Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Теоретические основы формирования технологической компетентности будущих инженеров на основе инте-гративного подхода
1.1. Формирование технологической компетентности будущих инженеров как социально-педагогическая проблема 13
1.2. Структура и содержание технологической компетентности будущих инженеров
1.3. Сущность интегративного подхода к формированию технологической компетентности будущих инженеров 46
Выводы по главе 1 74
Глава 2. Содержание опытно-экспериментальной работы по формированию технологической компетентности будущих инженеров в условиях интегративного подхода
2.1. Модель формирования технологической компетентности будущих инженеров
2.2. Методические основы формирования технологической компетентности будущих инженеров
2.3. Содержание и оценка эффективности экспериментальной работы по формированию технологической компетентности будущих инженеров
Выводы по главе 2 162
Заключение 166
Литература
- Структура и содержание технологической компетентности будущих инженеров
- Сущность интегративного подхода к формированию технологической компетентности будущих инженеров
- Методические основы формирования технологической компетентности будущих инженеров
- Содержание и оценка эффективности экспериментальной работы по формированию технологической компетентности будущих инженеров
Введение к работе
Актуальность исследования. Подготовка высококвалифицированных инженерных кадров в значительной мере определяет успешность решения ведущих задач общественного развития по формированию инновационной экономики страны, ее направленности на максимальную производительность и конкурентоспособность на мировом рынке. Однако в условиях технологического обновления секторов экономики остро ощущается недостаток в высококвалифицированных инженерных кадрах, готовых к комплексному решению профессиональных задач. В связи с этим встает вопрос о необходимости формирования у будущих инженеров технологической компетентности в процессе обучения в высшей школе.
Следует подчеркнуть, что отличительной чертой российского инженерного образования всегда был высокий уровень фундаментальной и практической подготовки инженерных кадров. Однако современное состояние профессионального обучения инженера характеризуется недостаточной готовностью к решению задач технологического развития отраслей экономики. Недостатком сложившейся системы обучения в инженерных вузах является то, что традиционно студенты вначале изучают физико-математические и естественнонаучные дисциплины в отрыве от их практического применения в будущей профессиональной деятельности, что существенно затрудняет формирование у специалиста готовности к будущей профессиональной деятельности на высоком уровне. Кроме того, современные подходы к обучению, формы и методы подготовки будущего инженера к технологически содержательной деятельности в вузе не находят должного отражения в образовательной практике, поэтому нуждаются в углубленном исследовании.
Решение проблемы формирования технологической компетентности будущих инженеров в вузе, по нашему мнению, может быть основано на интегративном подходе. Следует отметить, что интеграционные процессы, происходящие во всех отраслях мирового сообщества, оказывают существенное влияние на развитие высшего профессионального образования, что в свою очередь отражено в официальных документах и национальных проектах. Так, в «Стратегии инновационного развития Российской Федерации на период до 2020 года» и приоритетном национальном проекте Министерства образования и науки Российской Федерации «Образование», указано, что интеграция учебного процесса, фундаментальной науки и производства является необходимым условием реализации инновационного образования.
К настоящему моменту в науке накоплен определенный потенциал для решения теоретических и прикладных задач, связанных с реализацией и совершенствованием процесса профессионального образования будущих инженеров. Выявлены основные проблемы, противоречия и тенденции развития инженерного образования в нашей стране (Б.Л. Агранович, Ю.П. Похолков, А.И. Чучалин, М.А. Соловьев, Я.М. Нейматов, А.А. Вербицкий, Н.Г. Багдасарьян, Е.А. Гаврилина и др.),
обоснована компетентностая модель инженера (Д.В. Пузанков, И.В. Федоров, В.Д. Шадриков и др.), а также изучены вопросы профессиональной подготовки специалистов, в частности инженеров, на основе компетентностного подхода (Э.Ф. Зеер, В.И. Байденко, В.А. Болотов, В.В. Сериков, А.В. Хуторский, Д.В. Пузанков, И.В Федоров, В.Д. Шадриков, И.А. Зимняя и др.), определены пути и средства формирования профессиональных технологических знаний и умений будущих инженеров, в рамках компетентностного подхода (Е.В. Малькова, Н.Н. Костина, С.Н. Кашкин и др.), исследованы аспекты проблемы технологизации и инновационно-сти образования как стратегического фактора промышленного подъема экономики в рыночных отношениях (В.Д. Симоненко, М.В Ретивых, Н.А. Морева, Е.С. Полат, Н.В. Бордовская, Б.В. Бокуть, Л.Н. Серебреников, Н.В. Матяш, О.А. Булавенко и др.), рассмотрены теоретические и практико-ориентированные вопросы интеграции в образовании (В.Г. Афанасьев, СИ. Архангельский, М.И. Махмутов, А.Н Нюдюрмагомедов, Н.С. Антонов, Л.И. Гриценко, М.Н. Берулава и др.), в том числе сущность интеграционного подхода и механизмы его реализации в высшем профессиональном образовании (В.И.Байденко, И.Д.Зверев, В.А.Лекторский, О.С. Орлов, Э.П. Семенюк, B.C. Стенин, М.Г. Чепиков, Б.Г. Юдин, В.А. Энгельгардт, В.Н. Максимова, Г.Ф. Федорец и др.) и другие.
В связи с тем, что современный этап развития высшей инженерной школы характеризуется направленностью на интернационализацию и глобализацию инженерной профессии, актуальными задачами ее модернизации являются преобразования в образовательном процессе вуза, касающиеся его технологий, методик, учебных средств, усиления их действенности по развитию творческого мышления будущих специалистов, их инновационности и прогностичности, готовности к решению комплексных задач.
Вышеизложенное позволило сделать вывод о необходимости разрешения следующих противоречий между:
необходимостью формирования у будущих инженеров готовности к комплексному решению задач по инновационно-технологическому обновлению отраслей экономики и недостаточной разработанностью теоретико-методологических основ формирования этой готовности на этапе получения высшего инженерно-технологического образования;
актуальностью для современного российского общества решения проблемы повышения качества технологической подготовки будущих инженеров, за счет интеграции содержания гуманитарных, естественнонаучных, математических и профессионально направленных дисциплин и слабо выраженным междисциплинарным характером профессионального образования при обучении будущих инженеров в вузе;
необходимостью интеграции всех педагогических средств, имеющих эффективную направленность на решение задач по формированию профессиональ-
ной готовности будущих инженеров к комплексному решению значимых профессиональных задач и их несогласованностью или применяемостью только в рамках одной дисциплины в практике учебного процесса инженерного вуза.
Эти противоречия позволили сформулировать проблему исследования, следующим образом: каковы педагогические условия реализации интегративного подхода к формированию технологической компетентности будущих инженеров в процессе профессиональной подготовки в вузе.
Недостаточная теоретическая разработанность выделенной проблемы и практическая потребность ее решения позволили сформулировать тему диссертационного исследования: «Интегративнын подход к формированию технологической компетентности будущих инженеров в вузе».
Цель исследования - определить, теоретически обосновать и экспериментально проверить совокупность педагогических условий формирования технологической компетентности будущих инженеров в вузе на основе интегративного подхода.
Объектом исследования выступает процесс профессиональной подготовки будущих инженеров в вузе.
Предметом исследования являются содержание, формы, методы и средства обучения в инженерном вузе, обеспечивающие формирование технологической компетентности у будущих инженеров на основе интегративного подхода.
Гипотеза исследования основана на том, что эффективность процесса формирования технологической компетентности у будущих инженеров на основе интегративного подхода будет иметь позитивную динамику, если будет:
уточнена и обоснована сущность понятия технологической компетентности будущих инженеров, определяющего готовность специалистов к решению актуальных и перспективных задач в области инженерной деятельности;
выявлены и обоснованы структурные компоненты технологической компетентности инженера в контексте ведущих видов деятельности и личных качеств, востребованных в области современного инженерного труда;
разработана теоретическая модель процесса формирования технологической компетентности, реализующая интегративный подход к осуществлению профессионального обучения будущего инженера;
выявлены педагогические условия формирования технологической компетентности будущего инженера, отражающие единство содержательного, технологического, организационно-педагогического уровней интеграции;
определены критерии, показатели и уровни сформированное технологической компетентности будущих инженеров.
В соответствии с целью, объектом, предметом и гипотезой исследования определены следующие основные задачи:
-
Раскрыть сущность, структуру и содержание технологической компетентности инженера.
-
Разработать теоретическую модель процесса формирования технологической компетентности, основанную на интегративном подходе к профессиональному обучению будущего инженера.
-
Определить и экспериментально проверить педагогические условия формирования технологической компетентности будущего инженера в процессе обучения в вузе, отражающие единство содержательного, технологического, организационно-педагогического уровней интеграции.
4. Определить критерии и показатели объективной оценки сформиро-
ванности уровней технологической компетентности будущих инженеров.
Методологическая основа исследования.
Общефилософская основа методологии данного исследования отражена в работах отечественных и зарубежных ученых: Н.А. Бердяева, В.М. Розина, В.Г. Горохова, О. Шпенглера, М. Хайдеггера, П. Яниха, Э. Каппа, Ф. Бона и др. (философский анализ техники, технологии и технической деятельности).
Общенаучный уровень методологии представлен трудами В.Г. Афанасьева, И.В. Блауберга, А.Н. Аверьянова, М.С. Кагана, М.Х. Мескона, В.М. Распопова, В.Н. Садовского, Э.Г. Юдина и др. (о методологии системного подхода).
Конкретно-научный методологический уровень представлен исследовательскими работами СИ. Архангельского, М.Н. Берулавы, М.И. Махмутова, А.Н. Ню-дюрмагомедова, B.C. Безруковой, В.А. Игнатовой, Л.И. Гриценко, В.Т. Фоменко Б.М. Кедрова, А.С. Кравца, Н.Р. Ставской, Н.В. Василенко и др. (об интеграции с точки зрения педагогического явления), В.А. Болотова, А.В Хуторского, В.В. Серикова, Э.Ф. Зеера, СЕ. Щишова, Д. Мертенса, Б. Оскарсона, А. Шелтена, Саймона Шо, Дж. Равена и др. (о компетентностном подходе к модернизации профессионального образования), П.Я. Гальперина, А.Н. Леонтьева, Н.Ф. Талызиной, В.В. Давыдова, И.И. Ильясова, Б.Г. Ананьева, Л.И. Божович, А.В. Брушлинского и др. (о деятельности как определяющем факторе развития личности), А.Г. Ривина, А.С. Макаренко, А.В. Сухомлинского, Ш.А. Амонашвили, В.К. Дьяченко, Х.И. Лийметса, С.Г. Якобсона, Г.Г. Кравцова, А.В. Петровского, Л.И. Айдаровой, В.Я. Ляудис, А.К. Марковой и др. (об учебном сотрудничестве и коллективных способах обучения), Дж. Брувера, М.И. Махмутова, A.M. Матюшкина, Т.В. Кудрявцева, И.Я. Лернера, В. Оконь, Ю.К. Бабанского и др. (об основах и особенностях организации проблемного обучения), Дж.Дьюи, У. Килпатрика, СТ. Шатского, Е.С Полат и др. (об особенностях проектного обучения), П.Я. Гальперина, Н.Ф. Талызиной (о теории поэтапного формирования предметных понятий и действий), Е.С. Полата, В.А. Извозчикова, М.И. Жалдак, В.Ф. Шолоховича, И.В. Роберта, СВ. Панюковой, Р.В. Майера (о современных информационных технологиях).
Для решения поставленных задач использовался комплекс методов исследования:
теоретические: изучение и анализ философской, психолого-педагогической и методической литературы по исследуемой проблеме, педагогическое проектирование и моделирование;
эмпирические: тестирование, опросные методы (анкетирование, тестирование), педагогический эксперимент, метод экспертной оценки, математическая обработка экспериментальных данных.
Опытно-экспериментальная база исследования. Исследование проводилось на базе ФГБОУ ВПО «Брянская государственная инженерно-технологическая академия» и ФГБОУ ВПО «Брянский государственный технический университет». Генеральная совокупность исследования представлена субъектами образовательного процесса - преподавателями гуманитарных, математических, естественнонаучных и профессионально-технических дисциплин в количестве 38 человек и студентами будущими инженерами в количестве 130 человек.
Исследование проводилось с 2008 по 2012 г. и включало ряд этапов:
Первый этап (2008-2009 гг.) - поисково-теоретический. Анализ и оценка состояния высшего инженерного образования и проблемы формирования технологической компетентности будущих инженеров. Изучение различных аспектов проблемы исследования осуществлялось на основе теоретического анализа философской, психолого-педагогической, методико-дидактической литературы; определялись цели и задачи исследования, его предмет, структура, границы; проводилась разработка гипотезы, методологии и методов, понятийного аппарата.
Второй этап (2009-2010 гг.) - опытно-экспериментальный. Разработка и планирование педагогического эксперимента, его практическая реализация, корректировка и повторное проведение, а также анализ результатов.
Третий этап (2010-20И гг.) - обобщающий. Проведен анализ результатов опытно-экспериментального исследования; уточнены теоретические и экспериментальные данные; по итогам сформулированы выводы и практические рекомендации. Оформление диссертационного исследования.
Научная новизна исследования состоит в следующем:
уточнено и обосновано понятие технологической компетентности будущих инженеров и выделены его структурные компоненты (когнитивный, дея-тельностный, мотивационно-ценностный, рефлексивный);
разработаны педагогические условия применения интегративного подхода к формированию технологической компетентности будущего инженера в процессе обучения в вузе, отражающие единство содержательного, технологического, организационно-педагогического уровней интеграции;
определены критерии оценки сформированности технологической компетентности студентов (когнитивный, операционнно-практический, личност-
ный), соответствующие им показатели и уровни (репродуктивный, алгоритмический, творческий);
- разработана теоретическая модель процесса формирования технологической компетентности будущих инженеров в высшей школе, включающая целевой, содержательный, технологический, организационный, результативный компоненты.
Теоретическая значимость исследования заключается в уточнении теоретико-эмпирических положений, раскрывающих связь интегративного подхода, определяющего отбор содержания, методов, форм и средств профессиональной подготовки будущих инженеров; в выявлении педагогических условий обучения студентов в инженерном вузе на основе интегративного подхода; в обосновании критериев, показателей и уровней готовности специалиста как базового интегративного качества субъекта инженерной деятельности к решению актуальных и перспективных задач общественного развития, творческого саморазвития и функционирования в условиях конкурентной профессиональной среды. Рассмотренный подход и методические аспекты его реализации вносят существенный вклад в разработку и обогащение теории и практики организации процесса обучения в вузе на уровне отдельных положений.
Практическая значимость исследования заключается в реализации интегративного подхода к формированию технологической компетентности будущих инженеров в высшей школе, что позволяет осуществить интеграцию содержания дисциплин гуманитарной, естественнонаучной, математической и профессиональной подготовки, взаимодействие ведущих методических подходов и технологий обучения, эффективно влияющих на подготовку специалистов к решению современных задач в области инженерной деятельности; выявленная совокупность педагогических условий может учитываться при разработке учебных планов, программ и учебно-методических комплексов для инженерных вузов; методические пособия («Интегративный подход к профессиональной подготовке будущих специалистов инженерно-технологического направления (на примере физики и дисциплин профессиональной подготовки)»; «Учебные средства к реализации интегративного подхода к профессиональной подготовке будущего инженера»; «Диагностика достижений студентов в процессе интеграции физики и дисциплин профессиональной подготовки будущих инженеров» и др.) могут использоваться при подготовке будущих инженеров по различным направлениям и профилям профессиональной подготовки, а также в процессе повышения квалификации преподавателей высшей школы.
Положения, выносимые на защиту:
1. Технологическая компетентность будущего инженера представляет собой базовое, интегративное качество субъекта деятельности, которое позволяет современному специалисту знать и рационально использовать в своей профессиональ-
ной деятельности основные законы и способы преобразовательной деятельности, соответствующие современным и перспективным условиям общественного развития, проявляющиеся в совокупности компетентностей и компетенций инвариантного и предметно-преобразовательного характера, ценностных отношениях субъектов к инженерной деятельности, обеспечивающих их творческое развитие и функционирование в условиях конкурентной профессиональной среды.
-
Процесс формирования технологической компетентности будущих инженеров предполагает, прежде всего, опору на основные положения ведущих методологических подходов к профессиональной подготовке современных конкурентоспособных специалистов (системного, компетентностного, деятельностного, личностно-ориентированного, интегративного), при этом интегративный подход позволяет внести эффективные взаимообусловленные изменения в процесс обучения будущих специалистов в вузе на содержательном, технологическом, организационно-педагогическом уровнях.
-
Теоретическая модель процесса формирования технологической компетентности будущих инженеров, включающая в себя целевой, содержательный, технологический, организационный, результативный компоненты, основанная на интегративном подходе, позволяет преобразовать содержание, процесс и методику обучения в вузе, а также создает возможности для реализации педагогических условий:
реализация обучения специалистов в области инженерной деятельности, основанного на интеграции ведущих положений системного, компетентностного, интегративного и личностно-деятельного подходов;
междисциплинарная интеграция и профессиональная направленность гуманитарных, естественнонаучных, математических и профессиональных дисциплин, обеспечивающая формирование вариативных и инвариантных компетентностей, входящих в структуру технологической компетентности будущих инженеров, а также их личностное развитие;
интеграция общепрофессиональных, надпредметных знаний, формирующих готовность будущего специалиста к преобразовательной деятельности в сфере инженерных проблем (знания о способах преобразовательной деятельности, проектировании, прогнозировании, исследовательской деятельности и т.д.).
4. Критерии (когнитивный, операционнно-деятельностный и личностный),
показатели и уровни (репродуктивный, алгоритмический, творческий) позволяют
достоверно оценить сформированность технологической компетентности будущих
инженеров.
Достоверность и обоснованность результатов исследования обеспечена методологической обоснованностью исходных положений; применением комплекса методов исследования, соответствующих предмету, целям и задачам научно-педагогического исследования; логикой проведения эксперимента, репрезентатив-
ностью экспериментальных данных, количественным и качественным анализом полученных результатов, подтвержденных методами математической статистики.
Апробация и внедрение результатов осуществлялась на протяжении всего периода исследования и включала:
обсуждение основных положений диссертации на кафедрах «Физика» и «Инженерная психология, педагогика и право» БГИТА, «Общей и профессиональной педагогики» БГУ и внедрение в образовательный процесс студентов БГИТА и БГТУ;
публикацию основных результатов исследования на международных, всероссийских и региональных научно-практических конференциях (Брянск 2010, 2011, Красноярск 2011, Орел 2011, Таганрог 2011, Москва 2011, Чебоксары 2011, Новосибирск 2010);
непосредственное участие автора в опытно-экспериментальной работе в качестве преподавателя.
Структура диссертации включает введение, две главы, заключение, список литературы, приложения.
Структура и содержание технологической компетентности будущих инженеров
Для преодоления отставания России (существующего в настоящий период) от мировых лидеров по основным показателям научно-технологического развития и обеспечения конкурентоспособности национальной экономики в долгосрочном периоде в современной государственной политике организуются и реализуются процессы, формирующие согласованное видение технологического будущего страны у всех участников этого процесса: государства, бизнеса, науки, гражданского общества и образовательных учреждений. Развитие профессионального образования является частью процесса модернизации экономики России. Актуальными задачами при этом являются изменение системы образования, применение передовых технологий и методик обучения, усиления их действенности по развитию творческого мышления, его инновационности и прогностичности - формирования так называемого "опережающего" образования [2].
Высшее образование в XXI веке представляет собой сложную систему социально-педагогических отношений. Эти отношения находятся в непрерывном развитии под действием множества факторов: утверждение в экономике рыночных отношений, политической и экономической ситуации в стране, вхождение России в европейское и мировое образовательное пространство, соотношение между количеством специалистов, качеством их подготовки и запросами рынка труда и т.д.
В условиях широкого внедрения новых технологий остро ощущается недостаток в высококвалифицированных инженерных кадрах, обеспечивающих общество высокотехнологичными устройствами, их рациональным, безопасным функционированием. Вопрос соотношения экономического развития и развития технического образования широко обсуждается в научных кругах [2, 132, 137, 177, 187]. При этом подчеркивается, что экономическое развитие общества, всех отраслей промышленности напрямую зависят от развития инженерной науки и инженерной деятельности.
В связи с этим остро встает вопрос о модернизации высшего технического, инженерного образования с целью подготовки специалистов нового поколения. «Подготовку, переподготовку и повышение квалификации специалистов для инновационной экономики призвана решить система инновационного инженерного образования» [132].
Приоритетным направлением развития высшего инженерного образования является переход от преобладающей системы «научного образования» к системе «научно-технологического образования». Для системы «научного образования» характерна передача академических знаний, система «научнотехнологического образования» направлена на освоение новых технологий, умение решать комплексные задачи инженерного характера [34].
Современный этап развития высшего инженерного образования характеризуется направленностью на интернационализацию и глобализацию инженерной профессии. Это объясняется тем, что современное образование должно опираться не только на национальные традиции, но и на мировой опыт, «на международные критерии качества и требования к компетенциям выпускников инженерных программ» [21, 150, 164, 187].
Однако система инженерного образования в нашей стране на сегодняшний день не отвечает современным требованиям высоких технологий и стратегии инновационного развития.
Анализ психолого-педагогической литературы позволяет выявить основные противоречия, тенденции и задачи развития современного инженерного образования в России.
Следует подчеркнуть, что отличительной чертой российского инженерного образования всегда был высокий уровень фундаментальной, профессиональной и практической подготовки научно-технических и инженерных кадров страны. Это обусловлено тем, что фундаментальная, профессиональная и практическая подготовка, «формируя методологически систематизированные инвариантные знания, создает основу для усвоения последующего профессионально прикладного учебного материала, развивает творческие способности и системное мышление, вооружает методами получения знаний, способствует становлению и совершенствованию научного мировоззрения, повышает уровень профессиональной и общей культуры будущего специалиста» [178, с.30].
Недостатком сложившейся системы обучения также является то, что традиционно студенты сначала изучают математические и естественнонаучные дисциплины, не рассматривая их практического применения в профессиональной деятельности. После этого в процесс обучения вводятся общеинженерные и специальные дисциплины как прикладные науки. Но при этом упор делается на теоретические знания, и как следствие - последующее неумение студентом применить их на практике [2]. На основе этого противоречия встает вопрос о разработке качественно нового подхода к образованию студентов в инженерном вузе. Новый подход к инновационному инженерному образованию должен основывается на «распределении и комбинации фундаментальных и прикладных знаний, а главное их использования "неожиданным образом" в практических целях» [2, 4].
Исследователи данного вопроса Б.Л. Агранович, Ю.П. Похолков, А.И. Чучалин, М.А. Соловьев и др. предлагают организовать процесс обучения таким образом, чтобы явно прослеживалась связь изучаемого материала с предстоящей профессиональной деятельностью и всеми сторонами развития общества, «такой прием позволяет выработать у студентов столь необходимую мотивацию к обучению, больщую восприимчивость к теории при освоении ее через практику». Успещность применения данного подхода обосновывается положительными результатами иностранного опыта, которые заключаются в достижении «качества инженерного образования, обеспечивающего комплекс компетенций, включающий фундаментальные и технические знания, умения анализировать и решать проблемы с использованием междисциплинарного подхода, владение методами проектного менеджмента, готовность к коммуникациям и командной работе» [2].
Сущность интегративного подхода к формированию технологической компетентности будущих инженеров
В нашем исследовании применение интегративного подхода к формированию технологической компетентности будущих инженеров осуществлялось на содержательном, технологическом и организационно-педагогическом уровнях.
Содержательный уровень предполагает интеграцию содержания гуманитарных, естественнонаучных, математических и профессионально-технических знаний. Необходимым условием повышения качества подготовки будущих специалистов инженерно-технологического профиля является системное единство фундаментальных и специальных дисциплин, реализуемое в междисциплинарной интеграции. Так, М.Н. Берулава выделил два типа интеграции содержания образования [26, С.113]:
1) частнонаучный, основанный на взаимоиспользовании общих структурных элементов содержания одного цикла дисциплин другим, и характерный для уровня межпредметных связей;
2) общенаучный, проявляющийся в процессе взаимопривлечения знаний из дисциплин различных циклов и формирования на их основе новых знаний, присущий уровню дидактического синтеза.
Необходимым условием установления интегративных связей между дисциплинами является выявление содержания фундаментальных знаний, составляющих основу изучаемых в высшей школе наук. «Формирование фундаментальных знаний предполагает возникновение новых взаимосвязей, последующий их отбор и систематизацию, объединение языков и методов разных дисциплин, теоретических концепций, составляющих основания соответствующих наук» [10].
Системообразующим содержательным ядром в формировании технологической компетентности будущих инженеров в высшей школе, на наш взгляд, является физика. Физика, оперируя фундаментальными понятиями, законами и теориями, создает основу для изучения других дисциплин всех циклов.
Связь физики с гуманитарными науками хорошо прослеживается на примере ее связи с философией. Развитие философии как науки осуществлялось параллельно со становлением физического научного знания, благодаря универсальности, фундаментальности и общности физических законов и понятий. Основные понятия физики возникли в процессе обобщения эмпирических данных и под воздействием философских взглядов на природу, понятия «материя», «пространство», «время» и др.
На основе философских идей, эмпирическому знанию противопоставляется теоретическое знание. Результатом такого противопоставления является рождение нового обобщенного теоретического знания, теории. «Каждая теория отражает закономерность какой-либо области явлений, которая состоит из нескольких групп, служащих объектом непосредственного эмпирического исследования. В системе теоретического знания физическая теория играет главную роль в познании объективных законов и в объяснении наблюдаемых групп физических явлений. Но, очевидно, что та исходная основа, на которой строятся физические теории, является более общим знанием по сравнению с отдельными физическими теориями. Любая теория охватывает лишь одну область явлений, а ее базис включает все их области, отражая наиболее общие стороны изучаемой физической реальности в целом и давая тем самым общую физическую картину мира» [103, с.44].
Понятие «физическая картина мира» «рассматривается не только как итог развития физического знания, но и как особый самостоятельный вид знания, который может возникнуть на основе философских обобщений даже до построения теорий и который, давая самое общее теоретическое знание в физике (система общих понятий, принципов и гипотез), служит исходной основой для построения теорий» [103, с.44].
«Современная физическая картина мира, с одной стороны, обобщает все ранее полученные данные об этой части природы, а с другой - вводит в физику новые философские идеи и обусловленные ими понятия, принципы и гипотезы, которых до этого в физике не было и которые коренным образом меняют основы физического теоретического знания» [103].
Результатом развития философско-физических знаний является становление механистической картины мира, электромагнитной картины мира и кванто-во-полевой картины мира.
Интегративная связь физики с другими естественными науками проявляется на уровне целостности межпредметных связей. Результатом этой связи, как уже было сказано ранее, является формирование новой дисциплины, носящей интегративный характер и имеющей собственный предмет изучения. Тесная связь физики с такими отраслями научного знания, как химия, биология, геология, астрономия и др., послужила началом для таких отраслей пограничного знания как физическая химия, биофизика, геофизика, астрофизика и т.п. Широкое применение в естественных науках получили различные методы физического исследования, что явилось причиной возникновения прикладных наук (например, радиоастрономия).
Количественное описание физического мира делает очевидной связь физики и математики. Задачей физики является выявление взаимосвязей между различными явлениями и установление закономерностей. Все основные законы физики формулируются на математическом языке. Кроме того, «математика не только дает способы решения уравнений физики, но и создает методы описания, соответствующие характеру физической задачи» [194].
Приложение математики к физическим задачам явилось основанием для развития теоретической физики и математической физики. В свою очередь, физика повлияла на развитие математики. Анализ бесконечно малых величин получил развитие при формулировке Ньютоном основных законов механики. Теория электромагнитного поля способствовала изучению векторного анализа. Теория относительности и квантовая механика связаны с тензорным исчислением, теорией поверхностей Римана, теорией групп и т.д.
Интегративная связь физики с техническими науками заключается в том, что она создает основу для возникновения и развития основных направлений технической науки. Первые технические теории строились по образцу физических теорий. В результате техническая деятельность из прикладной деятельности стала научной.
На основе физической теории получили развитие следующие технические направления: энергетика, теплотехника, светотехника, гидротехника, строительная механика, архитектурная физика, электротехника и электроника и т.д.
На современном этапе развития науки и техники техническая деятельность оказывает влияние на развитие экспериментальной физики. Потребности производства и технической деятельности являются движущей силой для фундаментальных исследований, создания новых измерительных приборов и т.д.
Прослеживание интегративных связей физики с другими дисциплинами позволяет установить диалектические связи (причинно-следственные связи) и логику последовательности изучения дисциплин (от общего, фундаментального К частному). Результатом чего является понимание студентом логической модели образовательного процесса, основными звеньями которой являются изучаемые дисциплины. Таким образом, создается понимание необходимости изучения каждой из них и их значения в формировании технологической компетентности, как профессионального качества.
На основе анализа образовательных стандартов высшего профессионального образования второго и третьего поколений, а также учебных планов по образовательным дисциплинам, нами был выделен перечень дисциплин базовой части гуманитарного цикла, математического и естественнонаучного цикла, профессионального цикла - обязательного для инженерно-технологических направлений.
В ходе исследования нами были установлены прямые и косвенные связи между структурными компонентами технологической компетентности, формируемыми в процессе изучения дисциплины «Физика» и предметами, изучаемыми будущими инженерами в высшей школе (рис. 2).
Под прямыми связями будем подразумевать связи, в основе которых лежит непосредственное использование конкретного понятийно-теоретического, математического аппарата и прикладных способов деятельности одной науки другой наукой.
Методические основы формирования технологической компетентности будущих инженеров
Учебные карты применялись и при формировании действия распознавания. Этот метод состоял в формировании специфической части ориентировочной основы действия распознавания изучаемого понятия, т.е. применении достаточных и необходимых признаков понятия и логической части ориентировочной основы, позволяющих устанавливать принадлежность данного объекта к существующему понятию.
После выполнения шести - семи заданий студенты, как правило, запоминали систему необходимых и достаточных признаков формируемого понятия, логическое правило, предписание по распознаванию признаков и в целом осваивали метод работы с учебными картами.
Формирование предметных понятий и профессионально значимых опера-ционно-практических умений студентов осуществлялось в соответствии с этапами формирования умственных действий, выделенных и описанных П.Я. Гальпериным [38; 39 и др.].
При формировании у студентов предметных, междицплинарных понятий (умений выполнять различного вида учебно-профессиональные действия) на мотивационном этапе формируются мотивы реализации учебной задачи и деятельности по ее решению, актуализируются профессиональные интересы. Эффективность обучения на этом этапе достигается созданием проблемных ситуаций, решение которых подразумевает использование понятий (действий), которые необходимо усвоить (сформировать). Таким образом, у студентов складывалась ориентировочная основа неизвестного ранее, подлежащего усвоению действия или системы признаков (свойств), составляющих новое понятие.
На материализованном этапе студенты выполняли действия с учетом всех входящих в него операций. Целью реализации данного этапа являлось усвоение студентами пооперационного состава процесса решения поставленной предметной задачи (усвоения понятия). Работа на нем осушествлялась с помощью разработанных преподавателем учебных карт, в которых прописывался пооперационный состав действий (признаков изучаемого понятия). Работа студентов с учебными картами на данном этапе реализовывалась в следующем порядке: студенты проговаривали вслух каждый пункт указания и затем его выполняли. Этот этап являлся пропедевтическим и подготовительным для перевода действия в форму «внешней речи».
На этапе «внешней речи» работа по выполнению заданий имела пооперационный состав. Студенты должны были не прочитать признак (необходимое действие), а назвать его вслух по памяти и записать. Эффективность процесса усвоения повышалась при анализе студентом своих действий. При этом картами студенты могли воспользоваться только в том случае, если забывали какой-то из пунктов предписания. Следующие задания студенты, как правило, выполняли без подсказок.
Результативная деятельность студентов на этапе «внешней речи» позволяла в процессе формирования понятия перейти к этапу «беззвучной устной речи» где обучаемые выполняли задания, называя признаки «про себя». Результатом их умственной деятельности был ответ, по правильности которого преподаватель судил об успешности этой деятельности.
Этап формирования умственного внутриречевого действия осуществлялся таким образом: студенты про себя читали задания и сразу отмечали окончательный ответ. Об успешности усвоения студентами понятия (действия) можно было судить по безошибочности их работы при выполнении практических задач, в которых требовалось использование сформированных понятий или действий.
В процессе формирования понятий студенты усваивали не только специфическую часть, но и логическую часть ориентировочной основы действия распознавания. Поэтому при формировании других понятий поэтапную отработку проходила только специфическая часть ориентировочной основы действия распознавания. Логическая часть была та же самая, и она выполнялась сразу в умственной форме [183].
При формировании понятий и действий, составляющих сущность инженерно-технологической деятельности, важно учитывать и тот факт, что для наиболее полного их усвоения студентам необходимо использовать не одно, а несколько познавательных действий: сравнение, выведение следствий, классификацию и др. Так, например, действие выведения следствия является фактически противоположным действию подведения под понятие. Его применение необходимо обучаемым в случаях, когда по условию задачи было известно, что объект с самого начала принадлежит к данному классу, а задача заключалась в том, чтобы из факта принадлежности получить следствия и сделать вывод о свойствах этого объекта. Следовательно, если при действии подведения под понятие обучающиеся совершают переход от свойств объекта к принадлежности к классу, то при выведении следствий необходимо совершить обратные действия.
Для выделения и усвоения студентами компонентов формируемого умения нами были разработаны учебные карты ориентировочных основ действий, имеющие различный уровень обобщения.
На начальном этапе обучения использовались карты, имеющие более подробное и развернутое содержание, детально описывающие каждое действие и необходимые для его успешного совершения ориентировочные знания. Данный этап характеризует низкий (репродуктивный) уровень формируемого умения.
Затем студенты переходили к картам, содержащим более обобщенный план действий. Выполнение задания на данном этапе характеризует средний (алгоритмический) уровень формируемого умения.
Высокий (творческий) уровень характеризуется способностью студента самостоятельно осуществить перенос приобретенных знаний и умений для решения поставленной преподавателем задачи.
Содержание и оценка эффективности экспериментальной работы по формированию технологической компетентности будущих инженеров
Алгоритм расчета коэффициента ранговой корреляции Спирмена rs при сопоставлении показателей уровня сформированности компонентов технологической компетентности по личностному критерию оценки экспертов и самооценки студентов также производился выше описанным способом.
Критическое значение коэффициента ранговой корреляции для N = 6 при Р = 0,05 составляет г =0,78, при Р = 0,01 / =0,94. Так как в обоих случаях rs rSK , можно утверждать, что между оценкой преподавателей и самооценкой студентов сформированности компонентов технологической компетентности по личностному критерию существует тесная корреляционная связь.
Данные и промежуточные результаты расчета лРдля рангового коэффициента корреляции Спирмена rs при сопоставлении показателей уровня сформированное компонентов технологической компетентности по личностному критерию оценки экспертов и самооценки студентов представлены в приложении 4 (таблица 4.9).
Результаты корреляционного анализа подтвердили гипотезу о том, что характер педагогического воздействия на студентов в экспериментальных группах способствует формированию всех компонентов технологической компетентности по представленным критериям.
Рассмотрим динамику развития технологической компетентности у студентов инженерно-технологических специальностей по когнитивному, операци-онно-практическому и личностному критериям.
На начальном этапе обучения (1 курс) у всех студентов выявлены базовые знания и умения, необходимые для овладения ими инженерной профессией. Студенты имели представление о будущей инженерной деятельности, но знание о связях между естественнонаучными, математическими, социально-экономическими и профессиональными дисциплинами было поверхностным. Понятийный аппарат и технологические умения ограничены курсом средней школы. Мотивация студентов носила внешний характер. Студенты затруднялись дать оценку сформированности своих учебно-профессиональных знаний и умений.
В результате экспериментального обучения знания студентов пополнялись и систематизировались. Организация обучения в экспериментальных группах способствовала повышению интереса к профессиональным дисциплинам и успешному их изучению.
Общие результаты опытно-экспериментальной работы (динамика развития технологической компетентности по когнитивному, операционно-практическому и личностному критерию; сравнительный анализ показателей для контрольной и экспериментальной групп) приведены в таблице 17.
Наглядно динамика формирования технологической компетентности по когнитивному, операционно-практическому и личностному критериям для экспериментальной и контрольной групп представлена на диаграмме (рис.16).
Анализ результатов исследования показывает, что если на первом курсе сформированность технологической компетентности по когнитивному критерию у студентов экспериментальных групп находилась на низком (38,2 %) и среднем (50 %) уровне, а на высоком - только 11,8 %, то к выпускным курсам наметилась тенденция увеличения числа студентов достигших творческого уровня ее сформированности. Мы достигли следующих показателей: низкий уровень - 14,7 %, средний - 64,7 %, высокий - 20,6 %.
Динамика сформированности технологической компетентности по операционно-практическому критерию имеет аналогичный характер. Прогресс в экспериментальных группах по количеству студентов для творческого уровня составил с 3 % до 20,6 %, для алгоритмического с 35,3% до 61,8 %. Репродуктивный уровень уменьшился с 61,7 % до 17,6 %. Уровни сформированное компонентов технологической компетентности Когнитивный критерий
По личностному критерию сформированности технологической компетентности имеем следующие результаты: увеличение творческого (с 5,8 % до 29,4 %) и алгоритмического (с 41,2 % до 61,8 %) уровней, уменьшение репродуктивного (с 53 % до 8,8 %)
Динамика сформированности технологической компетентности по личностному критерию имеет вид: увеличение творческого уровня с 5,8 % до 29,4 %, увеличение алгоритмического уровня с 41,2 % до 61,8 %, уменьшение репродуктивного уровня с 53 % до 8,8 %.
На основании данных эксперимента по всем критериям динамику технологической компетентности будущих инженеров можно считать положительной.
Сравнительный анализ результатов сформированности технологической компетентности будущих инженеров, обучающихся в экспериментальной и контрольной группах, позволяет сделать вывод об эффективности процесса профессиональной подготовки специалистов в высшей школе, основанного на интегративном подходе, и полностью подтверждает гипотезу данного исследования.
