Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Методологические и прикладные знания, их роль и место в системе обучения материаловедению 13
1.1. Психолого-педагогический аспект формирования методологических и прикладных знаний у студентов технического вуза 13
1.2. Особенности требований Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования к материаловедческой подготовке студента технического вуза в области машиностроения 27
1.3 .Методологические и прикладные знания как основа инженерного мировоззрения 34
Выводы по главе 1 46
Глава 2. История и практика формирования методологических и прикладных знаний при изучении курса «Материаловедение» для студентов машиностроительных специальностей технического вуза 48
2.1. История возникновения науки «Материаловедение» и современные аспекты и направления ее развития 48
2.2. Построение лабораторного практикума по материаловедению с применением современных достижений науки и техники 68
2.3.Прикладные вопросы материаловедения при обучении студентов на машиностроительных факультетах вуза 97
Выводы по главе 2 106
Глава 3. Экспериментальное исследование результатов формирования методологических и прикладных знаний у студентов
3.1. Задачи и этапы экспериментального исследования
3.2. Результаты внедрения в преподавание методологических и прикладных вопросов материаловедения 115
Выводы по главе 3 135
Заключение 136
Литература 139
Приложения 151
- Психолого-педагогический аспект формирования методологических и прикладных знаний у студентов технического вуза
- История возникновения науки «Материаловедение» и современные аспекты и направления ее развития
- Задачи и этапы экспериментального исследования
Введение к работе
Актуальность исследования. Современный этап социально-экономического развития российского общества выдвигает требования качественного обновления образования в сфере профессиональной подготовки специалистов технического профиля. Национальная доктрина образования Российской Федерации в качестве одной из основных задач ставит подготовку высококвалифицированных специалистов, способных к профессиональному росту и профессиональной мобильности. В соответствии с положениями Государственного стандарта высшего профессионального образования технические вузы должны обеспечить высокий уровень усвоения фундаментальных и специальных знаний и умений обучаемых на основе эффективной организации их учебно-познавательной деятельности. Общая концепция инженерного образования в России в числе требований «к выпускникам вузов предусматривает необходимость знания методологии * научного поиска и методов научного исследования.
В основу исследования положено решение задачи формирования методологических и прикладных знаний студентов на основе фактического материала, так как именно на базе фактического материала в сознание студентов должно проникать ясное представление о научном методе, характерном для материаловедения. Материаловедческое образование сегодня — это реальное образование для реального человека. Поэтому оно должно преследовать две основные цели: формирование у студентов научной картины мира (мировоззренческий аспект) и овладение студентами необходимыми знаниями, умениями и навыками для дальнейшего образования. Если проблемы в достижении последней цели успешно решаются традиционными методами, то для формирования научного мышления необходимы новые подходы, исключающие механическое увеличение и усложнение информации.
Имеющее место противоречие между объемом научных знаний и все возрастающей нагрузкой студентов нами предполагается преодолевать путем синтеза методологии и практики материаловедческой науки. Однако наряду с проблемой отбора материала существует проблема метода преподавания. Идея обучения методам общенаучных и материаловедческих исследований на базе конкретных знаний и научных приложений представляется интересной и с точки зрения развития у студентов повышенного познавательного интереса, и интеллектуальной инициативы.
Изложение прикладных вопросов курса материаловедения представляется важной формой, теоретического обобщения, изучение на занятиях основ фундаментальных научных теорий, применения методов, обобщение прикладных вопросов — все это важные предпосылки для формирования, научного мировоззрения студентов. К числу факторов, определяющих эффективность изучения прикладных вопросов, относится учет соответствия содержания- этих вопросов содержанию теоретического материала, изучаемого преимущественно в техническом вузе, и учет их научной значимости. Изучение методологических и прикладных вопросов в курсе «Материаловедение» технического вуза может способствовать тому, что дисциплина будет не просто содержательно воспроизводить адекватную науке систему знаний, упрощенную в дидактических целях, а позволит приобщить студентов к самостоятельному познанию, владея таким мощным орудием, как исследовательские методы.
Согласно положениям деятельностного подхода к обучению (Л.С.Выготский, С.Л. Рубинштейн, А.Н. Леонтьев, П.Я. Гальперин, Н.Ф. Талызина, И.А. Зимняя, И.И. Ильясов, Н.Н. Нечаев и др.) усвоение знаний, овладение умениями, навыками и формирование мышления составляют единый процесс.
В работах СИ. Архангельского, Н.Ф. Талызиной, В.П. Беспалько, Б.С. Гершунского и др. исследуются вопросы управления учебно-познавательной деятельностью обучаемых с целью эффективной организации учебного процесса.
Нами обнаружено ограниченное число работ посвященных, теории и методике обучения техническим дисциплинам в вузе. Стайнова Г.Н. посвятила свое исследование проектированию педагогической системы общетехнической подготовки в инженерном- вузе, Нилова В.И. исследовала научно-методические основы формирования конструкторских умений студентов технических вузов средствами инженерной графики. Формированию у студентов технического вуза инженерной культуры посвящено исследование М.В. Лагуновой.
Однако до настоящего времени не проводилось специального исследования,- позволяющего выявить и разработать задачу по формированию методологических и прикладных знаний студентов в условиях технического университета, что и обусловило актуальность нашего диссертационного исследования.
Анализ образовательного процесса в техническом вузе выявил основные противоречия:
между объемом и сложностью научных знаний, соответствующих современному состоянию материаловедческой науки, и неразработанностью методологических подходов к формированию методологических и прикладных знаний студентов при изучении дисциплины «Материаловедение».
Целью исследования является решение проблемы формирования методологических и прикладных знаний у студентов машиностроительных специальностей технических вузов в процессе изучения курса "Материаловедение"
Объект исследования - процесс обучения дисциплине «Материаловедение» студентов технических вузов.
Предмет исследования - процесс формирования методологических и прикладных знаний у студентов машиностроительных специальностей в техническом вузе.
Гипотеза исследования в соответствии с объектом и предметом исследования формулируется следующим образом:
Если курс «Материаловедение» в техническом вузе построить на основе концепции, в основе которой заключена логика научного познания — от физического и химического явления через методы комплексного исследования и испытаний материалов к построению модели:
«состав» <->«режим обработки»-*-» «структура» <-> «свойства материалов», ее анализу.
Создать дидактический блок "методология - приложения", реализующий следующие педагогические идеи:
обучение методам общенаучных и специальных материаловедческих исследований студентов технического вуза;
использование элементов научно- исследовательского эксперимента как одного из познавательных методов в материаловедении;
ТО это будет способствовать:
формированию у студентов методологических и прикладных знаний;
повышению качества обучения и развитию студентов;
К основным задачам исследования по проверке выдвинутой гипотезы относятся следующие:
1. Проанализировать содержание существующей программы по курсу «Материаловедение» для студентов машиностроительных специальностей технических вузов в части включения в их состав вопросов методологии, а так же характера изучаемых прикладных вопросов.
Обосновать необходимость и актуальность внедрения в практику преподавания методологических и прикладных вопросов при обучении материаловедению и формированию методологических и прикладных знаний у студентов технического вуза.
Разработать дидактический комплекс по формированию методологических и прикладных знаний и внедрить. его в лабораторный практикум, по материаловедению для студентов машиностроительных специальностей технических вузов, отражающий, структуру курса в области методологии и приложений.
Экспериментально исследовать эффективность формирования методологических и прикладных знаний студентов в процессе и результате внедрения этого дидактического комплекса.
Методологической основой исследования являются:
Концепции» педагогических систем'и оптимизации*учебного процесса (Ю.К. Бабанский, В.П. Беспалько, СИ. Архангельский и др.), разработка технологий обучения (Н.Ф. Талызина, И.С. Якиманская, М.Б. Кларин, А.Я. Савельев и др.); учение о политехническом образовании (П.Р. Атутов, С.Я. Батышев, В.А. Поляков, А.А. Павлова, В.В. Сериков, B.C. Леднев и др.); психологические аспекты формирования и* развития мышления (Д. Брунер, Л.С. Выготский, С.Л. Рубинштейн, П.Я. Гальперин, А.Н. Леонтьев и др); методологии научного познания (Э.Г. Юдин, А.М, Арсеньев, Н.К. Гончаров, Л.Я. Зорина и др.);
Специальные исследования, посвященные формированию методологических и прикладных знаний студентов в процессе изучения курса «Материаловедение», представлены в недостаточной степени.
Методы исследования: изучение и анализ педагогической, философской, методической литературы и диссертационных исследований
9 по тематике работы, существующих рекомендованных и экспериментальных программ;
педагогический мониторинг формирования методологических и прикладных знаний студентов, их интеллектуального развития и качества обученности на основе разработанных новых и использовании известных тестов и анкет;
педагогический эксперимент по внедрению в практику обучения курса «Материаловедение» разработанных дидактических материалов по методологическим и^ прикладным вопросам материаловедения;
анализ опыта обучения в различных образовательных учреждениях, обобщение опыта преподавателей материаловедения, использующих идеи, заложенные в данном исследовании.
Экспериментальная база - эксперимент проводился в течение 2001-2004 г.г. на базе Нижегородского государственного технического университета в рамках изучения дисциплины «Материаловедение» для студентов машиностроительных специальностей и Волжской государственной инженерно-педагогической академии в рамках Автомобильного института. Экспериментальным исследованием было охвачено 563 студента.
Этапы исследования: исследование проводилось в три этапа
На первом этапе (2001-2002 гг.) проводился анализ философской, психолого-педагогической, методической литературы по проблемам развития личности и мышления, анализ методической литературы по проблеме исследования.
На втором этапе (2002-2003 гг.) были сформулированы основные идеи данного исследования, определена научная проблема и сформулирована гипотеза исследования. Был разработан и апробирован дидактический
комплекс по формированию методологических и прикладных знаний студентов в процессе изучения дисциплины «Материаловедение».
На третьем этапе (2003-2004 гг.) была проведена экспериментальная проверка идей, заложенных в данном исследовании, проведен мониторинг формирования у студентов методологических и прикладных знаний и поставлен заключительный педагогический эксперимент на базе Нижегородского технического университета и Волжской государственной инженерно-педагогической академии. Осуществлялось оформление материалов диссертационного исследования.
Научная новизна исследования состоит в следующем:
1. Разработана концепция построения < обучения по курсу
«Материаловедение» для студентов технического вуза^ машиностроительных
специальностей, включающая следующие положения:
ведущей идеей является обучение методам общенаучных исследований, прикладным вопросам материаловедения;
основным' объектом усвоения при* изучении методологических и прикладных вопросов материаловедения является логика научного познания — от физического и химического явления через методы комплексного исследования и испытаний материалов и их свойств;
на основе выдвинутой концепции построена модель:
«состав» <-> «режим обработки»<-»«структура»<->«свойства материалов».
Разработан дидактический комплекс формирования методологических и прикладных знаний при обучении дисциплине «Материаловедение».
Экспериментально доказана эффективность применения модели и концепции в процессе обучения материаловедению студентов машиностроительных специальностей технического вуза.
Теоретическая значимость исследования заключается в следующем:
доказана возможность построения обучения по курсу «Материаловедение» для студентов машиностроительных специальностей технического вуза, опирающегося на блоки «методология — приложения», который обеспечивает генерализацию учебного материала на основе модели: «состав»«-»«режим обработки»<-»«структура» <-> «свойства материалов», и ее анализу;
сформулирована! концепция построения обучения по курсу «Материаловедение», обеспечивающая сокращение имеющего место разрыва между вузовским предметом «Материаловедение» и соответствующей наукой;
Практическое значение исследования заключается в следующем:
в лабораторный* практикум по курсу «Материаловедение» введены задания, позволяющие сформировать методологические и прикладные знания студентов;
разработаны дидактические материалы, позволяющие проследить динамику усвоения студентами методологических и прикладных знаний.
Апробация работы
Основные результаты исследования обсуждались на III, IV и V Международных научно-методических конференциях преподавателей вузов, ученых и специалистов «Высокие технологии в педагогическом процессе » (Н.Новгород 2002 - 2004г.г.), IX сессии молодых ученых Нижегородской области «Голубая Ока» (г.Дзержинск 2004г.), IV и V Всероссийских научно-практических конференциях студентов, соискателей, молодых ученых и специалистов «Актуальные вопросы образования и производства» (Н. Новгород 2003-2004г.), на заседаниях и научных семинарах лаборатории «Проблемы естественнонаучного образования в инженерных вузах», на кафедре «Технология машиностроения» ВГИПА.
Обоснованность и достоверность научных фактов обеспечиваются:
опорой на фундаментальные положения теории и методики обучения материаловедению, дидактики, философии, психологии;
анализом существующей проблемы с точки зрения как теории, так и практики преподавания курса «Материаловедение» в техническом вузе;
комплексом методик исследования, многократной экспертизой основных результатов, внедрением результатов исследования в ряде технических вузов России.
Положения, выносимые на защиту:
1. Концепция построения обучения по курсу «Материаловедение»,
направленная на формирование у студентов методологических и
прикладных знаний. В основе концепции — логика научного познания — от
физического и химического явления через методы комплексного
исследования и испытаний материалов к построению модели:
«состав» <-м<режим обработки»-*-» «структура» <-> «свойства материалов», затем ее анализу.
Методика формирования методологических и прикладных знаний учащихся при выполнении лабораторного практикума по курсу «Материаловедение», основанная на вышеназванных концепции и модели.
Педагогический эксперимент, подтверждающий эффективность формирования методологических и прикладных знаний у студентов машиностроительных специальностей технического университета.
Психолого-педагогический аспект формирования методологических и прикладных знаний у студентов технического вуза
Обучение в высшей школе является сложным дидактическим и одновременно психологическим процессом. Этот процесс объединяет формирование знаний, умений, навыков и научный поиск с последовательным развитием высших мыслительных способностей обучаемых. Национальная доктрина образования Российской Федерации в качестве одной из основных задач ставит подготовку высококвалифицированных специалистов, способных к профессиональному росту и профессиональной мобильности [79]. Процесс формирования знаний неразрывно связан с психологическими особенностями личности учащегося, мотивами его поведения и деятельности, а также с его возрастными особенностями [14].
Возраст 17-23 года наиболее плодотворный для формирования знаний, умений, навыков, научного и профессионального развития, совершенствования всесторонней мыслительной культуры. В этом возрасте, как указывает СИ. Архангельский [5, с. 217], активно развиваются все психические свойства и особенности, проявляется творческая одаренность. Причем, как отмечал великий немецкий педагог XIX века А. Дистервег: "Развитие и образование ни одному человеку не могут быть даны или сообщены. Всякий, кто желает к ним приобщиться, должен достигнуть этого собственной деятельностью, собственными силами, собственным напряжением. Извне он может получить только возбуждение... [38, C.68]". Сложность современной техники и технологии, внешняя скрытость
функциональных и логических связей между частями технических систем, умение предвидеть перспективное развитие науки и техники, обуславливающее высокий уровень абстракции большинства решаемых студентами задач,- все это требует активного инженерного мышления.
Поскольку объектом нашего исследования в целом является учебно-познавательная деятельность студентов; рассмотрим, как трактуют понятия "учение" и "учебная деятельность" в различных психолого-педагогических исследованиях.
СИ. Архангельский отмечает: «Учение рассматривается как форма мыслительной деятельности, возникающая в процессе общественно обусловленной индивидуальной деятельности, определяется последней ш само является see активным содержанием. Все это говорит о том, что учение представляет собой детерминированный процесс, имеющий закономерное обоснование» [4, с. 159]
Й.Лингарт на основе исследования процесса и структуры «учения», как одного из видов человеческой деятельности, дал следующее определение этого понятия: " Учение в самом широком смысле этого слова, мы считаем видом деятельности, в которой субъект в данной ситуации изменяет под влиянием внешних условий и в зависимости от результатов собственной деятельности свое поведение и свои психические процессы так, чтобы новыми информациями понизить степень своей неуверенности и найти правильный ответили адекватное правило поведения" [72, с.625].
Т. И. Шамова- отмечает: "Учение мы рассматриваем как познавательную деятельность, направленную на овладение систехмой ведущих знаний и способов деятельности и организованную по принципу самоуправления" [138, с. 20]. Педагоги определяют учебно-познавательную деятельность как деятельность, в процессе которой решаются задачи умственного и политехнического развития обучаемых [92, с.74].
В психологическую теорию учения существенное дополнение вносят концепции А.Н. Леонтьева, П.Я. Гальперина, Н.Ф. Талызиной. Они рассматривают процесс учения как осмысленную деятельность, исходящую из непосредственных целей и задач обучения, проявляющуюся как во внешней, так и во внутренней психической форме ее выражения. Учебная деятельность, с психологической точки зрения, - форма активности, направленной на приобретение знаний, умений, навыков, развитие способностей, восприятия, памяти, мышления, речи и других процессов познания [80, с.263].
Новое направление в развитии психологической теории учения получили работы В.В. Давыдова. Основная сущность его работ заключается в обучении на основе обобщенного мышления. По мнению В. В. Давыдова, смысл обучения должен заключаться в том, чтобы формировать у обучаемых последовательно повышающийся уровень научно-теоретического мышления.
В дидактическом аспекте понятие "учебная деятельность" - организуемая педагогом в целях повышения эффективности деятельность учащихся, направленная на решение различного класса учебных задач, в результате которой они овладевают знаниями, умениями, навыками и развивают свои личностные качества [35, с.29].
В характеристике учебной деятельности объединяются не только познавательные функции студента (восприятие, внимание, память, мышление, воображение), но и такие свойства личности, как мотивы, эмоции, воля. [6, с. 153] Поскольку обучение направлено на овладение учащимися знаниями, умениями и навыками, а также на развитие их мыслительных способностей, необходимо обратиться к раскрытию этих понятий.
Знание в педагогике можно определить как понимание, сохранение в памяти и умение воспроизводить основные факты науки и вытекающие из них теоретические обобщения (понятия, правила, законы, выводы и т.д.).
В тесной связи со знаниями выступают умения и навыки. Умение это владение способами (приемами, действиями) применения усваиваемых знаний на практике.
Навык рассматривается как составной элемент учения, как автоматизированное действие, доведенное до высокой степени совершенства.
Приведем основные этапы овладения знаниями, умениями и навыками. Овладение изучаемым материалом начинается с его восприятия. Сущность этого познавательного действия состоит в том, что студенты с помощью органов чувств, т.е. слуховых, зрительных, осязательных л обонятельных ощущений, воспринимают внешние свойства, особенности и признаки изучаемых предметов и явлений. Восприятие есть не что иное, как отражение в сознании человека ощущаемых внешних свойств, качеств и признаков познаваемых предметов, явлений, процессов.
История возникновения науки «Материаловедение» и современные аспекты и направления ее развития
История материальной культуры человечества неразрывно связана с использованием материалов. Переход от каменных орудий труда (каменный век) к орудиям металлическим явился величайшим достижениехМ человечества, вызвавшим бурный рост производительных сил.
Около 7-6 тысяч лет до н.э. человек впервые использовал самородные металлы: золото, серебро, медь. В V-IV тысячелетиях до н.э. началась выплавка из руд меди, олова, свинца. Наступил медный век - медные орудия труда и оружие постепенно вытесняли каменные изделия. Примерно в Ш-П тысячелетии до н.э. начали применять бронзу - сплав меди с оловом, значительно более твердый и прочный, чем другие известные в то время металлы. Бронзовый век - дальнейший этап в развитии материальной культуры.
Археологи утверждают, что человек научился получать железо с незапамятных времен, пользоваться железом он научился, несомненно, еще задолго до того, как нашел способы его получения. Применение метеоритного железа - первый шаг по пути отказа от бронзы. С этого момента начался переход от бронзового века к железному. [21, с.5]
Бронза, как известно, сохраняется в земле, точнее - в ее культурном слое, тысячелетиями. Железо, напротив, довольно быстро возвращается в первозданное состояние - ржавление превращает его снова в своего рода руду, то есть в соединения железа с кислородом. По этой простой причине плохо сохраняются в земле древние железные орудия труда, охоты, войны.
Вполне вероятно, что люди в различное время и в различных местах пришли к получению и переработке железа независимо друг от друга. Чтобы такой шаг стал возможен, производительные силы должны были достигнуть определенного уровня развития и, кроме того, должны были существовать некоторые материальные предпосылки к этому.
На Ближнем Востоке и в Китае железо было известно уже за 2400 лет до н.э., а в Египте, по некоторым предположениям, еще раньше. В Европе собственно железный век начался за 1000 лет до н.э. Но все же первая встреча людей с железом произошла в доисторические времена. При этом можно говорить только о метеоритном железе. Применение его людьми первобытного общества для изготовления оружия (и инструментов - археологически доказанный факт. Однако поскольку метеоритное железо встречается довольно редко, то и предпосылок для его широкого применения практически не было. Лишь с изобретением сыродутного горна стало возможным получение железа из руд. Вначале железо выплавляли в обычных, накрытых сверху ямах и лишь позднее начали сооружать невысокие глиняные печи. Измельченную руду в них восстанавливали без ее расплавления древесным углем при температуре около 900С. Полученный продукт представлял собой бесформенный пропитанный шлаком пористый кусок железа - так называемую крицу. Для удаления шлака крицу затем неоднократно проковывали.
Немногие достижения одной эпохи вызывали такое бурное развитие производительных сил, как получение и применение железа. Тогда почему же можно говорить о применении железа в незапамятные времена? Основанием для этого служат остатки, говоря современным языком, металлургического оборудования, которым пользовались наши предки, отходы древнего "метал 50 лургического производства" в виде шлака, неиспользованное сырье в виде угля и так далее.
Не зная физикохимии металлургических процессов, теоретической базы современного металлургического производства, не помышляя о химической формуле железной руды, не имея никакого представления и о самой природе своего ремесла, наш предок нагревал железную руду в костре и превращал ее в материал для изготовления орудий труда и войны
Наш предок, не мог, конечно, объяснить, почему делает так, а не иначе, зачем ему нужен костер. Мы, его потомки, твердо усвоили еще в начальной школе: железная руда есть химическое соединение железа с кислородом. Чтобы освободить железо от связи с кислородом, нужно выполнить два условия. Первое - иметь элемент, обладающий большим сродством к кислороду, чем железо, то есть так называемый восстановитель. Второе -процессы восстановления элементов из окислов требуют вложения теплоты извне, то есть имеют эндотермический характер. Этим они отличаются от процессов окисления, например горения, носящих экзотермический характер, то есть выделяющих теплоту в окружающую среду. В костре древних добытчиков железа были реализованы оба условия: здесь были и тепло, выделяемое при горении дров и образовании древесного угля, и восстановитель - этот самый древесный уголь, продукт неполного сгорания дерева. [21]
Конечно, уровень мастерства древнего сталеделателя поначалу был не очень высоким, а костровая металлургия давала не железо, а, скорее, хрупкий чугун - сплав железа с углеродом. Позже чугун стали нагревать в горне вместе с куском железной руды, то есть с источником кислорода, способным окислить избыточный углерод чугуна и превратить его, этот хрупкий чугун, в ковкий металл - в сталь, вполне пригодную для изготовления нужных человеку предметов быта, орудий охоты, войны. Костровая металлургия сменилась горновой. Нам остается лишь преклоняться перед древними мастерами, не владевшими теорией металлургических процессов, но умевшими тысячи лет тому назад ковать мечи из непревзойденной по качеству и сегодня булатной (дамасской) стали, готовить латы и шлемы, удивительной вязи стальные кольчуги.
По данным различных исследований, в Европе железный век начался за тысячу лет до н.э., то есть по сравнению с Ближним Востоком и Китаем он "опоздал" на Л-1,5 тысячи лет, по сравнению с Египтом - на 2-2,5 тысячи лет. Мы уже отмечали, что костровая и «горновая металлургия не знали жидкого металла. В этом и заключается главная причина того, что сталь не была загрязнена посторонними примесями. Измельченную железную руду, добытую из-под земли или из болот, восстанавливали в горне (точнее, сыродутном горне), как говорилось, с помощью древесного угля при температуре не более 900С. (Напомним, что чистое железо плавится при температуре свыше 1500С, а стали и чугуны - при температурах, несколько более низких.) При этом получали так называемую крицу, то есть бесформенный тестообразный продукт, представляющий собой пористое железо, как бы пропитанное шлаком. Чтобы превратить бесформенную массу в так называемое кричное железо, крицу многократно подвергали ковке, выдавливая при этом шлак из всех пор. Так получали превосходный металл и для мечей, и для топоров.
Задачи и этапы экспериментального исследования
Целью педагогического эксперимента в рамках диссертационной работы является проверка предположений, сформулированных в гипотезе исследования. То есть необходимо доказать, что, если курс «Материаловедение» в техническом вузе построить на основе концепции, в основе которой заключена логика научного познания - от физического и химического явления через методы комплексного исследования и испытаний материалов к построению модели «состав» - «режим обработки» - «структура» -» «свойства материалов», и дидактического блока «методология - приложения», то это будет способствовать:
формированию у студентов методологических и прикладных знаний;
повышению качества обучения и развитию студентов.
Причем этого можно ожидать при условии, что курс «Материаловедение» технического вуза реализует следующие концептуальные идеи:
идею обучения методам общенаучных и материаловедческих исследований студентов технического вуза;
идею использования элементов научно-исследовательского эксперимента как одного из основных познавательных методов в материаловедении.
На основе положений гипотезы определились направления экспериментальной работы:
1. Исследовать начальный уровень подготовленности студентов по блоку естественнонаучных дисциплин (химия, физика) и общетехнических дисциплин (сопротивление материалов).
2. Исследовать уровень обученности и развития студентов.
3. Исследовать сформированность методологических и прикладных знаний студентов, определить изменение этих качеств в процессе обучения.
При исследовании методологических и прикладных знаний студентов необходимо определить следующие параметры обученности:
знание теории курса «Материаловедение»
знания о методике приготовления макро- и микрошлифов
знание о применении таких методов, как сравнение, аналогия, для начального качественного описания явления;
знание о проведении исследований структуры материалов;
знание выбора материала и режима его обработки, исходя из условий его эксплуатации и комплекса предъявляемых требований;
знание об анализе диаграммы фазовых равновесий, структурных превращениях в жидком и твердом состоянии металлов и сплавов;
знание о применении стандартных испытаний по определению технологических и физико-механических свойств материалов.
В целом эксперимент осуществлялся в 3 этапа:
1. Констатирующий
2. Формирующий
3. Контролирующий.
При проведении эксперимента использовались следующие методики:
Тесты для исследования начальной подготовленности студентов по химии, физике, сопротивлению материалов;
тест «Легированные стали. Цветные сплавы»;
тест «Строение металлов, их особенности, диаграмма состояния железо-углерод, стали и чугуны»;
тест «Диаграмма железо-углерод. Микроструктура сталей и чугунов, дефекты»;
контрольные вопросы по лабораторному практикуму курса «Материаловедение»;
задачи по диаграммам двойных сплавов - автор Ю.А. Геллер и др;
интегративный лабораторный практикум.
Структура педагогического эксперимента: На этапе констатирующего эксперимента в 2001-2002 гг., результатом которого явилась постановка проблемы исследования, ставились задачи:
выявление причин, обуславливающих невысокий уровень усвоения курса «Материаловедение» были проведены исследования:
начальной подготовленности студентов по химии, физике, сопротивлению материалов.
На этапе констатирующего эксперимента исследования проводились со студентами автомобильного факультета Нижегородского государственного технического университета и Волжской государственной инженерно-педагогической академии в рамках автомобильного института . В эксперименте участвовали в течение каждого учебного года до 160 студентов.
Таким образом, на этом этапе пройден путь от простого наблюдения к формулировке проблемы и ее осмыслению.
На этапе формирующего эксперимента в 2002-2003гг., результатом которого явилась разработка дидактических материалов «Методологические и прикладные вопросы курса Материаловедение», ставились следующие задачи:
проверка влияния изучения методологических и прикладных вопросов курса «Материаловедение» на формирование методологических и прикладных знаний у студентов технического вуза;
проверка влияния изучения методологических и прикладных вопросов материаловедения на степень усвоения материала курса «Материаловедение»; были проведены исследования
тесты по курсу «Материаловедение»
контрольные вопросы по лабораторному практикуму курса
«Материаловедение» На этапе формирующего эксперимента исследования проводились со студентами автомобильного факультета Нижегородского государственного технического университета и Волжской государственной инженерно-педагогической академии в рамках автомобильного института. На этом же этапе сравнительному анализу подвергались результаты внедрения элементов методических материалов «Методологические и прикладные вопросы материаловедения»
Таким образом, на этом этапе пройден путь от формулировки концептуальных идей формирования методологических и прикладных знаний студентов до разработки содержания и методики обучения методологическим и прикладным вопросам материаловедения и начала внедрения этих идей в практику преподавания.
