Учебно-исследовательская работа студентов технологического образования инженерно-педагогического профиля

 

Статья посвящена проблеме обучения студентов технологического образования научной деятельности в рамках учебно-исследовательской работы. Рассматриваемые проблемы соответствующего уровня современного научно-технического прогресса, способствует в выработке у инженерно-педагогического профиля познавательной активности. Решаемые при этом технические задачи во многих случаях являются составной частью блока научных программ вуза, что устанавливает взаимосвязь учебно-исследовательской работы и научно-исследовательской работы студентов. В статье показана организация проведения лабораторного практикума в форме УИРС, чтобы научить студентов выполнять намеченный объем самостоятельной работы с помощью теоретических научных методов и экспериментальных исследований.

Ключевые слова: учебно-исследовательская работа, учитель технологии, технологическое образование, инженерно-педагогические кадры.

 

Article is devoted to the training of students of technological education research activities in training-research. The issues the appropriate level of modern scientific-technical progress, contributes to the development in engineering-pedagogical profile of cognitive activity. Solved with the technical problems in many cases are part of the research programs of the university unit that establishes a relationship of teaching-research and scientific-research work of students. The article describes the organization of the laboratory practical form UIRS to teach students to perform the intended amount of independent work using scientific methods of theoretical and experimental studies.

Keywords:teaching-research, technology teacher, technology education, engineering-teaching staff.

 

Стремительное совершенствование техники и технологии современного производства предъявляет повышение требования к трудовой и профессиональной подготовке молодого поколения. Для решения этой задачи первостепенное значение имеет образовательная область “Технология”, предполагающая ознакомление учащихся с базовыми способами технологического освоения действительности, с общими принципами быстро меняющийся прогрессивной техники и технологии, организацией и управлением трудовых процессов всех сфер человеческой деятельности [1].

Исследования в области современной теории и практики промышленных технологии, педагогической науки позволили вскрыть противоречия, требующие научного и практического разрешения: между современным уровнем научно-технического прогресса и уровнем технологических знаний, применяемых путей и средств совершенствования технологической подготовки учащейся молодежи, между необходимостью перехода от трудового к технологическому обучению и недостаточным уровнем подготовки учительских кадров, Подготовку последних следует вести, отражая приоритетные направления научно-технического прогресса и современного производства. Например, изучение электрофизических и электрохимических методов обработки конструкционных материалов перспективно, т. к. в условиях средней и высшей школы отвечает установлению интегрированных связей физики, химии с технологией для улучшения технологической подготовки учащейся молодежи.

В рамках курса по выбору разработан курс «Электрофизические и электрохимические методы обработки конструкционных материалов». Курс объемов 36 часов из них 18 часов лекционных и 18 часов лабораторного практикума. Рекомендуется его проводить после того, как студенты изучат курсы физики, химии и материаловедения для того, чтобы обеспечить реализацию достаточно широких взаимосвязей названных учебных дисциплин [10].

Поэтому в содержании технологической и методической подготовки будущих учителей технологии уже сегодня необходимо внести соответствующие изменения, в частности в форматах и методах обучения.

Рассматривая современные методы обучения, остановимся на их особенностях и определениях.

Под методами обучения понимаются способы «взаимосвязанной деятельности педагогов и обучаемых по решению задач образования, воспитания и развития учащихся и связанного с этим усвоения содержания».

Метод обучения определяют и как «взаимодействия преподавателя и студента, при котором преподаватель системой последовательных и упорядоченных действий организует с помощью различных средств и форм практическую, познавательную деятельность студентов по усвоению учебного материала, и воплощающего элементы содержания образования и их сочетания».

Учитывая, что научное направление исследовательской работы включает задачу подготовки будущих учителей технологии, в качестве оптимального варианта было принято определение, где под методом обучения понимают способы деятельности педагога, организующего профессиональное обучение студента, способствующие усвоению знаний и умений, а также личностному развитию.

Общепринятой классификации методов не существует, но учитывая факт дидактического направления в основе классификационной системы методов обучения, можно выделить следующие их виды:

          объяснительно-иллюстративный;

          проблемный;

          частично-поисковый (эвристический);

          исследовательский [3].

Учитывая, что одной из основных задач подготовки будущих учителей технологического образования является развитие у обучающихся творческого инженерно-технического мышления, в основу классификационной системы методов обучения является решение технической задачи, предусматривающей одновременно поиск путей сокращения сроков ее выполнения, а также новых прогрессивных идей. Методы обучения могут быть обогащены за счет применения новых технических и наглядных средств обучения, обучающей техники, средств программирования, компьютерного обучения.

Для развития инженерно-технического мышления будущих учителей технологии мы использовали следующие методы обучения:

1.      Проблемный метод (студент, сталкиваясь с проблемой, ищет способ ее решения, анализирует, сравнивает, варьирует и в результате находит оптимальный вариант);
2.                Методы психологической активизации творчества:

          метод мозговой атаки (в основе лежит процесс генерирования идей от процесса оценки);

          метод синектики (отличается от метода мозговой атаки тем, что руководство процессом поручается профессионалу, имеющему опыт работы в изучаемой области);

          метод фокальных объектов (совершенствуемую техническую систему наделяют адекватными свойствами других, не имеющих прямого отношения к этой системе технических объектов.

3. Метод аналогии:

          метод эмпатии (аналогия использования собственной личности в производственном процессе);

          метод эвристических приемов (просмотр эвристических приемов дает выход на решение технической задачи).

4.      Метод контрольных вопросов (техническая задача решается в процессе ответов на вопросы, предложенные списком, либо на вопросы в процессе беседы с коллегами).
5.      Метод алгоритма решения изобретательских задач (составление комплексной программы последовательных операции изобретательской задачи и преобразование ее в модель конфликта с последующим выявлением физических противоречий) [4,2].

В основу лабораторного практикума, как одной из методов решения основной задачи подготовки учителя технологии является один из основных принципов дидактики — связь теории с практикой. Особенно важна роль лабораторных работ и их видов при переходе вузов на многоуровневую систему обучения в условиях фундаментализации общетехнических и специальных дисциплин.

Преимущество лабораторных занятий перед другими видами аудиторной работы заключается в интеграции теоретико-методологических знаний и практических навыков студентов в процессе научно-исследовательской деятельности. Лабораторный практикум должен служить творческой иллюстрацией к материалам лекции и семинарских занятий. При этом должен соблюдаться основной принцип — обеспечение равнозначности по научному уровню, методологии, используемого лабораторного оборудования, исследовательскому потенциалу всех практических занятий и лабораторных работ.

Лабораторный эксперимент проблемно-поискового характера — это исследование на модельных или натурных учебно-лабораторных установках, требует от студента творческой инициативы, самостоятельности в принимаемых решениях, знакомства с методикой выполнения экспериментальных исследований, приобретение опыта исследования теоретических знаний в условиях анализа расчетных зависимостей, получения навыков обращения с различной аппаратурой, измерительными комплексами и силовыми системами, изучения конструктивных особенностей и назначения опытных установок. Наряду с этим формируется умение исследования, физические процессы энергетического воздействия на твердое тело, анализа и сопоставления результатов испытаний, вырабатываются навыки обобщения материала внедрения конкретных рекомендаций и т. д. [6].

В учебно-лабораторных установках основным направлением исследования является изучение физико-химических процессов (тепловых, механических (удара), электрических и др.) протекающих в их отсеках и определяющих условия эксплуатации, поэтому при проведении лабораторного практикума студент особое внимание должен уделить рассмотрению сущности физико-химических явлений, анализу их количественных и качественных характеристик на разных режимах работы энергоблока, закономерностям измерения отдельных параметров (термических, механических и электрических напряжений, сил трения и т. п.). Только глубокий анализ позволит разработать реальные способы совершенствования испытываемого образца [5].

Наибольшей эффективностью лабораторный практикум будет обладать при постановке его в форме учебно-исследовательской работы. Такой практикум нацелен на развитие у студентов заинтересованности в освоении методов исследования и интенсификацию их самостоятельной работы.

Важным здесь является фактор создания такого варианта модели установки, на которых можно точно воспроизвести динамику основных физических процессов с целью более глубокого познания студентами базовых разделов читаемых дисциплин и выработки на этой основе конкретных рекомендаций по повышению экологичности, экономичности и надежности учебно-лабораторных установок. Такой практикум способствует решению двух задач: повышению интереса сразу к блоку изучаемых дисциплин, т. е. усиливаются междисциплинарные связи, а так же росту отдачи молодых специалистов на производстве. Последнее объясняется тем, что, овладев методами исследования и зная технологию производства будущий учитель технологии лучше подготовлен к практическому внедрению достижений науки и техники.

Таким образом, для будущих учителей технологии основные задачи лабораторного практикума, выполняемого в виде учебно-исследовательских методов, заключаются в следующем:

1.      Более глубокое освоение лекционного материала, улучшение практической и профессиональной подготовки, усиление междисциплинарных связей в процессе научного поиска, оказание дифференцированной помощи со стороны преподавателя студентам с разным уровнем знаний;
2.      Использование при экспериментальном исследовании теоретических знаний, получение навыков и организации испытании работы с измерительной аппаратурой, глубокое изучение физико-химических процессов, протекающих на учебно-лабораторных установках, приобретение опыта анализа полученных результатов. Это позволит студенту расширить научно-техническое мышление, развить способности конструирования и выработки и выработки оптимальных технических решений.
3.      Вырабатывается наблюдательность, повышенное внимание, умение технически грамотно в конкретной форме представлять материалы испытаний. В связи с этим, у студентов повышается познавательный интерес на других видах занятий.

При выполнении лабораторного практикума учебно-исследовательского характера студенту необходимо выполнить следующие этапы работы:

1.      На первом этапе студенту необходимо изучить цель занятий, подробно ознакомиться с конструкцией и характеристиками учебно-лабораторной установки, контрольно-измерительными приборами, ходом проведения исследования, повторить относящийся к теме теоретический материал, проработать по специальной литературе индивидуальное задание.
2.      На втором этапе проводится проверка готовности студентов к выполнению лабораторной работы, в процессе которой проводится краткий опрос цели работы, основных теоретических положений по разделу исследований, обсуждаются конструктивные особенности опытной учебно-лабораторной установки.
3.      На третьем этапе исследования каждый студент приобретает опыт с контрольно-измерительными приборами, выполнения эксперимента, регистрации опытных данных.
4.      На четвертом этапе проводится обработка результатов эксперимента, осуществляется анализ материалов испытаний, формируются научно-обоснованные выводы.
5.      На последнем пятом этапе студенты предоставляют отчет содержащий краткое введение и теоретическую часть, написанные по материалам рекомендуемой литературы, описание учебно-лабораторной установки и процесса испытаний, методики обработки данных измерений. При этом, исходя из принципов оптимальной фундаментальности, отчет должен иметь рациональное сочетание теоретических аспектов, включая индивидуальное задание, материалов лабораторного исследования и практической актуальности выполненной работы. Устный отчет производится на основе письменного.

Из вышесказанного студенту предоставляется возможность приобрести дополнительные навыки, классифицировать физические явления, разработать программу эксперимента, формировать направления научного поиска и т. д. В процессе этой деятельности он получает возможность самостоятельно развивать и использовать (внедрять) полученные знания.

Фактор самостоятельности в творческой деятельности студента очень важен при организации научного поиска, а потому кратко рассмотрим его сущность, опираясь на аспекты которой можно умело и гибко управлять процессом обучения, его совершенствованием.

К сферам функционирования самостоятельности относятся:

1.      Познавательная самостоятельность, характеризующая способность и желание личности осуществлять глубокие учебно-познавательные действия.
2.      Творческая самостоятельность, которая включает две составляющие — мотивационную и процессуальную. Мотивационная — характеризует позыв к серьезной самостоятельности учебно-исследовательской работе. В процессуальном виде творческой деятельности можно выделить два аспекта: содержательный и операционный. Содержательный аспект характеризует выработку студентом творческих подходов (методов познания) к получению знаний. Операционный — способ умственной деятельности (условия познания) выбор главных факторов, обобщение и т. п.

В предлагаемом нами выполнения лабораторного практикума предусматривается возможность раскрытия и совершенствования всех видов самостоятельности. При этом их совокупность позволит наиболее достоверно оценить уровень самостоятельности учебно-исследовательской работы студентов.

Внедрение в вузе непрерывной системы привлечения студентов к научной работе, включая учебно-исследовательскую работу студентов (УИРС), переходит в научно-исследовательскую работу студентов (НИРС), что способствует решению следующих задач:

1. Развитию навыков самостоятельной работы и творческих способностей.
2. Интенсификации учебного процесса (глубокое изучение фундаментальных и общетехнических дисциплин, овладение специальными знаниями, профессиональная ориентация, усиление межпредметных связей.
3. Обучению студентов за счет участия в (УИРС).
4. Использованию результатов научных исследований в учебном процессе.

Цель организации лабораторного практикума не на традиционном уровне, а в форме — УИРС, состоит в том, чтобы научить студентов выполнять намеченный объем самостоятельной работы по определенной тематике с использованием научных методов теоретических и экспериментальных исследований.

С целью придания УИРС ярко выраженного профессионального характера следует привлечь внимание студентов к принципиально важным аспектам исследуемой проблемы. Развитие форм самостоятельной деятельности обучающихся в сочетании с активизацией работы каждого из них может быть достигнуто посредством внедрения следующего прогрессивного вида выполнения лабораторного практикума проблемной направленности. Для его реализации в условиях интенсификации процесса познания нами был создан комплект учебно-лабораторных установок (электроискровая, высокочастотная электроискровая, закаливание металлов токами высокой частоты), которые позволят изучить сложный физико-химический процесс при обработке металлов. На этих учебно-лабораторных установках изучаются отдельные физико-химические процессы (явления) из общего многообразия факторов, составляющих исследуемую проблему [7;8;9].

Работа имеет двухуровневый характер и выполняется в два этапа. На первом этапе выделенные из студенческой группы бригады по 2–3 человека исследуют на опытных установках отдельные факторы технической проблемы, т. е. каждая из них выполняет конкретное задание. При этом каждый член бригады получает в рамках предложенной ему темы вопрос теоретической направленности (индивидуальное задание), для познания которого он должен использовать специальную литературу.

Перед началом второго этапа исследования, выполняемого на учебно-лабораторных установках, в процессе которого будут изучаться характеристики установки, проводится коллективное обсуждение рассматриваемой технической проблемы. При этом каждая бригада делает академической группе доклад о результатах выполненного исследования, анализируя воздействие конкретного физического явления, а каждый член бригады дополняет его содержание сообщением по материалам индивидуального задания.

Таким образом, первый этап предлагаемого варианта выполнения УИРС позволяет существенно повысить познавательную активность всех студентов, свести к минимуму потери от пассивности каждой личности. Одновременно с этим глубоко, сторонне и творчески, в форме дискуссии анализируются все аспекты сложной технической проблемы, коллективно намечаются оптимальные пути ее решения, например, формы конструктивного совершенствования узлов установки, выбор режимов эксплуатации.

Завершив обсуждение, группа приступает к выполнению второго этапа исследований. При этом фиксируются и обрабатываются результирующие характеристики объекта, после чего каждый студент оформляет отчет по проведенной работе, устно защищая ее.

Предлагаемый вариант выполнения лабораторного исследования можно использовать и при отсутствии (по материальным причинам) необходимой группы демонстрационных стендов. В этом случае все бригады студентов получают комплексные индивидуальные теоретические задания, а отдельные их члены — персональные. Перед началом эксперимента преподаватель проводит подробное обсуждение теоретической проблемы, где заслушиваются отчеты, как бригадиров, так и членов бригад по отдельным разделам темы. Это также позволит всесторонне, при высокой активности обучающихся, детально изучить предстоящий эксперимент и творчески его выполнить.

Такая форма организации проведения лабораторного практикума позволит студенту самостоятельно применить усвоенные знания и навыки, предложить рациональную комбинацию известных способов решения, указать новый, прогрессивный подход к реализации.

Отчет оформляется каждым студентом письменно.

Прием работ такого уровня сложности целесообразно проводить преподавателю в форме семинара или научной конференции по исследованной технической проблеме.

Широкое привлечение студентов к научной деятельности в рамках УИРС, когда рассматриваемые проблемы соответствуют уровню современного научно-технического прогресса, способствует выработке у обучающихся высокой познавательной активности. Решаемые при этом технические задачи во многих случаях являются составной частью блока программ вуза, что устанавливает взаимосвязь УИРС и НИРС.

Таким образом, при внедрении УИРС в учебный процесс происходит приобщение студентов к научно-исследовательской работе, которое становится важной составной частью в процессе подготовки исследований, вооружает методологией научно-технического мышления, но и развивает у будущих учителей технологии интерес к творчеству, способствует получению ими глубоких знаний, умению применять их на практике в инженерной работе. Научно-исследовательская работа студентов включает в себя исследовательскую деятельность не только в рамках учебного процесса, но и участие в кружках кафедры, в научной работе лаборатории.

Таким образом, целеустремленное, многоплановое взаимодействие учебно-научного комплекса вуза в сочетании с качественно организованной воспитательной работе обеспечивают жизнеспособность новых форм и методов деятельности в университете, что способствуют росту уровня подготовки инженерно-педагогических кадров.

 

Литература:

 

1.      Гоферберг А. В. Теоретическое обоснование обучения будущих учителей технологии и предпринимательства современным технологиям способов производства как потребность социально-экономического развития общества [Тескт] А. В. Гоферберг, О. В. Сидоров. Вестник Ишимского государственного педагогического института им. П. П. Ершова. 2012. № 4 (4). С.4–12.
2.      Дорошенко А. Г. Основы проектирования [Текст] / А. Г. Дорошенко, В. В. Писканенко, А. Н. Ростовцев, А. С. Тихонов. — Новокузнецк. КузГПА, 2010. -125с.
3.      Методика обучения технологии [Тескт]. Книга для учителя. Под.ред. В. Д. Симоненко. Брянск — Ишим, Изд-во ИГПИ, 2004. — 1998. — 296с.
4.      Образцов П. И. Методы и методология психолого-педагогического исследования [Тескт] / П. И. Образцов. –СПб.: Питер, 2004. — 268с.
5.      Сидоров О. В. Методические рекомендации для проведения лабораторного практикума по обработке конструкционных материалов методами электроискровой, ультразвуковой обработки и поверхностной закалки металлов токами высокой частоты. [Тескт] /О. В. Сидоров, А. С. Тихонов. Учебно-методическое пособие. — Ишим, Изд-во ИГПИ, 2003–40с.
6.      Сидоров О. В. Методика проведения педагогического эксперимента и результаты опытно-экспериментальной работы. // Политематический журнал научных публикаций “Дискуссия”. № 11 (52) декабрь 2014. — С.159–168.
7.      Сидоров О. В., Тихонов А. С., Ростовцев А. Н. Установка для исследования термической обработки металлов и сплавов токами высокой частоты. Патент на полезную модель RUS93538 14.12.2009.
8.      Сидоров О. В., Тихонов А. С., Ростовцев А. Н. Учебно-лабораторная установка для электроискровой обработки металлов в жидких средах. Патент на полезную модель RUS93568 11.01.2010.
9.      Сидоров О. В., Тихонов А. С., Ростовцев А. И. Учебно-лабораторная установка для исследования процесса обработки токопроводящих материалов в жидких средах с помощью высокочастотной электроискрового разряда. Патент на полезную модель RUS 102122 02.07.2010.
10. Сидоров О. В. Электрофизические и электрохимические методы обработки конструкционных материалов: учеб.пособие / О. В. Сидоров, А. С. Тихонов; под. ред. А. С. Тихонова. — 2-е изд. испр. и доп. — Ишим: изд-во ИГПИ, 2009. — 184 с.