Use of information technology for self-knowledge in studying of technical disciplines

Abstract

As an exchange of experience and in the context of teaching materials to improve the mastering of study material, the authors provide materials for teaching of practical aspects of thermalphysic disciplines using computer technologies and materials.

Full Text

Отношение к получению высшего образования всегда формируется в обществе под влиянием происходящих в стране процессов. На текущем этапе развития нашей страны можно констатировать, во-первых, «культивирование скептического отношения к «наплыву» первокурсников». Так, в СМИ активно муссируются цифры, что «порядка 95% выпускников школ [школ, а не средних учебных заведений вообще] становятся студентами вузов, а в СССР, для сравнения, - только 20%, в лучшие годы - 40%». Заметим, на официальном сайте Министерства образования и науки РФ приводятся данные: количество выпускников российских школ 2010-11г.г. 654439 человек, 2011-2012 г.г. 731745 чел., 2012-2013 г.г. 708231 чел. (источник: Пресс-служба Минобрнауки России), а бюджетных мест в вузах в 2012 и 2013 годах - по 491 тысяче; по-видимому, цифры, озвучиваемые СМИ, необходимо трактовать с учетом «платных» мест, которыми и удовлетворяется спрос. Далее, отсутствует единый подход к структуре составляющих института «образования», конъюнктурность и противоречивые оценки необходимого количества сертифицированных специалистов, выпускаемых высшей школой, уровня их знаний и т.п., также просматривается незавершенность вопроса о ключевых показателях эффективности вузов и т. д. Вместе с тем, большинство экспертов сходится во мнении, что для предстоящего перехода в постиндустриальное общество не менее 40-50% населения должны быть с высшим образованием, поэтому следует признать, что получение высшего образования является объективной необходимостью для прогрессивного развития общества. Считается [5, 6], что именно в период взросления человек начинает осознанно стремиться к образованию, задумываясь над тем, как этого добиться эффективнее, полнее понимает свою роль и степень ответственности за происходящее и способен прогнозировать ближайшие последствия, то есть при побудительных причинах имеют место сознательные действия при непреложном принципе свободы личностного волеизъявления. При этом всегда отмечалось, что образование взрослого - это труд кропотливый, каждодневный (можно сказать «пролонгируемый»), диалектический, существенно отличающийся от образования «невзрослого»; одно из основных отличий видится в усилившейся роли самостоятельного контроля уровня полученных знаний и адекватности их оценки со стороны обучающегося. Высшее образование - миссия, подверженная влиянию политической и экономической конъюнктуры, культурных устоев; она несет отпечаток и «воли» личности, и «воли» государства, но полноценна только в случае присутствия осознанной прогрессивной составляющей [10, 11]. Приходится признать, что среди получающих высшее образование и, прежде всего, среди учащихся очной формы обучения, которые получают первое высшее образование, интенсивно растет доля тех, кто самостоятельно заботится о своем материальном состоянии и занят активной деятельностью. Очевидно, что временные рамки, предусмотренные процессом «образования», у таких лиц будут сдвинуты в сторону их материальной деятельности, как источника существования. В сложившихся условиях именно преподаватель, вооружившись концепцией легендарной «Дилеммы заключенных», вынужден искать ответ на вопрос, как снивелировать ущерб уровню знаний обучающегося и качеству образования при существующем нормировании учебного времени аудиторных занятий и самостоятельной работы учащегося? [7, 8, 9]. Обращение к опыту по реализации системы дистанционного образования [4, 12], которым до недавнего времени являлась практически любая методика обучения, если на самостоятельное изучение выдавалась хотя бы часть материала, позволяет найти определенное решение, которое рассматривается в настоящей работе применительно к изучению прикладных аспектов теплофизических дисциплин. Поскольку технические науки формировались, прежде всего, в качестве приложения различных областей естествознания к классу задач, получившему название «инженерных задач» и являющихся законченной единицей «инженерной деятельности», то содержание рассматриваемых дисциплин можно представить в виде информационных блоков (разделов), находящихся в логической последовательности и увязке друг с другом. Они, в свою очередь, структурируются в виде: «теоретическая часть» - «математический аппарат» - «справочные величины» - «практический пример (задача)». Знания, получаемые студентами при изучении теплофизики, являются фундаментальными при подготовке специалистов по энергомашиностроению; успешное усвоение ряда специальных дисциплин и дисциплин специализации во многом зависит от уровня остаточных знаний по данному курсу. Во многих учебных планах и учебных программах теплофизика разделяется по смысловому содержанию на техническую термодинамику и теорию тепломассообмена - дисциплины с высокой информативной составляющей. В ходе их преподавания было замечено, что, во-первых, часть учебного материала, являясь по сути «базовой» и изучаемой студентами ранее, требует напоминания в контексте решаемой задачи или рассматриваемого явления, и, во-вторых, прослеживается необходимость иллюстрации материала практическими примерами. В этой связи были подготовлены учебные издания [1, 2, 3], в которых изложение изучаемого материала преследовало цель - предоставит основополагающую информацию по физической сущности изучаемых явлений и по формульно-математическому аппарату, а также справочные данные, обеспечить возможность самостоятельного изучения материала и выполнения практических заданий с расстановкой акцентов на самоконтроль знаний. То есть, усвоив теоретический материал, включая примеры с решениями, студенты могут приступать к выполнению практического задания, в самостоятельной работе над которым проявляется, в полной мере, аспект самоконтроля. Выполнение практических заданий студентами сведено к взаимодействию студента и компьютерной программы (тексты программ приведены в [1, 2]), укрупненная блок-схема программы представлена на рисунке 1; современный уровень персональных компьютеров позволяет не оговаривать минимальные требования к системе, полагая, что программа может работать на любом персональном компьютере. Алгоритм программы несложен: ряд величин генерируется программой с использованием случайных чисел, далее, при выполнении задания студент должен выработать и принять самостоятельные решения с учетом поставленных условий. По запросу программы студенту необходимо правильно рассчитать или выбрать ряд величин и ввести данные в компьютер с соблюдением требований программы. Используя приведенные в пособии справочные данные, учащийся усваивает приемы нахождения промежуточных табличных значений, приобретает навыки работы со справочной технической литературой. В программе предусмотрена проверка корректности вводимых величин и выполнения условий. После выполнения каждого запроса программы дальнейшая работа становится возможной при выполнении условий задания и при достижении относительной точности вводимых величин до 1%. Рисунок 1. При необходимости ввод исправленных значений величин (или выполнение условий) выполняется без перезагрузки программы; при выполнении практического задания настоятельно рекомендуется использовать заранее подготовленный бланк протокола, выполненный по образцу, приведенному в соответствующем приложении. Ведение протокола структурирует расчеты, делает их наглядными, приучая студентов к аккуратному оформлению технических записей и документации, а вещественный отчет придает логическую завершенность изучаемому вопросу. Поскольку интерес достижения конечной цели часто ослабевает по пути движения к ней, то представляется, что рассмотренная в настоящей работе методика сможет способствовать успешному получению знаний учащимся при повышении уровня развития. Следует отметить, что в реализованных компьютерных программах можно в определенной мере «подогревать» у учащегося интерес к процессу с помощью элементарных игровых эффектов - азарта и неожиданности, так, например, легко предусмотреть работу счетчика времени, затраченного на выполнение задания, или счетчика, устанавливающего временной лимит на выполнение работы… В качестве выводов и рекомендаций хотелось бы отметить, что приведенные в настоящей работе материалы и методические разработки направлены на повышение уровня знаний и могут быть реализованы при изучении прикладных аспектов различных технических дисциплин, имеющих схожую с указанными логическую структуру и алгоритм, в ходе практических занятий с применением компьютерных технологий.