиональной компетентности и освоение функций специалиста в процессе выполнения профессиональных инженерных действий и операций по выполнению специальных заданий;

– авторская диагностическая компьютерная программа «Диагностика уровня развития профессиональных компетенций студентов», тестовая база данных.

– перманентно обновляющаяся база данных обучающих материалов, систематизирующая перечень лекционных демонстраций и учебно-профессиональных задач по физике, а так же разработанный диссертантом и опубликованный в журнале (Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2011. – № 10.) и коллективной монографии [81] алгоритм ее использования в табличных процессорах Microsoft Excel и OpenOffice.org Calc.

– компьютерные системы инженерного автоматизированного проектирования и обработки физических данных КОМПАС-3D и MATLAB, табличные процессоры Microsoft Excel и OpenOffice.org Calc, специально подобранные в соответствии с направлением подготовки специфические демоверсии программных продуктов обеспечения инженерной деятельности.

– перечень дифференцированно отобранных для различных направлений подготовки сетевых образовательных ресурсов физической тематики с инженерным содержанием, электронных изданий, мультимедийных учебников и пособий, сборников и энциклопедий.

– имеющиеся в наличии в вузах различные электронные учебные курсы, анимационное и мультимедийное обеспечение использующихся лабораторных стендов, комплексов и установок по физике, а так же практических занятий по изучаемой дисциплине.

Аудиовизуальные средства (специально подобранные фото и видеоматериалы по физике с профессиональным содержанием, соответствующим выбранному направлению профессиональной подготовки, слайды, разрабатываемые студентами презентации по физике, список подобранных образовательных, учебных кино и видео фильмов и их фрагментов).

Наглядные пособия, традиционно использующиеся в обучении физике (плакаты, стенды, настенные иллюстрации по физике, магнитные, информационные и интерактивные электронные доски, демонстрационные установки по физике, приборы, аппараты, физические макеты, статичные и подвижные физические модели, муляжи, модели в разрезе, наборы, коллекции).

Учебные приборы, традиционно использующиеся в обучении физике (штангенциркуль, весы, секундомер, эталонный набор для измерения геометрических размеров физических тел, микрометр, вискозиметр, манометр, термометр, пирометр, мультиметр, омметр, амперметр, вольтметр, милливеберметр, люксметр, логометр, осциллограф, звуковой генератор, микроскоп, барометр и т. д.).

Образцы действующих объектов профессиональной деятельности инженеров, инструменты и оборудование (наблюдаемые на экскурсиях, а так же создаваемые студентами их макеты и модели, а так же компоненты объектов профессиональной деятельности, приборы, аппараты, агрегаты, механизмы, узлы и их элементы, инструменты, сервисно-эксплуатационное оборудование).