Развитие промышленного производства относится к приоритетным направлениям совершенствования экономики Республики Казахстан. Одним из важнейших факторов, определяющих качество производства, является уровень подготовки инженерных кадров. Прогресс в области промышленного развития неразрывно связан с необходимостью модернизации инженерных образовательных программ, применения инновационных подходов к процессу обучения. Перед техническими вузами страны сегодня стоит задача подготовки нового поколения инженеров с глубокими знаниями и практическими навыками в области техники и технологий на мировом уровне. Работа инженера связана с необходимостью эффективно решать проектно-конструкторские, научные и технические задачи [1]. Основные составляющие подготовки инженера к практической деятельности: 1) развитие способности решать проблемы, формирование навыков постановки задачи и поисков ее решения; 2) приобретение специализированных знаний, используемых для решения практических задач; 3) интеграция теоретических знаний и практических навыков [2].
Применение компьютерных технологий в комплексе с остальными интерактивными методами интенсификации процесса обучения повышает эффективность формирования организационно-управленческих и специальных компетенций студентов. Совершенствование информационных технологий идет колоссальными темпами; появляются разновидности компьютерного обучения с привлечением автоматизированных обучающих систем. Приоритетными направлениями развития компьютерных сетей являются: локальные и региональные компьютерные сети, электронная почта, видеоконференции, электронные журналы, электронные библиотеки, электронные учебники, обучающие системы на основе мультимедиа.
Одним из видов взаимодействия преподавателя и студента, используемых авторами в педагогической практике на протяжении семи лет, является дистанционная проверка заданий. Студенты отправляют выполненные работы (рефераты, эссе, типовые работы, завершенные части курсовых и дипломных проектов) преподавателю на электронную почту и получают рекомендации, замечания, необходимые корректировки, рецензии. Такой способ работы значительно упрощает процесс проверки заданий, позволяет преподавателю контролировать своевременность предоставления материалов на проверку, исключает необходимость распечатывать текст до момента завершения работы. Особенно действенен указанный метод в процессе дипломного проектирования. Студент получает необходимые разъяснения и общие рекомендации во время консультаций в университете, затем самостоятельно выполняет разделы дипломного проекта, после чего представляет их на проверку в электронном виде посредством электронной почты. Таким образом, общение руководителя и студента не ограничивается рабочими часами преподавателя.
Широкое применение компьютерных технологий способствует активизации познавательной деятельности студентов на лекциях: теоретический материал представлен в виде презентаций, используются элементы компьютерных симуляций процессов высокотехнологичного производства, видеофрагменты экспериментальных исследований.
Интенсификация познавательной деятельности студентов на практических занятиях с помощью компьютерных технологийпроисходит за счетприменения программ расчета процессов и аппаратов (рис. 1), проведения индивидуальных и групповых презентаций по самостоятельно изученному материалу, обзора Интернет-ресурсов по теме исследования, проверки знаний студентов в форме игр и конкурсов (рис.2), применения электронных учебников при подготовке к занятиям.
Рис. 1. Программа расчета установки жидкостной экстракции
Одним из важнейших инструментов повышения качества инженерного образования является практическая подготовка студентов на лабораторных занятиях по естественным, общеинженерным и специальным дисциплинам. На современном этапе развития высшей школы большое внимание уделяется мультимедиа системам, вопросам создания образовательной среды нового поколения, существенно отличающейся от предшествующих способом подачи знаний.
Рис. 2. Применение интерактивной доски и компьютерных программ
для контроля знаний студентов в форме игр и конкурсов
Это обусловлено тем, что при использовании интерактивных, мультимедиа насыщенных образовательных ресурсов, обеспечивающих активные методы обучения, эффективность образовательного процесса многократно возрастает [3]. Примером таких обучающих систем являются виртуальные лаборатории и управляемые с компьютера лабораторные установки.
Виртуальные лаборатории моделируют поведение объектов реального мира в компьютерной образовательной среде, помогают учащимся овладевать новыми знаниями и умениями в дисциплинах естественнонаучного и инженерного циклов (рис. 3). Виртуальные опыты применяются для ознакомления студентов с техникой выполнения экспериментов, химической посудой и оборудованием перед непосредственной работой в лаборатории. Это позволяет учащимся лучше подготовиться к проведению опытов в реальной лаборатории. Проведение виртуальных экспериментов помогает учащимся освоить навыки записи наблюдений, составления отчетов и интерпретации данных в лабораторном журнале [4].
Кроме того, студенты могут проводить такие опыты, выполнение которых в реальной лаборатории может быть опасно или дорого. В условиях, когда выполнение эксперимента предполагает значительные затраты энергии, использование в образовательном процессе программно-аппаратных комплексов, таких как виртуальные лаборатории, является весьма перспективным направлением обучения.
Рис. 3. Виртуальная лаборатория «Изучение режима течения жидкости»
Важным элементом обучения на химико-технологических специальностях является выполнение лабораторных работ, позволяющих приобретать практические навыки, а также развивающих исследовательские способности студентов. Обеспечение доступа к новейшему лабораторному оборудованию, использование различного современного программного обеспечения для обработки экспериментальных данных способствуют формированию предметных и специальных компетенций.
На кафедре «Химическая технология» Актюбинского регионального государственного университета им. К.Жубанова лабораторные работы по дисциплинам «Химические реакторы» и «Основные процессы и аппараты химических производств» проводятся на современных специализированных лабораторных установках с программным управлением (рис. 4). Во время выполнения работ студенты имеют возможность непосредственно наблюдать за ходом процесса, так как основные элементы установок (колонны, реакторы, кристаллизаторы, смесители, сборники и др.) выполнены из стекла.
Рис. 4. Лабораторное занятие по дисциплине «Основные процессы и аппараты химических производств»
Преимуществом данных установок является компьютерный контроль и регулирование режимных параметров, наличие функции построения графиков их изменения во времени, запись и сохранение показаний датчиков температуры, давления, расхода, концентрации, уровнемеров. В ходе выполнения работы студент не только закрепляет материал данной темы, но также более детально изучает конструкцию аппаратов, принципы их совместной работы в технологической схеме, приобретает навыки оператора соответствующей установки, знакомится с системой автоматизации и контрольно-измерительными приборами.
Таким образом, широкое применение компьютерных технологий способствует активизации познавательной деятельности студентов на занятиях, при выполнении самостоятельных работ, а также в процессе курсового и дипломного проектирования. Работа на новейшем лабораторном оборудовании с компьютерным контролем и регулированием процессов, использование современного программного обеспечения для обработки результатов эксперимента повышает эффективность формирования организационно-управленческих и специальных компетенций студентов.
Литература:
1. SheppardS., etal. Whatisengineeringpractice // International Journal of Engineering Education. – 2006. – Vol.22, №3.– P.429-438.
2. ChunfangZh. Fostering creative engineers: a key to face the complexity of engineering practice // European Journal of Engineering Education. – 2012. – Vol.37, №4.– P.341-353.
3. Горбачев Ю.Е., Жмакин А.И., Затевахин М.А., Кржижановская В.В., Богданов М.В., Кулик А.В., Офенгейм Д.Х., Рамм М.С. От электронных учебников к виртуальным лабораториям // Дистанционное и виртуальное обучение. – 2007. - № 1. - С. 14 – 17.
4. Dalgarno B., Bishop A., Bishop B. The potential of virtual laboratories for distance science education teaching: reflections from the initial development and evaluation of a virtual chemistry laboratory //Materials of Symposium “Proceedings of the Improving Learning Outcomes through Flexible Science Teaching”. - Sydney, Australia,2003. - P. 90-95.
