Горюнов В.П. (ред.) Формирование профессиональной культуры специалистов 21 века в техническом университете. Сборник научных трудов

Подождите немного. Документ загружается.

зательного ЕГЭ по физике в школе уровень знаний школьников, посту-

пающих в вузе, не повысился, т.к. многие выпускники школ до «послед-

него» момента сомневаются в правильности выбора своего дальнейшего

пути, а значит в выборе обязательного ЕГЭ.

Возникают серьезные трудности, связанные с тем, что современные

первокурсники - выпускники последних лет современных школ в боль-

шенстве своем не владеют достаточными знаниями по физике. Выход за-

ключается в количественном и качественном укреплении предмета - фи-

зика. Студентам необходима дополнительная самостоятельная работа по

физике. Самостоятельная работа - это средство, с помощью которого

можно научить студента систематически, активно и сознательно зани-

маться изучением курса общей физики, причем для некоторых студентов

она может проводиться качественно только в присутствии консульти-

рующего преподавателя.

Курс общей физики должен быть таким, чтобы студенты получили

прочные и систематические знания по всем его основным разделам. Курс

общей физики должен строиться как последовательный единый курс.

Недопустимо заменять курс общей физики изучением отдельных его

глав применительно к узкой специальности данного вуза. Если в данном

вузе курс общей физики изучается в сжатом объеме, то сокращение курса

должно производиться не за счет исключения фундаментальных положе-

ний, а за счет уменьшения детализации их изложения.

Университеты вынуждены выпускать физиков разных уровней (бака-

лавров, магистров), отвечающих определенным профессиональным стан-

дартам. Подготовка бакалавров не подразумевает глубокого изучения фи-

зики. В то же самое время жизнь показывает, что знание обеспечивает уг-

лубленную подготовку людей, легко адаптирующихся к любой ситуации

и имеющих широкий кругозор, познавших силу доказательств и дискус-

сий.

Студент после изучения курса физики должен знать и уметь использо-

вать полученную базу знаний.

Студент должен уметь: 1)пользоваться современными физическими

приборами, владеть элементами экспериментального исследования;

2)владеть приемами и методами решения конкретных задач из различ-

ных областей физики; 3)владеть навыками моделирования физических

явлений и процессов, имеющих место в данной отрасли;

4)разрабатывать методы технического и экспериментального исследо-

вания в физике.

Одним из важных факторов, влияющих на развитие физики, является

приход компьютеров. Несомненно, умение квалифицированно пользо-

ваться вычислительной техникой - это веление времени. Но при этом не

надо забывать, что компьютер - всего лишь инструмент для решения ка-

ких либо производных задач. Не надо превращать его в самоцель, тем бо-

лее в учебном заведении. Широкую компьютеризацию необходимо соче-

тать с осмотрительностью в выборе программных средств и определении

оптимального количества аудиторного времени для применения ПК в

учебном процессе. Использование компьютеров полезно и будет способ-

ствовать развитию физики. Но их не надо использовать во всех случаях,

например для замены теории и эксперимента.

Современное обучение в вузе характеризуется огромным количеством

информации, которая не может быть усвоена за относительно короткий

срок обучения, если ее не упорядочить на принципиально новой основе.

Такой основой может быть развернутое и систематическое применение в

процессе обучения обобщенных методов, общеметодологических прин-

ципов, предельно общих понятий и т.д. В решении задач по физике этот

подход был реализован Б.С.Беликовым. Его подход был основан на сис-

теме наиболее общих понятий физики применительно к решению любой

физической задачи.

Решение физических задач является необходимой основой при изуче-

нии физики, поскольку оно связано с самостоятельной работой, которая в

свою очередь учит анализу изучаемого явления. В итоге решение любой

самой простой задачи способствует развитию научного мировоззрения и

приближается к модели научного физического исследования. Процесс

решения поставленной задачи можно разделить на три этапа: физический

(он заканчивается, если составлена замкнутая система уравнений), мате-

матический (его цель – получения решения задачи в общем и числовом

виде) и этапа анализа решения. Для того чтобы успешно решать задачи по

физике, по мнению Б.С.Беликова, необходимо кроме конкретных знаний

овладеть еще так называемыми обобщенными знаниями. Основу обоб-

щенных знаний составляют фундаментальные понятия физики, имеющие

методологический характер. Фундаментальных методологических поня-

тий физики сравнительно немного. Это: физическая система, физическая

величина, физический закон, состояние физической системы, взаимодей-

ствие, физическое явление, идеальные объекты и идеальные процессы,

физическая модель и др. Особенное значение имеет связь физического

явления со всеми остальными фундаментальными понятиями. Использо-

вание системы фундаментальных понятий позволяет сформулировать

важнейшее определение теоретической физической задачи как физиче-

ского явления, в котором неизвестны какие-либо связи и величины. Ре-

шить физическую задачу - это значить восстановить неизвестные связи и

определить искомые физические величины.

Если физическая задача отражает какое-либо физическое явление (или

совокупность явлений), то необходимо иметь не только представление об

этом явлении (конкретные знания), но и уметь анализировать любое фи-

зическое явление.

Физика как наука о явлениях природы составляет фундамент всего со-

временного естествознания. Необходимость физических знаний для спе-

циалистов с высшим образованием в области естественных и технических

наук - очевидна. Среди общеобразовательных предметов вузовский курс

общей физики занимает важное место в подготовке специалистов, т.к. их

квалификация определяется не только объемом полученных знаний, но и

уровнем понимания общих законов развития науки и техники, навыками

научного мышления, мировоззрением.

Л.Б. Захарова, Е.Н. Парийская, Н.П. Ерофеев

ВНЕДРЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ МЕДИЦИНСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ

В УЧЕБНЫЙ ПРОЦЕСС

Санкт-Петербургский государственный университет

Медицинский факультет, кафедра физиологии

Одно из требований к современному медицинскому образованию -

преемственность между традиционным образованием и новациями; кон-

курентоспособность на основе стандартов обучения.

Инновационное образование в курсе физиологии подразумевает овла-

дение, прежде всего современными классическими дефинициями базовых

знаний о регуляторных процессах в теле человека. Такой подход позволя-

ет уже на втором курсе научить студента физиологическому мышлению,

как основе клинического осмысления естественных процессов контроля

функций в условиях патологии.

Однако, современные достижения в области высоких технологий, соз-

дание ряда прогрессивных диагностических методик требуют более тес-

ной связи между практической и теоретической компонентами в подго-

товке врача, чем это подразумевается традиционным образованием.

Инновационное образование в курсе физиологии создает новые знания

с помощью интегрирования классической фундаментальной науки непо-

средственно в учебный процесс путем использования современной аппа-

ратуры для оценки функциональных систем организма человека. Изуче-

ние регуляторных возможностей систем организма на 2 курсе подразуме-

вает конечную цель: научить студентов, в дальнейшем врачей, управлять

этими функциями.

Подготовка современного конкурентноспособного специалиста подра-

зумевает не только его знакомство с описанием основных методик, но и

практическое овладение ими, а, главное, способность проанализировать

полученные результаты. На кафедре физиологии студенты овладевают

методиками ЭКГ, ФКГ, ритмографии, ЭЭГ, сфигмографии, оценки внеш-

него дыхания, пульсоксиметрии и некоторых других. Освоение этих ме-

тодик требует более внимательного подхода к студенту, общения с ним

«один на один». Такое обучение возможно в группах наполняемостью 6-8

человек. Это становится наиболее актуальным, когда с внедрением нового

образовательного стандарта на медицинском факультете СПбГУ количе-

ство часов, отведенных на практические занятия уменьшается и увеличи-

вается время на самостоятельную работу.

Инновационное построение практикума открывает путь современным

научным исследованиям, которые студенты выполняют в рамках студен-

ческого научного общества (СНО). На тринадцатой Всероссийской меди-

ко-биологической конференции молодых исследователей «Фундамен-

тальная наука и клиническая медицина» из 202 опубликованных работ –

20 выполнены на кафедре физиологии. Свои исследования студенты вы-

полняют как индивидуально, так и группами по 2-3 человека. В работе

СНО участвуют не только студенты, обучающиеся в данный момент на

кафедре физиологии, но и студенты старших курсов, которые продолжа-

ют свои исследования на клинических базах и помогают младшим колле-

гам. В результате такой работы под руководством преподавателей уча-

щиеся не только овладевают методиками экспериментов, но и учатся об-

рабатывать полученные результаты, используя компьютерные програм-

мы, часть которых разрабатывают сами студенты. Результаты исследова-

ний активно обсуждаются на заседаниях СНО и докладываются на еже-

годной студенческой конференции Медицинского факультета уже на про-

тяжении трех последних лет. Такая практика публичных выступлений по-

зволяет сформировать у студента способности четко, аргументировано

донести свои мысли до слушателей, используя научную терминологию.

Важное место в этой работе занимают дискуссии студентов и представи-

телей профессорско-преподавательского состава. Результаты исследова-

ний публикуются в виде статей, тезисов, стендовых докладов на различ-

ных всероссийских и международных конференциях. Так трое студентов

в конце августа 2010 года доложили результаты своих исследований по

изучению эластической функции кровеносных сосудов на международ-

ном конгрессе в Стокгольме.

Таким образом, организованная научно-исследовательская работа сту-

дентов на кафедре физиологии формирует такие важные черты личности,

как самостоятельность, самоорганизованность, целенаправленность, са-

моконтроль, познавательная активность, творческое отношение к труду.

Е.В. Кузнецова

РОЛЬ И МЕСТО СТОХАСТИКИ В ПОДГОТОВКЕ БАКАЛАВРА

ПО НАПРАВЛЕНИЮ ПРИКЛАДНАЯ МАТЕМАТИКА

Липецк, Липецкий государственный технический университет

Прежде всего, отметим, что ФГОС третьего поколения для бакалавра

по направлению Прикладная математика предполагает объединение веро-

ятностных разделов математики в единую учебную дисциплину «Теория

вероятностей, математическая статистика и случайные процессы». Дан-

ный факт отражает стремление к интеграции отдельных учебных дисцип-

лин, изучающих применение вероятностных методов, в единый курс «на-

ук о случайном», для названия которого ряд педагогических исследова-

ний предлагает термин «стохастика». При этом область деятельности ба-

калавра определяется стандартом как объединение двух направлений:

применение современного программного обеспечения, а также примене-

ние и исследование математических методов и моделей объектов, систем,

процессов и технологий. Таким образом, преподавание курса стохастики

должно быть ориентировано на формирование компетенций, необходи-

мых как для моделирования случайных явлений и процессов, так и для

применения современных компьютерных технологий.

Анализ перечня профессиональных задач бакалавра по направлению

Прикладная математика позволяет сделать вывод о том, что стохастика

необходима для осуществления сбора и обработки статистических мате-

риалов, математического моделирования процессов и объектов, анализа и

выработки решений в конкретных предметных областях.

Стохастика обладает громадным гуманитарным и мировоззренческим

потенциалом, поэтому в процессе ее преподавания формируются такие

общекультурные компетенции как культура мышления (ОК-1), стремле-

ние к саморазвитию (ОК-9), осознание социальной значимости своей бу-

дущей профессии (ОК-10), готовность применять методы математическо-

го анализа и моделирования (ОК-12), способность оформлять, представ-

лять и докладывать результаты выполненной работы (ОК-14).

Особое внимание в процессе преподавания стохастики следует уде-

лить формированию профессиональной компетенции ПК-12 (готовность

применять математический аппарат для решения поставленных задач,

способность применить соответствующую процессу математическую мо-

дель и проверить ее адекватность), а также компетенции ПК-3 (способ-

ность использовать стандартные пакеты прикладных программ для реше-

ния практических задач на ЭВМ), которые составляют основу успешной

профессиональной деятельности будущего специалиста в области при-

кладной математики. Не менее актуальны в условиях информационного

общества компетенции ПК-1 (готовность к самостоятельной работе) и

ПК-14 (способность самостоятельно изучать новые разделы фундамен-

тальных наук), создающие условия для профессионального саморазвития

личности.

Выделим три уровня сформированности компетенций: репродуктив-

ный (пороговый), репродуктивно-продуктивный (средний) и творческий

(повышенный).

К первому (пороговому) уровню можно отнести: знание основных оп-

ределений, законов, фактов, методов вероятностных разделов математики,

представление о важнейших результатах современной теории вероятно-

стей и математической статистики и случайных процессов, умение при-

менять их в стандартных ситуациях, строить стохастические модели и

анализировать их адекватность, положительное отношение к использова-

нию методов стохастического моделирования при решении задач, возни-

кающих в профессиональной деятельности, способность применять аппа-

рат стохастической математики для изучения других фундаментальных

дисциплин и для работы с современной научно-технической литературой,

владение современными методами компьютерной реализации статистиче-

ских алгоритмов.

Для второго (репродуктивно-продуктивного) уровня характерно вла-

дение не только предметными, но и межпредметными и методологиче-

скими знаниями в области стохастики, умение адаптировать стандартные

модели к новым ситуациям, более глубокий анализ применимости, адек-

ватности, эффективности вероятностных методов и моделей, готовность

самостоятельно осваивать новые программные продукты, реализующие

стохастические алгоритмы для решения практических задач, способность

адекватно оценивать свой уровень стохастической культуры, потребность

в его повышении.

Третий (творческий) уровень характеризуется наличием предметных,

межпредметных, методологических, онтологических и мировоззренче-

ских знаний, относящихся к вероятностным методам и идеям, способно-

стью применять, изучать и разрабатывать новые методы стохастического

моделирования, пониманием природы вероятности, ее роли в профессио-

нальной и повседневной деятельности, готовностью самостоятельно ос-

ваивать новые методы и алгоритмы компьютерной реализации стохасти-

ческих алгоритмов, стремлением к самосовершенствованию и саморазви-

тию в данной сфере человеческой деятельности.

Таким образом, в условиях компетентностного подхода выдвигаются

новые требования к уровню стохастической подготовки специалиста не

только в профессиональной деятельности, но и в повседневной жизни,

новые требования к его профессиональным и личностным качествам.

В.В. Ларионов, Е.В. Мансуров, Э.В. Поздеева

ОБУЧЕНИЕ ФИЗИКЕ В ТЕХНИЧЕСКОМ УНИВЕРСИТЕТЕ

И ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЕ КОМПЕТЕНЦИИ БАКАЛАВРОВ

Томск, Политехнический университет

Федеральный государственный образовательный стандарт по ряду

направлений и специальностей предполагает формирование более 50

профессиональных компетенций (например, направление «техническая

физика»). Среди них ключевых можно выделить не более 10. Оптимиза-

ция их числа целесообразна и необходима как и создание системы кон-

троля их реализации. Образовательные процедуры, соответствующие

процессу контроля теоретически и практически определены всей истори-

ей формирования технических специалистов и ведутся в двух направле-

ниях: качество выпускных квалификационных работ, оценка производст-

венной деятельности бакалавров. Если в первом случае этот процесс мо-

жет быть организован посредством выборочных отзывов специалистов (в

условиях широкой географии), то для реализации оценки производствен-

ной деятельности явно обнаруживается малочисленность выборки или ее

отсутствие как таковой. В последнее время широкое распространение по-

лучил тестовый контроль. Однако содержание тестовых заданий позволя-

ет проверять знания, умения и навыки (ЗУН). Вместе с тем отечественный

и зарубежный опыт показывает, что наличие знаний, умений и навыков не

отражает прагматическую направленность человека. Знания и умения без

деятельностного компонента не нужны. Таким образом, формирование

компетенций без основной части подготовки бакалавра, а именно форми-

рования компетентности, является нецелесообразным. Каков выход из

отмеченного противоречия? Стандартный тестовый контроль неприме-

ним, так как оценивает ЗУН.

Рисунок 1. Обобщенная схема организации процесса подготовки бакалавров

на основе ФГОС

Профессиональные

компетенции (ПК)

(содержание), их ко-

личественный и ка-

честве

ный состав

Система формиро-

вания ПК

Система контроля

сформированных

компетенций

Компетентность

Тестовый

контроль

Деятельностный подход

Для оценки компетентности нужно формирование системы контроля

на основе деятельностного подхода. Это тесты на основе информацион-

ных технологий. Тесты, выявляющие не ЗУН и профессиональные компе-

тенции, а профессиональную компетентность. Их создание и внедрение

в фундаментальном образовании требует особой тщательности в процес-

суально-организационном и содержательном аспектах (рис. 1). Процесс

контроля требует такой организации обучения физике, который возможен

при использовании проблемно-ориентированного подхода в условиях

структурирования и когнитивного анализа физических ситуаций. Схема

рис. 1 предполагает формирование у будущего инженера физических

идей, реализация в процессе обучения физике учебных проектов в рамках

университетского фундаментального образования на уровне ресурсоэф-

фективных технологий, использование научного содержания физики в ка-

честве экспериментального, технологического средства обоснования и

выполнения целевых видов познавательной и инженерной внедренческой

деятельности. Реализация схемы через проектно-ориентированное обуче-

ние физике, которое предполагает интерактивное взаимодействие между

субъектами учебы на основе ИКТ, оперативное управление творческой

самостоятельной работой студентов, ориентированной на овладение ме-

тодами поиска и решения проблем, обучение их внедрению. Поэтому не-

обходимо создать модели, методики реализации проблемно-

ориентированной системы обучения физике студентов в техническом

университете на уровне решения задач, включающих проблему поиска

ресурсоэффективных технологий. Система обучения физике в техниче-

ском вузе в этих условиях включает разработку проектов на семинарских

занятиях на основе стандартных задачников, реальных учебных проектов

в период учебной практики, в период выполнения лабораторных работ на

основе физического практикума. Критериями эффективности служат объ-

ем знаний, их прочность, умения принимать самостоятельные решения и

нести ответственность за их реализацию, творческий уровень усвоения

знаний, мотивацию и интерес к обучению выбранной специальности. С

этой целью формируются и вводятся такие мотивационные факторы как:

1. Выполнение проектов на основе методологии физики как науки. 2.

Увеличение информационных ресурсов. 3. Обеспечение самоконтроля,

пропедевтической работы и тренировок. 4. Практические рекомендации и

создание условий их реализации. Поэтому в целях оперативного приме-

нения данных положений в НИ ТПУ создается опытно-конструкторский

институт, который позволит вести одновременно обучение и разработку

проектов. Проекты составят основу обучения. В этой связи изменяется

содержание задач по физике. Например, последнее открытие графенов по-

зволяют составлять задачи для эффективного использования энергии

электронов двухмерных материалов.

Е.В. Лисичко, В.В. Ларионов

КОНЦЕПЦИЯ И МОДЕЛЬ

НЕПРЕРЫВНОГО ОБУЧЕНИЯ ФИЗИКЕ

НА ОСНОВЕ ПРОЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОГО ПОДХОДА

Фундаментальные научные исследования должны стать важнейшим

ресурсом и инструментом освоения студентами компетентностей поиска,

анализа, освоения и обновления информации, компетентности внедренче-

ской деятельности. На базе ТПУ и учреждений Российской академии наук

в г. Томске созданы и реализуют научно-образовательную деятельность

18 совместных центров и кафедр. Для подготовки инженеров, проведения

научных исследований обучение начинается с общеобразовательной шко-

лы. Поэтому актуальным является создание концепции, моделей и мето-

дик обучения, когда обучаемый учится самостоятельно добывать новые

знания и использовать эти знания для решения специальных задач, на-

правленных на формирование его профессиональных компетенций. По-

этому возникает необходимость пересмотреть формы, методы и средства

развития и саморазвития компетенций у современного студента. В на-

стоящее время компетенции в области обучения и учения нельзя сводить

к знаниям, навыкам, и умениям. Приобретение необходимых компетен-

ций наиболее эффективно, если оно сопровождается развитием и само-

развитием профессиональной деятельности по индивидуальной траекто-

рии обучения с использованием новых информационных технологий, на-

чиная с ранних стадий обучения. В течение ряда лет в ТПУ осуществляет-

ся системная работа по подготовке учащихся школ к поступлению и обу-

чению в технических вузах и к дальнейшей научно-исследовательской

работе. Чем раньше учащиеся овладевают профессиональными навыками

и приемами исследовательской работы, тем весомее творческие результа-

ты, достигаемые при обучении в вузе, аспирантуре и при работе в НИИ.

На основании анализа ГОС ВПО, ОС ВПО ТПУ и требований по модер-

низации экономики выявлены компетенции, которые необходимо разви-

вать на фундаментальном уровне подготовки студентов при обучении фи-

зике. К ним относятся: социальная компетенция – способность принимать

решения, брать на себя ответственность, участвовать в совместном приня-

тии решений, умение работать в команде; рефлексивная компетенция –

способность обращать внимания на свои ошибки и уметь их исправлять и

оцеивать, анализировать работу других и адекватно ее оценивать; комму-

никативная компетенция – умения обосновывать и защищать свои реше-

ния, умение выражать свои мысли на иностранном языке, умение уста-

навливать межличностные связи, выбирать оптимальный стиль общения в

различных ситуациях, овладевать средствами вербального и невербально-

го общения, осуществлять обмен знаниями; информационная компетен-

ция – культура владением новыми информационными технологиями. В

связи с этим возникает необходимость создания концепции и методик для

организации учебной исследовательской и внедренческой деятельности

(ИВД) с учетом рекомендаций НИИ. Под ИВД учащихся и студентов по-

нимаем познавательную деятельность на основе научных средств и мето-

дов, которая завершается формированием знаний, ориентированных на

умения формировать и действовать на уровне проекта и его технической

реализации. В техническом вузе одной из профильных дисциплин являет-

ся физика. Именно физика играет решающую роль при внедренческой

деятельности. Поэтому возрастает роль физики в плане готовности уча-

щихся к будущей профессиональной деятельности. Подготовка школьни-

ков осуществляется в несколько этапов. Из учащихся, желающих изучать

физику, формируются небольшие учебные группы. Причем уровень их

подготовки не имеет решающего значения. Обучение физике осуществля-

ется на практических занятиях, реализуемых с использованием IT-

технологии на базе экспериментальной аудитории с обратной связью, где

управление познавательной деятельностью организовано в среде АСУ

ПДС (автоматизированная система управления познавательной деятель-

ностью студентов), разработанной в ТПУ. Специализированная аудитория

оборудована ПК для слушателей и терминалами. Терминалы имеют ак-

тивный экран, что дает возможность учащимся вводить ответ, используя

электронное перо, что сокращает время ответа. Преподаватель управляет

учебным процессом посредством 2-х терминалов. Учебный материал вы-

водится на 2 широкоформатных экрана и экран коллективного пользова-

ния. На каждом занятии преподаватель проводит тестирование и получает

оперативную информацию о поэтапном усвоении материала. Таким обра-

зом, обучение и контроль сведены в единый процесс и протекают в двух

параллельных фазах в режиме on-line. На первом занятии проводится

психологическое и входное тестирование, выявляется психологическая

«картина» учащихся, на основании которой выстраивается работа препо-

давателя с учетом психологических особенностей слушателей и уровнем

знаний учащихся по физике. Поэтапное усвоение материала также фикси-

руется с помощью тестирования. Условием перехода к следующему этапу

обучения является 80 % успешных ответов на предыдущем этапе. На ос-

новании результатов усвоения материала каждым учащимся, проводится

работа, где устраняются недостатки в конкретном знании, возникшие при

изучении темы. На занятиях в такой аудитории проводится не только ре-

шение задач по физике, но и виртуальный физический эксперимент, как

один из методов обучения и научного познания. Процесс педагогического

воздействия пролонгируется посредством проектно-ориентированного

подхода. Одной из основных требований или условий является выбор те-

мы проектов. Поэтому выбор проводится совместно с профилирующей

кафедрой, лабораториями научных центров и инновационными предпри-

ятиями. Проекты позволяют: 1) достаточно сложные физические процес-

сы и технические объекты изучать на уровне формирования физических