Scientific journal

International Journal of Experimental Education

ISSN 2618–7159

ИФ РИНЦ = 0,425

Введение и цели исследования

В некоторых технических вузах (в том числе и ТПУ) преподается курс КСЕ студентам младших курсов. Целью изучения данного курса, как указывается в примерной программе дисциплины «Концепции современного естествознания» (ФГОС третьего поколения), является формирование «научного мировоззрения, осведомленности в вопросах, касающихся современной естественнонаучной картины мира, критического отношения к оккультизму, псевдонауке. Для достижения указанных целей курс КСЕ должен решать следующие задачи:

• формировать убежденность в диалектическом единстве и целостности мира, несмотря на внешнее многообразие его форм;

• давать представление об иерархической сложности мира, не позволяющей применить единый подход к его описанию одновременно на всех уровнях организации;

• знакомить с наиболее общими законами, концепциями, адекватно описывающими природные явления внутри каждого иерархического уровня, с историей и логикой развития естественных наук».

Для студентов младших курсов формируются потоки, в которых объединяются абитуриенты, поступившие в вуз из гуманитарных лицеев, общеобразовательных средних школ и школ с гуманитарным направлением. То есть, большинство студентов физику и химию в школе не изучают или изучают в малом объеме. В тоже время, в указанной программе включены темы: «Механическое описание динамики сплошных сред. Основные положения и выводы общей теории относительности (релятивистской теории тяготения)», которые не рассматриваются в курсе общей физики в техническом университете. Для изучения раздела «Квантовые представления в физике микромира» у студентов нет соответствующей базы. Для решения указанных проблем преподавателю приходится выстраивать курс с дополнительной информацией для усвоения этих тем.

Методика преподавания КСЕ для студентов гуманитарных направлений в техническом вузе

Данный курс в Национальном исследовательском Томском политехническом университете (ТПУ) представлен в виде лекций-презентаций, практических и лабораторных занятий на компьютерах. Известно, что запоминается только востребованная информация, поэтому каждая лекция сопровождается диагностическим контролем знаний студентов, который полезен не только студенту, но и преподавателю: становится известной информация, которую студенты не усвоили.

Разработано учебное пособие в соответствии с примерной программой дисциплины «Концепции современного естествознания» и существующей концепцией современного естествознания [2], получен гриф НМС Минобрнауки. Кроме того курс КСЕ представлен в Moodle. Как в учебном пособии [3], так и в Moodle, системно и динамично рассматривается история естествознания, включая современную картину мира и достижения естествознания.

Поскольку дополнительная информация требует увеличения аудиторной нагрузки, то для самостоятельно изучения несложных тем разработана интерактивная обучающая система [5]. Главное достоинство обучающей системы состоит в организации самостоятельной работы студентов, как во время проведения практических занятий, так и вне аудиторных занятий. Основная идея создания системы заключалась в том, чтобы сохранить достоинства традиционного практического занятия и максимально использовать возможности информационных технологий.

Программное обеспечение организует самостоятельную работу студента, преподавателю отводится роль консультанта [4]. Для учебно-методического обеспечения в структуре обучающей системы предусмотрена теоретическая часть, с одной стороны, содержащая исчерпывающие сведения для ответов на тестовые задания, с другой стороны – структурированная до необходимого минимума с выделением элементов знаний (окно «Теория»).

Благодаря структурному построению системы обучения на практическом занятии (теория в доступной форме с учетом подготовки студентов, тестовые задания по увеличению сложности, возможности вернуться к вопросу, если ответ для студента не очевиден и др.) имеется возможность самостоятельно изучать несложные для усвоения темы, либо знакомиться с дополнительной информацией (например, темы «Методология», «Вселенная», «Научный метод» и др.).

Программное обеспечение позволяет преподавателю получить исчерпывающие сведения об ответах студентов: неполный ответ, ошибочный ответ и т. д. Тестовые задания разработаны как открытого, так и закрытого типов, на соответствие, на упорядочение и т. д. Поскольку студент неоднократно обращается к теории, получает информацию о результатах, возникает нелинейная обратная связь, существенно увеличивающая уровень знаний.

Целью лабораторно-практических занятий является знакомство с научными методами моделирования и анализа на примере компьютерного моделирования линейных, нелинейных и бифуркационных процессов и контроль освоения содержания дисциплины путем применения компьютерных форм аттестационных педагогических измерительных материалов. Нелинейные процессы рассматриваются на моделях осцилляторов с одним и двумя положениями равновесия. Бифуркации и появление динамического хаоса представлены моделью изолированной популяции. Лабораторно-практические занятия разработаны как обучающие на компьютерах. Студенты выполняют задания практического задания самостоятельно, используя содержание компьютеризированного занятия: теорию, тестовые задания разного уровня сложности, задачи. В конце занятия студенту сообщается балл, полученный за выполнение. Студенты, выполняя задания лабораторных работ, проводят эксперимент, снимают необходимые данные. В отчете заполняют таблицы и строят графики. Отчет сдается на проверку преподавателю. Коллоквиумы и экзамен проводятся также на компьютерах.

Формированию компетенций студентов гуманитарных направлений и усилению мотивации к обучению способствует проведение учебно-научной студенческой конференции, которую можно рассматривать как одну из форм применения проектного метода. Студенты потока разбиваются на подгруппы по три – четыре человека в каждой подгруппе, выбирают руководителя, распределяют обязанности. В начале семестра студенты выбирают тему проекта из предложенного списка. Темы проектов учитывают гуманитарную направленность студентов, кроме того согласуются с тематикой курса и с современными требованиями представления и обработки информации. Разработаны методические указания к выполнению проектов и оформлению докладов. Регулярно проводятся консультации для студентов по проектам и оформлению докладов. При оформлении и подготовке докладов студенты используют следующие ресурсы: презентация PowerPoint, Ленты времени, Ментальные карты, интерактивные мультимедийные презентации и др. Студенты с большим интересом принимают участие в конференции; задают вопросы докладчикам, демонстрирующие высокую эрудицию по темам докладов; активно участвуют в дискуссии.

Приобретению навыков самостоятельной работы способствует то обстоятельство, что курс КСЕ, как уже указывалось, размещен в Moodle. Это позволяет студентам в полном объеме изучать теорию, готовиться к коллоквиумам и экзаменам не накануне, а в течение семестра.

Исследование результатов обучения

Проведенные исследования итоговых результатов знаний студентов различных гуманитарных направлений показал, что большинство студентов (качество – 88,45%) успешно справляются с заданиями. Кроме того, результаты показывают, что студенты, обучающиеся по направление «Экономика» (качество – 98,04%, табл. 1), справляются с заданиями более успешно, чем по направлению «Менеджмент» (качество – 83,66%). Самый низкий результат демонстрируют студенты направления «Управление персоналом» (качество – 66,67%, табл. 1).

Наши результаты хорошо согласуются со сведениями, полученными в [1]: «… самые престижные направления подготовки – это по-прежнему медицина и социально-экономические, там высокий средний балл». В технических вузах ключевой предмет – физика, в том числе и для изучения КСЕ. Как указывается в [1] «преподавание физики в школах – «так себе»».

Анализ результатов итоговой успеваемости студентов, обучающихся по различным направлениям, показал, что наиболее успешные результаты у студентов, обучающихся по направлению «Экономика», самая низкая успеваемость – у студентов, обучающихся по направлению «Управление персоналом» (рис. 1).

Отдельно отметим, что успеваемость студентов, обучающихся по одному направлению «Менеджмент», но в разных институтах (ИСГТ, ИПР), отличается. Наибольшее количество студентов получивших оценку «хорошо», обучаются в ИПР, а «отлично» – ИСГТ, но у студентов ИСГТ больше оценок «удовлетворительно», что согласуется с результатами конкурса (ИСГТ – 21,21, ИПР – 1,54, на договорной основе с полной оплатой стоимости обучения) (рис. 1).

На рисунке 2 представлены диаграммы успеваемости студентов разных направлений обучения за 2011/2012 и 2012/2013 учебные годы. Целенаправленная корректировка организации учебного процесса по КСЕ, применение информационных технологий (курс КСЕ размещен в Moodle, обучающая система для проведения практических и лабораторных занятий) позволяют перевести запоминание в понимание, проведение учебно-научной конференции усиливает мотивацию к обучению и все это в комплексе приводит к повышению качества обучения, о чем свидетельствуют диаграммы рис. 2. Увеличение качества обучения по направлениям: «Экономика» – 30% (рис. 2, а), «Управление персоналом» – 27% (рис. 2, б), «Менеджмент» ИСГТ – 23% (рис. 2, в), «Менеджмент» ИПР – 30% (рис. 2, г).