Теоретические основы фундаментальной естественнонаучной подготовки студентов технического вуза (стр. 5 из 10)

Повышение качества фундаментальной естественно-научной подготовки в общей системе учебных знаний повлекло и его многоплановое воздействие на субъекты и объекты всей педагогической системы и на внешнюю среду. Базовые функции педагогической системы и функциональные связи между отдельными ее компонентами наполняются дополнительным новым содержанием (рис.1), вследствие этого система переходит на более высокий уровень целостности.

Рис.1. Дополнительное содержание функциональных связей между компонентами компьютеризированной педагогической системы.

Индивидуализация и дифференциация обучения с одновременным повышением его эффективности, организация новых форм взаимодействия в процессе обучения, изменение содержания обучения, совершенствование управления образованием – это лишь небольшой перечень влияния, которое оказывает на объекты педагогической системы передача функций центрального элемента системы фундаментальным естественно-научным знаниям. Что касается субъектов этой системы – обучающихся, то изменение за счет компьютеризации процесса познания в направлении фундаментального естественно-научного образования обуславливает формирование способности к моделированию физических явлений, научного стиля исследования объектов, явлений и процессов, то есть формирование способной к самосовершенствованию всесторонне развитой личности. При обучении с использованием компьютера основные коммуникации проходят при невербальном общении, поэтому актуализируются требования герменевтического принципа методологии. Следование этому принципу должно быть направлено на то, чтобы обучаемый понимал смысл изучаемого материала. Герменевтика и переводится, как разъясняю, истолковываю.

Наши исследования и практический опыт работы выявили основные направления повышения качества фундаментальной естественно-научной подготовки современных студентов технического вуза:

- углубление теоретической подготовки,

- формирование материалистического мировоззрения,

- формирование аналитико-синтетического подхода к исследованию закономерностей физических явлений,

- формирование навыков моделирования физических явлений,

- использование методов математической обработки результатов эксперимента,

- развитие навыков автоматизации физического эксперимента,

- приобщение студентов к активному участию в научной работе,

- формирование компьютерной грамотности.

В разработанной нами модели фундаментальной естественно-научной подготовки инженеров в техническом вузе фундаментализация инженерного образования с использованием компьютерной поддержки преподавания кроме мотивационного фактора с учетом приведенной структуры учебных знаний обеспечивается:

- изучением частных факторов, отдельных закономерностей явлений, понятий, теоретических положений, которое осуществляется на базе фундаментальных идей и принципов.

- ориентацией на непрерывное и развивающее обучение при переходе от общей физики к специальным курсам выпускающих кафедр. Четко выраженный когнитивный характер и преемственность показаны на примере применения теории погрешностей к обработке результатов первых работ лабораторного практикума по физике.

- переходом от анализа к синтезу рассматриваемых явлений и их математическому и имитационному моделированию. Это способствует более глубокому пониманию сущности явлений. формированием устойчивых навыков владения средствами и технологией информационной культуры, освоением студентами научных методов экспериментальных исследований.

- результаты лабораторного практикума интерпретируются не только наглядным представлением функциональных зависимостей в виде гистограмм и графиков, описанием с помощью аналитических выражений, но и объяснением закономерностей с привлечением модельных представлений существующих теорий. Например, диодная модель p-n-перехода дает возможность определения количественных соотношений между параметрами прибора как с помощью машинной обработки и метода наименьших квадратов, так и с помощью применения графических экспресс-методов.

Учитывая большую роль мотивационно-ориентировочного направления на начальной стадии обучения физике в вузе, нужно определить формирование познавательного интереса как один из основных путей совершенствования фундаментальной естественно-научной подготовки и повышения творческой активности студентов.

Рис. 2. Концептуальная модель фундаментальной естественно-научной подготовки.

В предложенной модели (рис. 2)лабораторный эксперимент является источником получения знаний и методом обучения, сочетающим наглядность и деятельность Он сводится не только к иллюстрации физических явлений, доказательству научных положений, но и знакомит с методами измерений и применяемыми приборами, дает возможность студенту самому оценить вклад в погрешность различных факторов. При проектировании содержания лабораторного практикума по физике его методологическую основу составили идеи системно-деятельностного подхода – базой воспитательного и образовательного процессов является личная деятельность обучаемого, а функция преподавателя заключается в умении направлять и регулировать эту деятельность в направлении повышения качества фундаментальной естественно-научной подготовки. Определенные таким образом направления повышения качества фундаментальной подготовки реализованы в Воронежском государственном техническом университете на примере курса физики в комплексе компьютерных средств сопровождения учебного процесса

Наши исследования показали, что лабораторный практикум как форма обучения представляет широкие возможности для реализации деятельностного подхода:

- обучаемые объединяются в относительно небольшие группы с близким уровнем знаний и умений,

- в этом случае наиболее естественным образом создается обучающая и воспитывающая среда, которая связана со спецификой данной формы обучения: определенные правила обучения, методика, цели и задачи,

- выполнение лабораторных работ практикума обеспечивает большую самостоятельность обучаемым, практически недоступную в других видах деятельности. В то же время преподаватель в случае необходимости может вмешаться в процесс обучения, осуществить индивидуальный подход к каждому учащемуся,

- среда обучения в таком практикуме отличается наличием не только особого психологического климата, в ней явно реализуется комплекс педагогических, эстетических, технических и других компонентов.

В отличие от традиционной методики мы получили положительный результат при активизации самообразования студентов как за счет современного научного подхода к эксперименту и обработке его результатов, так и за счет тренинга внутренней мотивации путем изменения причинных схем. Расширенная возможность тренировки и самоконтроля в данной предметной области является особенностью данной работы.

Личностно-ориентированный подход в лабораторном практикуме осуществлен на основе многовариантности заданий, системе контекстно зависимой помощи, дружественном интерфейсе. Дифференцированный подход в обучении осуществляется на индивидуальном уровне, когда сам обучающийся, исходя из своих особенностей и возможностей, определяет личную "траекторию" своего продвижения по теме.

Выработке устойчивого интереса к учебно-исследовательской работе способствует богатый информационно-дидактический инструментарий компьютерных технологий для представления учебного материала. Управление познавательной деятельностью студентов и контроль процесса обучения производится по результатам оперативной диагностики и тестирования.

Программы носят разветвленный характер и алгоритм их прохождения, темп обучения или тренировки зависит от самого обучаемого. В них предусмотрена регистрация как конечных, так и промежуточных результатов, поэтому обучаемый может выполнять работу раздельно во времени. Такой подход применяется на фронтальных лабораторных занятиях для студентов всех специальностей с начала обучения в вузе.

С целью повышения качества фундаментальной естественно-научной подготовки и развития творческих способностей обучаемых нами разработана методика формирования навыков научно-исследовательской деятельности и развития творческой активности студентов в лабораторном физическом практикуме с элементами автоматизации физического эксперимента. Особенностью ее является усиление компонентов репродуктивного и продуктивного типов мышления компонентами творческого мышления (экспериментально-исследовательской деятельностью).

В процессе практической реализации этой методики были решены и эргономические проблемы для обеспечения органичности и удобства взаимодействия человека и машины. Эти проблемы рассмотрены на двух уровнях; прикладном и системном. В первом случае речь идет об эргономических характеристиках человеко-машинного общения, а во втором – об основных идеях и принципах построения и функционирования системы в целом.

Решение проблемы фундаментализации и повышения качества естественно-научной подготовки посредством компьютеризированного лабораторного практикума привело нас к созданию серии программ повышенной сложности, каждая из которых содержит концентрированный теоретический раздел, определяющий базовые понятия и поясняющий суть задачи, лежащие в ее основе закономерности. Затем следует демонстрационный раздел, показывающий в динамике в нужном темпе все фазы процесса. После этого обучаемый получает возможность экспериментировать самостоятельно – компьютерная система превращается в рабочий инструмент, причем не только инструмент математического моделирования, но и в измерительную систему.