Использование информационных технологий для самоконтроля знаний при изучении технической дисциплины

Аннотация

В порядке обмена опытом и в контексте методических разработок, направленных на улучшение усвоения изучаемого материала, приводятся материалы по преподаванию прикладных аспектов теплофизических дисциплин с использованием компьютерных технологий.

Полный текст

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.