Фрагмент рабочей программы учебной дисциплины Б.2.Б.3 «физика» с использованием технологий формирования профессиональной компетентности будущих инженеров

В настоящей главе приводится фрагмент рабочей программы дисциплины «физика», особенностью которой является изложение способа использования технологий формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики. Применение системы формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе обучения физики реализуется за счет применения разработанных автором следующих педагогических технологий: интерактивно-коммуникационной, информационно-аналитической и проектной и продуктивной. Каждая из указанных педагогических технологий составляет совокупность из пяти методик формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики. Представленная ниже краткая характеристика и позволяет получить общие сведения о составе каждой из указанных технологий, об их методической направленности. Подробное содержание указанных технологий формирования профессиональной компетентности будущих инженеров приводится в монографии [94].

Интерактивно-коммуникационная технология формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики предполагает реализацию взаимодействия студентов в процессе подготовки и выполнения творческой профессионально-ориентированной индивидуальной и коллективной деятельности студентов по изучению физики, и включает в себя:

1) методику проведения на практическом занятии по физике профессионально ориентированной деловой игры («Предприятие автосервиса» для студентов направления подготовки 190600 – «Эксплуатация тран-спортно-технологических машин и комплексов») [73];

2) методику осуществления профессионально-ориентированного интерактивно-коммуникативного самоуправления на практическом занятии по физике [89];

3) методику формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе организации и проведения профессионально-ориентированных экскурсий с физико-техническим содержанием [96];

4) методику формирования профессиональной компетентности будущих инженеров с использованием коммуникативного взаимодействия студентов в физическом КВН [90];

5) методику изучения законов развития технических систем на итоговом практическом занятии по физике [76].

Информационно-аналитическая технология формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики предполагает реализацию профессионально-ориентированной деятельности с использованием статистических и инженерных методов обработки данных в Microsoft Excel, OpenOffice.org Calc, КОМПАС-3D, MATLAB, а так же в узкоспециализированных инженерных компьютерных программах, и включает в себя:

1) методику выполнения компьютеризированного анализа физико-технических данных о профессиональных объектах на практических занятиях по физике [72];

2) методику подготовки расчетно-графических заданий по физике с использованием компьютеризированных алгоритмов анализа физических характеристик инженерных объектов [88];

3) методику использования на практических занятиях профессиональных демоверсий инженерных компьютерных программ («МВК – Программный пакет для комплексных исследований автомобиля» для студентов направления подготовки 190600 – «Эксплуатация транспортно-техноло-гических машин и комплексов», «DVIGwT» – системы термогазодинамических расчетов энергетических установок произвольных схем – для студентов направления подготовки 140400 – Электроэнергетика и электротехника) [82, 91];

4) методику аналитико-графической обработки данных лабораторных работ по физике в программах Microsoft Excel, OpenOffice.org Calc, MATLAB, КОМПАС-3D [85, 93];

5) методику применения компьютеризированных статистических методов корреляционного и линейного регрессионного анализа и методов расчета физико-технических данных в Microsoft Excel [97].

Проектная технология формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики предусматривает выполнение творческой проектной деятельности физико-технического содержания и включает в себя:

1) методику создания и подготовки проекта усовершенствованного профессионального объекта или оборудования к участию в конкурах и выставках физико-технического творчества (на примере экспериментального образца тележки для перемещения автомобилей семейства ВАЗ без передней подвески, мотора Бедини, применяемого для зарядки аккумуляторных батарей) [83, 98];

2) методику создания и подготовки проекта усовершенствованного профессионального объекта или оборудования к публикации в научных изданиях (на примере автомобильной сигнализации с функцией блокировки двигателя с нестандартным методом подключения; системы автоматического управления отопителем автомобиля) [84];

3) методику создания 3D-моделей функционирования профессиональных объектов и синхронной анимации изменения физических параметров соответствующих физических процессов (на примере работы двигателя внутреннего сгорания) [92];

4) методику параметрического проектирования и расчета в Microsoft Excel, OpenOffice.org Calc, MATLAB электрической цепи на основе физического лабораторного оборудования «Измерение электрических сопротивлений мостиком Уитстона» [93];

5) методику подготовки студенческих выступлений с мультимедийными фрагментами лекций о применении изучаемых законов в профессиональных объектах и оборудовании (на примере применения конденсаторов в электрооборудовании автомобилей).

Продуктивная технология формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики заключается в выполнении эвристических индивидуальных заданий по созданию профессионально значимых продуктов, многие из которых ставятся и решаются студентами самостоятельно в процессе приобретения недостающих и экстериоризации имеющихся знаний по курсу физики и включает в себя:

1) методику руководства созданием лабораторного оборудования для исследования физических параметров объектов профессиональной деятельности инженеров (на примере стенда для исследования микропроцессорной системы управления вентильным двигателем) [100];

2) методику подготовки практического занятия по физике с оптимизацией списка задач разных типов и созданием шаблонов их решения в программном обеспечении для интерактивной доски [78];

3) методику организации физического эксперимента (на примере изучения физических свойств шарового электрического разряда, полученного с помощью сверхвысокочастотного излучения, и возможностей его применения в плазмотермическом синтезе материалов) [74];

4) методику руководства созданием действующей модели профессионального инженерного оборудования (на примере упрощенного станка с числовым программным управлением) [79];

5) методику руководства созданием демонстрационных установок и видео с подготовкой выступления студентов на лекционных занятиях по физике (на примере изучения эффекта Холла с использованием усовершенствованной микропроцессорной системы управления прерывателем-распределителем зажигания в автомобилях) [80].

В качестве примера приведем фрагменты рабочей программы учебной дисциплины Б.2.Б.3. «Физика» для направления подготовки 190600 – Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов», профиля подготовки «Автомобили и автомобильное хозяйство», Квалификация (степень) выпускника: бакалавр. Для других направлений профессиональной подготовки возможно создание рабочей программы по физике по приведенному образцу с учетом специфики квалификационных задач, решаемых будущим инженером в процессе трудовой деятельности.

Указанная рабочая программа предназначена для преподавания дисциплины базовой части математического и естественнонаучного цикла студентам очной и заочной формы обучения по направлению подготовки дипломированных специалистов: 190600 – «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов» в 1 и 2 семестрах. Рабочая программа составлена с учетом Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки 190600 – «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов» для квалификации (степени) «бакалавр», утвержденного приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 08.12.2009, а так же с учетом примерных программ дисциплины «Физика» для ГОС 3-го поколения от 08.04.2009, рекомендованных научно-методическим советом по физике Министерства образования и науки Российской Федерации для высших учебных заведений.

1. Цели и задачи освоения дисциплины

Цели освоения дисциплины: сохранение положительного опыта традиционного преподавания физики, обеспечение вариативности фундаментальной подготовки в целях формирования профессиональной компетентности будущих инженеров. Формирование диалектических представлений о законах природы, необходимых для решения научно-технических задач в теоретических и прикладных аспектах. Знакомство студентов с классическими и современными методами и результатами физических исследований.

Освоение курса физики имеет как гносеологическое (направленное на формирование научного мировоззрения и общекультурных компетенций), так и прикладное значение, связанное с формированием профессиональной компетентности будущих инженеров, способных применять положения фундаментальной физики, теоретические методы анализа, навыки экспериментального исследования в решении актуальных производственных задач и освоении новейших технологий. Студент должен изучить основные законы физики и физические явления, физические величины, способы и единицы их измерения, знать экспериментальную и прикладную основу применения физических знаний в технике и технологиях отрасли, соответствующей направлению профессиональной подготовки. Студент должен получить навыки функционально-деятельностных операций (в ходе учебно-практических действий и физического эксперимента с использованием лабораторного оборудования), имеющих профессиональное значение в деятельности инженера. А так же научиться методам физико-технического моделирования объектов и процессов профессиональной деятельности инженеров соответствующего направления подготовки.

Исходя из цели освоения дисциплины, можно сформулировать следующие задачи:

а) сформировать у студентов естественнонаучное мировоззрение и физическое мышление, необходимое для решения профессиональных задач, связанных с эксплуатацией и обеспечением работоспособности транспорта и транспортного оборудования;

б) обучить студентов основным физическими понятиями, законам и явлениям, приемам решения физических задач с профессиональным содержанием и методам физического исследования объектов профессиональной деятельности, необходимым для проведения маркетингового анализа потребности в сервисных услугах при эксплуатации транспортных средств;

в) ознакомить студентов с физическими принципами работы профессиональной аппаратуры, сформировать навыки использования фундаментальных законов в объяснении и усовершенствовании технологий, применяемых в профессиональной деятельности инженеров-автомобилистов;

д) сформировать у студентов умение выделять конкретное физическое содержание прикладных задач и лабораторного эксперимента по будущему направлению профессиональной подготовки бакалавра, необходимое для обеспечения инженерной деятельности на автотранспортных предприятиях, станциях технического обслуживания, авторемонтных предприятиях, ремонтных мастерских, дилерских предприятиях, конструкторских и проектно-технологических организациях, исследовательских центрах.

2. Место дисциплины в структуре ООП ВПО

Дисциплина «Физика» входит в математический и естественнонаучный цикл, который составляет единый блок и изучается на начальной стадии основных образовательных программ (ООП) ВПО и требует последовательного ознакомления студентов с различными разделами дисциплины. Для успешного усвоения курса физики необходимо знание основных разделов:

а) высшей математики: производная и дифференциал от функции одной или нескольких переменных, определённый и неопределённый интеграл; решение дифференциальных уравнений первого и второго порядков; скалярное и векторное произведение векторов; понятие градиента, дивергенции, ротора, оператора Лапласа, потока и циркуляции векторного поля;

б) информатики: вычисление значений алгебраических, логарифмических и тригонометрических выражений на калькуляторе; быть уверенным пользователем ПК, уметь работать в таких программах как Microsoft Word, Microsoft Exсel, или OpenOffice.org Writer, OpenOffice.org Calc.

Вместе с тем, знания, умения и навыки, приобретённые при изучении физики, используются при изучении курсов «механика», «теоретическая механика», «сопротивление материалов», «общая электротехника и электроника», «основы гидравлики и гидропривода», «теория механизмов и машин», «автомобили», «детали машин и основы конструирования», «теплотехника», «автомобильные двигатели», «гидравлические и пневматические системы», «эксплуатационные материалы», «техническая эксплуатация автомобилей», «электроника и электрооборудование транспортных и транспортно-технологических машин», «технология автомобильного производства», «ремонт автомобилей и их составных частей», «основы проектирования и эксплуатации технологического оборудования», «типовые технологии технической эксплуатации автомобилей», «электронные системы управления автомобилем», «Электроника и электрооборудование транспортных и транспортно-технологических машин».

3. Требования к результатам освоения содержания дисциплины

Согласно ФГОС ВПО изучение дисциплины направлено на формирование следующих компетенций по данному направлению подготовки:

а) общекультурных: ОК-1, ОК-3, ОК-8, ОК-10, ОК-11, ОК-12, ОК-13, ОК-13, ОК-17.

б) профессиональных, приведенных в Таблице 2.1.1.

Таблица 2.1.1.