Как учить физике инженеров. Теория

– обеспечение технологичности, интерактивности и открытости к изменениям и модификациям формирования профессиональной компетентности в процессе изучения физики с использованием компьютеризированного диагностического инструментария уровня сформированности профессиональных компетенций будущих инженеров; своевременного информационного мониторинга изменяющихся требований рынка труда и адаптации к ним дидактических ресурсов и педагогических технологий обучения курсу физики студентов технических вузов.

3.2. Дифференциация, совершенствование и адаптация использующегося методического аппарата профессорско-преподавательского состава к формированию профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики:

– усиление персонификации профессиональной подготовки будущего инженера с учетом уровня знаний по физике, индивидуальных способностей, склонностей и интересов его личности на основе адаптивно-развивающих методов и практик обучения;

– структурное разбиение содержания материала курса физики на инвариантную составляющую, отражающую требования государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования и гибко обновляющуюся дифференцированную часть, наполненную физическим содержанием на основе профессионально ориентированного материала.

3.3. Реализация перехода от стереотипной репродуктивной предметно-знаниевой к функционально-деятельностной направленности обучения будущих инженеров курсу физики, в процессе которого моделируется последовательность ситуаций, сочетающих в себе основные виды профессиональной деятельности (с учетом особенностей инженерной деятельности на современных предприятиях), требующих грамотного компетентного выполнения функций специалиста, применения фундаментальных теоретических знаний по физике в производственно-технической деятельности.

3.4. Реализация в образовательной стратегии обучения физике компетентностного подхода через активное усвоение субъектами профессиональной подготовки сущности, структуры и содержания профессиональной деятельности будущего инженера в процессе развития совокупности необходимых компетенций специалиста, отвечающих требованиям рынка труда и стандартов высшего профессионального образования.

4. Расширение и углубление, с одной стороны фундаментализации и междисциплинарной интеграции учебной программы по различным разделам курса общей физики в единый дидактический комплекс, ориентирующий будущих инженеров на целостное политехническое восприятие и творческое эвристическое решение производственных задач; и с другой стороны, дифференциации содержания курса физики с учетом профессиональной специфики, удовлетворяющей не только требованиям производственно-технической сферы, но и потребностям в развитии, социализации и профессиональной адаптации будущих инженеров.

Эффективность формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики может быть увеличена, если в качестве способов реализации указанного комплекса взаимосвязей методической системы и внешней среды применять в образовательной практике технических вузов следующие педагогические меры, которые заключаются в том, что необходимо:

– конкретизировать и обеспечить признание, понимание и взаимодействие целевых ориентиров и определяющих мотивов деятельности преподавателей и студентов, организовать их иерархичное подчинение основной цели формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики;

– определить средства и методы изложения материала курса физики, а так же условия контроля и корректировки выполнения учебно-профессиональных заданий, организовать помощь в профессиональном самоопределении и осознанном выборе студентами содержания самообразования, способов и форм его усвоения, алгоритмизировать методы преодоления основных затруднений студентов при овладении профессионально важными знаниями и умениями;

– смоделировать и реализовывать стратегию непрерывного автоматизированного мониторинга социально-экономических и технологических изменений сферы образования и производства, своевременно доводить до сведения преподавателей и студентов изменения параметров и показателей качества профессиональной подготовки будущих инженеров;

– сконструировать и сделать доступными преподавателям и студентам компьютеризированные средства и рефлексивные методики оценки результативности формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики, с целью корректировки направлений развития компетентной и социально мобильной личности будущего специалиста;

– разработать и применять целостную образовательную систему (включающую в себя специальные курсы лекций, методические рекомендации для практических и лабораторных занятий, темы научно-исследовательской работы студентов) на основе синтеза предметного содержания фундаментальных (инвариантных для любой направления подготовки) и профессионально-технологических (с учетом специфики предстоящей инженерной деятельности) знаний по курсу физики, а так же углубления междисциплинарных связей курса физики, естественнонаучных и общепрофессиональных дисциплин.

V. Множественность описания системы формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики предполагает построение различных моделей, каждая из которых позволяет описать одну из сторон системы [10]. Предлагаемая система может быть описана не только общепризнанным способом, принятым в педагогической практике научного описания методических систем, в соответствии с которым в следующем параграфе произведено изложение структуры (включающей в себя цель, содержание, методы, организационные формы, средства формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики, диагностику уровня сформированности профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики, результат формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики, коррекция указанного формирующего процесса), а так же и содержания указанной системы. В качестве примера альтернативного конструирования и теоретического обоснования системы формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики используем способ моделирования образовательных систем профессиональной подготовки специалистов в вузе [62], в котором содержательная сторона компонентов указанной системы раскрывается через следующую структуру: целеполагание, ранжирование, реализацию, обобщение и анализ, коррекцию.

Целеполагание системы формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения курса физики определяет содержание и организацию указанного процесса. В нашем случае, в качестве цели предполагается достижение оптимального уровня сформированности профессиональной компетентности будущих инженеров за счет реализации формирующих технологий.

Ранжирование предполагает определение уровня сформированности профессиональных компетенций – качеств личности, характеризующих способность выпускника технического вуза успешно реализовывать функции специалиста, соответствующие необходимым видам трудовой деятельности. В соответствии с определенными в процессе диагностики уровнями сформированности показателей профессиональной компетентности, на этапе ранжирования предполагается дифференцировать процесс формирования профессиональной компетентности, выбирая для каждой группы студентов содержание изучаемого материла по физике, методы, технологии (как совокупность методик), формы и средства.

Компонент «Реализация» рассматриваемой системы предусматривает применение разработанных технологий формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики. Для этого необходимо включить указанные технологии в образовательный процесс, а так же постоянно пополнять и обновлять их содержание в соответствии с модернизаций инженерного труда выбранного направления профессиональной подготовки. В целях формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики целесообразно использовать разнообразные формы организации образовательного процесса: лекции, практические, лабораторные занятия, научно-практические конференции, коллоквиумы, экскурсии, олимпиады, выставки творческих работ студентов. А так же выполнение студентами индивидуальных заданий, рассчитанных на длительный срок, проведение групповых и индивидуальных консультаций студентов для участия в олимпиадах, в мероприятиях недели погружения в профессию. Формирование профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики может эффективно осуществляться в имитационно-профессиональной деятельности, связанной с реализаций функций специалиста. Данная деятельность может успешно реализоваться на основе применения: комплекса учебно-профессиональных задач по физике, условия которых содержат ситуации производственного характера; лабораторных практикумов, в которых интегрируется изучение физических и технических процессов; компьютерных моделей, имитирующих конкретные производственные объекты и физические явления; экскурсий на промышленные предприятия с целью выполнения студентами индивидуальных заданий по анализу физических процессов в функционировании производственных объектов и т. д. В процессе ознакомления студентов со спецификой предстоящей профессиональной деятельности в политехническом обучении физике у студентов формируются необходимые профессиональные компетенции.

Формы обобщения и анализа итогов формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики могут быть различными: доклады и сообщения, практические рекомендации студентам, наглядные средства предъявления результатов (таблицы, диаграммы, графики). Можно организовать предъявление указанных итогов обобщения и анализа на аудиторных занятиях, тематических мероприятиях, стенгазетах, выступлениях на научно-практических форумах по физике, в публикациях в сборниках докладов конференций, научных журналах, интернет-сайтах.

Коррекция формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики осуществляется по результатам анализа данных мониторинга уровня сформированности у студентов рассматриваемой компетентности. Коррекции подлежит деятельность студентов по освоению курса физики посредством технологий формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики, и результатом ее должны быть положительные изменения в уровне ее сформированности.

VI. Наличие связей управления системы формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики. В учебном пособии Халикова М. И. «Система государственного и муниципального управления» управление определяется как «функция системы, направленная на выживание этой системы посредством координации, организации, упорядочения элементов данной системы, как между собой (внутри себя), так и с внешней средой. Представляет собой деятельность субъектов, направленную на изменение состояния объектов и (или) субъектов (в том числе и себя, по заранее продуманному плану действий» [255].

Докажем, в соответствии с признаками управления (выделенными далее по тексту курсивом), указанными в работе Макарейко Н. В. «Административное право» [140] наличие причинной и обратной связи, управляющей и управляемой составляющих системы формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики. 1) Обязательно качество целостной организованной системы: целостность системы доказана в пункте III настоящего параграфа. 2) Наличие обязательных элементов: субъекта управления и объекта управления: субъектами управления являются студенты, объектом управления является процесс изучения физики в вузе. 3) Определенная направленность, достижение поставленной цели (управленческого результата): управленческим результатом является оптимальный уровень сформированности профессиональной компетентности будущих инженеров. 4) Служит интересам взаимодействия основных элементов: подчинение интересам взаимодействия структурных компонентов рассматриваемой методической системы реализуется через целеполагающую иерархию ее элементов. 5) Обеспечивается системой определенных средств: разработанные средства обеспечения процесса формирования профессиональной компетентности будущих инженеров являются действующим функционалом указанной методической системы.

Таким образом, перечисленные признаки управления присущи системе формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики. В формировании профессиональной компетентности будущих инженеров преподаватель физики, как управляющее звено системы, осуществляет выбор способов управления, что указывает на подвижный характер управления. Примером осуществления обратной связи в названной системе может служить коррекция формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики в зависимости от полученного результата.

В соответствии с этим можно рассмотреть многофункциональность системы формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики. К ее функциям относятся:

– социальная, направленная на выполнение требований общества и государства, предъявляемым к сфере профессиональной подготовки студентов; на достижение целей высшего технического образования; на возрастание уровня сформированности профессиональной компетентности будущих инженеров;

– управленческая, обеспечивающая четкую организацию процесса формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики; поэтапный и итоговый анализ, учет и контроль состояния указанной компетентности студентов; своевременное внесение целесообразных изменений в организацию формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики;

– научная, обеспечивающая разработку, апробацию и внедрение в практику профессионального обучения новых технологий формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики;

– аксиологическая, ориентированная на достижение объективно значимых ценностей, подразумевающих развитие личности студентов, необходимых для качественного освоения будущей профессии.

Широкое применение системного подхода, как в фундаментальных, так и прикладных, в том числе и гуманитарных науках в то же время требует обоснованности его применимости, и поэтому объект настоящего обсуждения – правомочность применения системного подхода в формирующем педагогическом процессе. Решение поставленной задачи на общепедагогическом и практико-методическом уровне способно расширить теоретическую основу современных педагогических инноваций, направленных на непрерывное развитие профессиональной конкурентоспособности студентов вузов и университетских комплексов, как в общем, так и непосредственно внести ясность в теоретико-методическую обоснованность применения указанного подхода к формированию профессиональной компетентности будущих инженеров с учетом разнообразных факторов, учитывающих компетеностное развитие студентов.

Применение системного подхода можно представить как соответствие процесса формирования профессиональной компетентности будущих инженеров совокупности принципов, которые должны регулировать теоретико-методическое планирование и практическое воплощение процесса обогащения конкретного личностного ресурса – ее профессиональной компетентности. Проведем доказательство (от противного) соответствия принципам, отражающих содержание и особенности системного подхода (приведенных учебнике Короткова Э. М. «Исследование систем управления» [113]) – мы покажем нецелесообразность реализации стратегии указанного процесса с нарушением или игнорированием системных принципов. Наращивание профессионального ресурса личности будущих инженеров – формирования их профессиональной компетентности, базирующееся на интеграции базовых принципов системного подхода, не является результатом ни всего образования в целом, ни накопления студентом социального опыта, а целенаправленного процесса формирования профессиональной компетентности, как педагогического феномена.

Принцип целостности. Процесс формирования интегративного качества личности – профессиональной компетентности будущих инженеров, включающей в себя множество профессиональных компетенций, не может быть раздробленным и хаотичным. Наличие корреляционных связей между уровнями сформированности профессиональных компетенций говорит о том, что даже стихийное увеличение уровня сформированности одной профессиональной компетентности положительно влияет и на увеличение уровня других профессиональных компетенций студента. Кроме того, процесс формирования профессиональной компетентности будущих инженеров не существует обособленно, вне образовательной среды, его нельзя отграничивать от других социальных и педагогических явлений и процессов.

Принцип совместимости элементов целого. Совместимость отдельных элементов, составляющих в совокупности процесс формирования профессиональной компетентности будущих инженеров (педагогических формирующих технологий) определяет возможность существования и наличие связей и их реализуемости в рамках целого. Технологичность процесса формирования профессиональной компетентности будущих инженеров поддерживается совместимостью составляющих его технологий, при их не совместимости возникло бы как нарушение функциональности процесса как такового, так и нарушение функциональных статусов каждой использующейся педагогической технологии в отдельности.

Принцип функционально-структурного строения целого. Общее функциональное строение и содержание процесса формирования профессиональной компетентности будущих инженеров обусловлено так же функциональным содержанием каждого структурного компонента: педагогических технологий формирования профессиональной компетентности будущих инженеров, обеспечивающих указанный процесс. На эффективность управления указанным процессом влияет как характер функционирования отдельных структурных элементов, так и их содержание, которое может варьироваться по профессиональной направленности выбранных для изучения объектов в образовательной программе, затрагивающих необходимую специфику, и соответствующих профилю и направлению инженерной подготовки. Могут ли педагогические технологии формирования профессиональной компетентности будущих инженеров друг другу принципиально противоречить? Это не позволила бы ни логика их создания, ни их конкретное содержание, ни критерии их отбора для совокупной реализации в процессе формирования профессиональной компетентности будущих инженеров. Другое дело, что степень развития формирующих функций и уровень их обособленности в каждой использующейся педагогической технологии может быть различным, и в то же время эта степень не является жестко предопределенной, поскольку характеризует профессионализм реализации процесса формирования профессиональной компетентности будущих инженеров его непосредственными участниками – в большей степени преподавателем, чем студентами. Может ли процесс формирования профессиональной компетентности будущих инженеров происходить без связей с окружением, без использования информационных и социокультурных ресурсов вузов или университетских комплексов? Разумеется, нет. Но в то же время и характер связи процесса со средой может меняться – например, могут изменяться функции социального регулирования, функции связей с общественностью, планирования и прогнозирования процесса формирования профессиональной компетентности будущих инженеров. Кроме того, рассматривая указанный процесс, следует определить так же дисфункционное влияние различных факторов (действий, причин, явлений), стремящихся подавить, расстроить, разрушить процесс формирования профессиональной компетентности будущих инженеров. Дисфункцией может стать использование устаревшего учебного материала, либо материала, не имеющего связи с профессиональным содержанием выбранного направления профессиональной подготовки, либо выполнение действий и операций, утративших свою актуальность, но традиционно или формально используемых в процессе обучения без смысловой нагрузки, не имея целевой направленности на формирование профессиональной компетентности будущих инженеров.

Принцип развития. Любой педагогический процесс имеет свою протяженность во времени, свои временные рамки и ресурсы, свои этапы и уровни развития. В любой определенный момент времени, так или иначе можно выделить характеристики настоящего уровня и этапа, на котором находится формирующий процесс посредством сравнения с характеристиками состояния того же процесса формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в прошлом. Исследование и сравнение характеристических параметров указанного процесса, полученных по итогам множественных диагностик его содержания, изучение педагогических фактов, явлений, феноменов; организационно-педагогических условий его реализации позволяет выделить принципы и закономерности развития формирующего процесса. Достаточность исследовательского и методического инструментария позволяет так же выполнять прогнозирование будущих состояний процесса, и определять его динамику (многофазовую цикличность или линейность). В этом случае не совершенство аналитического инструментария и способов получения фактических сведений; неполнота, избыточность, утрата актуальности и возможность не достоверной интерпретации полученной информации могут вызвать сложности исследовательского и экстраполяционного характера.

Принцип лабилизации функций. Лабилизация – это переживание личностью неэффективности привычных форм поведения. Под лабильностью так же понимается функциональная подвижность, изменение ритма протекания какого-либо процесса. Может ли процесс формирования профессиональной компетентности будущих инженеров оказаться не эффективным в определенных педагогических условиях? Или же он должен постоянно быть и оставаться неизменным в различных временных и образовательных условиях и обстоятельствах? Разумеется, нет. Любой педагогический процесс имеет свои ритмы, свою динамику, направленность, и возможно, цикличность. Не следует так же исключать возможность изменения некоторых отдельных функций указанного процесса, либо приобретения новых функций. Любое изменение содержания технологий формирования профессиональной компетентности будущих инженеров за счет дифференциации, усложнения содержания, улучшения качества используемого образовательного материала позволяет процессу формирования профессиональной компетентности будущих инженеров приобрести качество лабильности, подвижности, изменчивости. Любой педагогический процесс, в силу своего развития, не является неизменным, но в то же время он может допустимо изменяться в определенном диапазоне, определённом его целевой направленностью. Отклонения и изменения этого процесса от его заданной функциональной направленности могут быть как положительными, так и отрицательными в соответствии с факторами обусловленности, становления, адаптации, изменения и актуализации указанного процесса, а так же факторами интегративности и целенаправленности использования образовательных ресурсов.

Принцип полифункциональности. Будет ли достаточной планка эталонных достижений, если педагогические технологии формирования профессиональной компетентности будущих инженеров будут ориентированы на формирование только одной профессиональной компетенции? Каждая из этих технологий, применяющихся в формирующем процессе, имеет полифункциональное назначение, а комплексное сочетание этих функций как раз становиться интегративной доминантой профессионального становления личности, преобразуя образовательный потенциал в технологический ресурс; формирует профессиональную компетентность будущих инженеров. Совместимость множества педагогически важных функций указанных технологий наполняет процесс формирования профессиональной компетенции гармоничным оптимизированным содержанием – совместимость функциональности оттачивается в процессе непосредственной деятельности конкретных исполнителей и участников педагогического формирующего процесса – и преподавателя и студентов.

Принцип итеративности. Можно ли выполнив единожды некоторую последовательность действий и операций сформировать профессиональную компетентность будущих инженеров? Нет, конечно, указанный формирующий педагогический процесс не линейный и многофакторный, имеет серьезную предпосылочную базу, профессионально выраженное теоретико-методическое смысловое наполнение, обладает стабильностью в динамике проявления тенденций, закономерностей и результатов. Об успешности указанного процесса можно судить по показателям эффективности его выполнения, в том числе основанных на востребованности выпускников вузов на рынке труда. Но помимо этого, существуют и результаты текущей диагностики, оперативные индикаторы конкурентоспособности будущих инженеров, получаемые как в пилотных, так и полномасштабных процедурах тестового обследования студентов. Комплекс критериев и показателей сформированности профессиональной компетентности предполагает наличие нескольких уровней: оптимального, допустимого, критического и недопустимого. Эксплуатация критериально-диагностической базы позволяет оценить результативность указанного педагогического процесса и проводить необходимые формирующие коррективы. Многократная коррекция промежуточных результатов на различных этапах формирующего процесса характеризует его итерационность. В том числе действенность применяемых методик и многократность их повторения совершенствует профессиональную формирующую деятельность преподавателя и творческую, учебно-профессиональную деятельность студента. Успешность коррекции процесса формирования профессиональной компетентности будущих инженеров зависит от количества, способа осуществления итераций и возможности их комбинированного выполнения.