НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

УДК 378.53

Муромский институт Владимирского государственного университета им. А.Г. и Н.Г Столетовых

anaf1@yandex.ru

Реализуемый в настоящее время компетентностный подход к проектированию результатов профессионального образования определяет конечные цели подготовки в виде системной совокупности наиболее существенных свойств (компетенций), реальное, наблюдаемое обладание которыми позволит выпускнику образовательной программы успешно и достаточно эффективно выполнять профессиональную деятельность, разрешать возникающие проблемные ситуации, адаптироваться к быстро меняющимся условиям.

Важнейшими задачами, требующими решения при проектировании, обновлении компетентностно ориентированных образовательных программ, являются обоснованный отбор содержания обучения и разработка объективированных процедур оценки степени подготовленности студентов, выпускников.

В основу концепции совершенствования базовой подготовки по физике в системе высшего технического образования нами положена следующая ведущая идея: подготовленность выпускника к профессиональной деятельности, реализуемая совокупностью общепрофессиональных и специальных дисциплин, будет более адекватной требованиям, предъявляемым современным рынком труда, если общенаучные, фундаментальные¹ курсы обеспечивают непрерывную, системную, профессионально направленную подготовку абитуриента, студента к их успешному освоению. Исходя из этого, содержание и уровень усвоения учебных элементов курса физики должны быть приоритетно ориентированы на достижение профессиональной компетентности выпускника, включая освоение обобщенных видов профессиональной деятельности, необходимого минимума базовых, фундаментальных компонентов универсальных компетенций.

Обращаясь к обсуждению темы, зафиксированной в названии статьи, отметим, что информация, используемая при анализе и проектировании содержания обучения, является, как правило, слабоформализуемой. В связи с этим для ее сбора и эффективной обработки нами разработана адаптированная к задачам исследования целостная совокупность взаимосодействующих методов, обеспечивающих рациональное, обоснованное совершенствование содержания курса физики для конкретного направления инженерной подготовки:

– процедура получения и анализа мнений представителей потенциальных работодателей и преподавателей вуза, на основании результатов которой определена совокупность наиболее значимых компетенций студента на выходе системы базовой подготовки по физике [2];

– учет реальной физико-математической подготовленности выпускников системы полного общего образования, фиксируемый различными оценочными процедурами как на федеральном (единый государственный экзамен), так и вузовском (входной контроль) уровнях [3];

– структурно-логический анализ содержания обучения, включенного в примерную программу курса физики для технических направлений подготовки [4], построение матрицы логических связей (МЛС) элементов содержания курса физики, количественно характеризующей их значимость для адекватного восприятия, усвоения дисциплины [5, 6];

– экспертная оценка значимости учебных элементов, тем примерной программы курса физики в освоении студентом технического вуза блока общепрофессиональных и специальных дисциплин, потенциально обеспечивающих овладение совокупностью обобщенных видов профессиональной деятельности [5, 6];

– установление прямых и косвенных связей курса общей физики с общепрофессиональными и специальными дисциплинами основной образовательной программы, построение междисциплинарных структурно-логических схем, матриц логических связей физики с профессионально ориентированными дисциплинами;

– согласование курсов физики и математики по тематике и последовательности изучения основных дидактических единиц [7];

– формирование минимально достаточной совокупности² базовых понятий, законов, моделей физики для успешного усвоения профессионально ориентированных дисциплин и основ физического мировоззрения, повышения адаптационных возможностей выпускников;

– дифференциация элементов содержания по уровню их усвоения;

– диагностика уровня подготовленности студентов по физике (объем усвоенных фундаментальных и профессионально ориентированных элементов содержания обучения) на этапах освоения общепрофессиональных и специальных дисциплин, итоговой аттестации выпускников.

Остановимся на процедуре отбора дидактического материала, приоритетного с точки зрения мировоззренческой функции, адаптационных возможностей выпускников, формирующего знания, умения, компетенции и отражающего связь физики с направлением будущей профессиональной деятельности. Для этого сравним экспертные оценки значимости тем примерной программы курса физики для успешного освоения дисциплин профессионального цикла и элементов фундаментальной части содержания дисциплины, полученные в результате анкетирования преподавателей профилирующих кафедр технических вузов.

Оценка значимости учебных элементов курса физики в освоении студентом блока общепрофессиональных и специальных дисциплин определялась по результатам опроса 33 экспертов³ – ведущих преподавателей профилирующих кафедр Муромского института Владимирского государственного университета, участвующих в реализации основных образовательных программ «Конструирование и технология электронных средств», «Инструментальные системы машиностроительных производств», «Информационные системы и технологии» [5, 6].

На этапе формирования совокупности наиболее существенных базовых понятий, принципов, законов, закономерностей, методов, алгоритмов оперирования этими понятиями нами, исходя из внутренней логики дисциплины, мировоззренческих аспектов и потребностей профессионально ориентированных курсов, выделены элементы логико-иерархической структуры курса общей физики для технических направлений подготовки. Отобранные компоненты фундаментальной части содержания дисциплины после обсуждения и предварительного анализа составили основу анкеты (таблица 1) для получения экспертных оценок степени их значимости с целью обоснованного определения минимально достаточной совокупности базовых понятий, законов, моделей физики для успешного освоения профессионально ориентированных дисциплин основной образовательной программы и формирования основ физического мировоззрения профессионала в области техники и технологий.

Таблица 1

Содержательная часть анкеты для экспертных оценок

В качестве экспертов выступали преподаватели факультета радиоэлектроники и компьютерных систем Муромского института Владимирского госуниверситета, Института радиоэлектроники и информационных технологий Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева, Воронежского государственного технического университета, Ижевского государственного технического университета им. М.Т. Калашникова, принимающих участие в реализации основных образовательных программ специалитета и бакалавриата по направлениям «Конструирование и технология электронных средств», «Электромеханика», «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов», «Приборостроение» (всего 49 респондентов).

Экспертам предлагалось по пятибалльной шкале (1, 2, 3, 4, 5) оценить каждый элемент содержания курса общей физики, ориентируясь на следующие критерии: 5 – самая высокая значимость (элемент содержания совершенно необходим для усвоения); 3 – средняя значимость; 1 – самая низкая значимость (элемент содержания не играет существенной роли в процессе подготовки). Промежуточные оценки 2 и 4 дополняют оценочную шкалу.

Полученные оценки значимости профессионально ориентированных и базовых элементов содержания курса физики, установленная статистическая согласованность эмпирических распределений между группами респондентов по критериям Колмогорова-Смирнова и Манна-Уитни на уровне значимости α = 0,05 позволили: а) более корректно определить максимальную и среднюю оценки, стандартное отклонение; б) с учетом разброса отклонений от среднего выделить подмножества наибольших оценок max – s и max – 2s(s – стандартное отклонение).

Затем построена таблица, содержащая темы, экспертные оценки значимости которых для освоения общепрофессиональных и специальных дисциплин входят в интервалы max–s и max–2s(таблица 2, столбец 2). Далее в столбец 3 внесены соответствующие этим темам оценки значимости для фундаментальной подготовки будущего выпускника и выделены оценки, входящие в подмножества max–s и max–2s. В последнем столбце приведены значения частоты использования (частотности), взятые из матрицы логических связей, ранее построенной на основе примерной программы дисциплины «Физика» для технических направлений подготовки [5, 6]. Эти данные позволяют сравнивать значимость выделенных экспертами тем с частотой их использования, которая отражает важность⁴ этих элементов содержания для адекватного восприятия, понимания, усвоения учебного материала.

На следующем этапе из таблицы 2 выделен блок элементов содержания, экспертные оценки которых относятся к интервалу максимально значимых тем (max–s). Дифференциация отмеченных тем курса физики (таблица 3) позволяет при разработке рабочей программы обоснованно планировать повышенное время для их изучения и предъявлять более высокий уровень требований к усвоению учебного материала.

Таблица 2

Элементы содержания курса физики, значимые в видении экспертов для успешного освоения дисциплин профессионального цикла по направлению «Конструирование и технология электронных средств» и соответствующие им оценки степени значимости для фундаментальной подготовки

Примечание. Значок * показывает принадлежность величины к интервалу значений от max до max – s;значок ** показывает принадлежность величины к интервалу значений от max – s до max – 2s. Для столбца 2 интервал от max до max – s составляет 5,0 – 4,24, от max – s до max – 2s  4,23 – 3,48 (s = 0,76); для столбца 3 аналогичные интервалы составляют соответственно 4,61 – 4,01 и 4,00 – 3,40 (s = 0,6).

Таблица 3

Элементы содержания курса физики, наиболее значимые (интервалы max – s) в видении экспертов для успешного освоения дисциплин профессионального цикла и фундаментальной, мировоззренческой подготовки выпускника

Из таблицы 3 следует, что большинство выделенных тем по показателю частоты использования относятся к наиболее востребованным (или приближающимся к ним) для успешного усвоения дисциплины. Частота использования фундаментальной темы «Электромагнитная индукция (закон Фарадея, правило Ленца)» составляет 0,08, что ниже средней величины частотности, однако, как следует из матрицы логических связей, усвоение этого учебного элемента опирается на высокочастотные темы «Законы сохранения импульса, энергии. Работа» (0,31), «Электрический ток и его законы» (0,27), «Постоянное магнитное поле токов» (0,18). Близкая ситуация наблюдается с темой «Электромагнитные колебания» (рисунок 1), когда при сравнительно невысокой собственной значимости (0,08) для ее адекватного восприятия, усвоения необходимо припоминание, использование (а, следовательно, многократное повторение) разделов и тем более высокой частоты использования.

Рисунок 1 – Логические связи темы «Электромагнитные колебания»

В таблице 2 имеются элементы содержания, оценки значимости которых для освоения дисциплин профессионального цикла и фундаментальной, мировоззренческой подготовки находятся соответственно в интервалах max–s и max–2s, max–2s и max–s, max–2s и max–2s. При этом темы «Кинематика материальной точки и твердого тела», «Динамика материальной точки. Законы Ньютона», «Законы сохранения импульса, механической энергии. Работа. Момент количества движения» характеризуются весьма высокими значениями частотности. Очевидно, что отмеченные элементы содержания также претендуют на достаточное время и повышенный уровень требований к их усвоению.

Рассматривая обсуждаемые темы с позиций подготовки и проведения оценочных процедур, отметим, что они значимы, важны как необходимые элементы контрольных заданий (в том числе комплексных аттестационных заданий, имитирующих профессиональную деятельность), при выполнении которых студент должен продемонстрировать способность опираться на физическую базу.

Предлагаемые подходы, методы, полученные результаты могут являться исходной, ориентировочной, объективированной основой для:

– проектирования, оптимизации, совершенствования содержания дисциплины «Физика» в составе основных образовательных программ, ориентированных на компетентностную модель выпускника технического вуза;

– разработки учебно-методических комплексов, процедур и фондов оценочных средств диагностики соответствия уровня подготовленности по физике требованиям федерального и вузовского компонентов образовательного стандарта по конкретному направлению инженерной подготовки.

Примечания

1. Будем считать [1, 2]: 1) фундаментальными составляющими учебной дисциплины, отображающей соответствующую науку, являются только те базовые понятия, принципы и законы, которые не следуют из других принципов и законов, то есть не могут быть выведены дедуктивно из других элементарных понятий, принципов, законов; 2) все остальные понятия, принципы, законы, алгоритмы принципиально можно получить из тех, что определяются в первом пункте; 3) возможную неоднозначность выделения понятий, принципов и законов, обозначенных в первом пункте, всегда необходимо оговаривать.

2. Принцип минимальной достаточности позволяет обоснованно отобрать совокупность только наиболее необходимых, значимых учебных элементов, профессионально признанной достаточной для выражения основных идей, законов, закономерностей, объектов, границ применимости данной теории [8], реально оптимизировать временные затраты на изучения базовых понятий, законов, моделей физики и согласованного с ее потребностями математического аппарата.

3. Необходимая и достаточная численность экспертной группы при доверительной вероятности γ ∈ [0,90; 0,95] может быть определена с использованием упрощенной формулы [9]

N_э ≈d² / ∆Q²,

где d– размах шкалы оценивания, равный разности максимальной и минимальной оценки (для 5-балльной шкалы d = 4 ед.); ∆Q – погрешность групповой экспертной оценки (в дискретной шкале равна шагу шкалы – разности между соседними значениями, то есть обычно ∆Q = 1 или 0,1 при использовании среднего балла).

4. В результате анализа содержания курса общей физики методом МЛС к наиболее значимым, востребованным учебным элементам нами отнесены темы, на освоенное содержание которых (по показателю частоты использования) опирается большее число тем по сравнению со средним значением частотности 0,1.

Список литературы

1. Соколов В.М., Захарова Л.Н., Соколова В.В., Гребенев И.В. Проектирование и диагностика качества подготовки преподавателей. М.: Исследовательский центр проблем качества подготовки специалистов, 1994. 160 с.

2. Ан А.Ф., Соколов В.М. О проектировании содержания подготовки по физике будущего инженера технического профиля // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. Серия «Инновации в образовании». 2010. № 2 (1). С. 26-33.

3. Ан А.Ф., Соколов В.М. Анализ подготовленности первокурсников в процессе совершенствования компетентностно ориентированного курса физики в техническом вузе // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. Серия «Инновации в образовании». 2011.  № 3. Часть 3. С. 14-19.

4. Файлообменная сеть Ассоциации кафедр физики технических вузов России. Режим доступа: http://www.physicsnet.ru (дата обращения 21.11.2009).

5. Ан А.Ф. Теоретические основы совершенствования компетентностно ориентированного курса физики в техническом вузе // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2011. № 3. Режим доступа: http://technomag.edu.ru/en/doc/168989.html  (дата обращения 21.12.2012).

6. Ан А.Ф., Соколов В.М. Теория и результаты анализа содержания курса физики в компетентностной модели выпускника технического вуза // Инновации в образовании. 2011. № 7. С. 4-16.

7. Ан А.Ф., Соколов В.М. Согласование курсов общей физики и математики в высшем техническом образовании // Инновации в образовании. 2012.  . С. 4-18.

8. Соколов В.М. Теоретические основы проектирования образовательных стандартов (общедидактический аспект): автореф. дис. … док. пед. наук. СПб: СПГУ, 1997. 36 с.

9. Черепанов В.С. Основы педагогической экспертизы: учеб. пособие. Ижевск: Изд-воИжГТУ, 2006. 124 с.