Формирование интеллектуальной компетентности будущих военных авиационных инженеров в процессе профессионально направленного изучения физики

Вдовиченко, Ольга Владимировна

Темы диссертаций по педагогике » Теория и методика обучения и воспитания (по областям и уровням образования)

автореферат и диссертация по педагогике 13.00.02 для написания научной статьи или работы на тему: Формирование интеллектуальной компетентности будущих военных авиационных инженеров в процессе профессионально направленного изучения физики

Автореферат

Автор научной работы: Вдовиченко, Ольга Владимировна
Ученая степень: кандидата педагогических наук
Место защиты: Ставрополь
Год защиты: 2014
Специальность ВАК РФ: 13.00.02

Диссертация

Автореферат диссертации по теме "Формирование интеллектуальной компетентности будущих военных авиационных инженеров в процессе профессионально направленного изучения физики"

На правах рукописи

Вдовиченко Ольга Владимировна

ФОРМИРОВАНИЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ КОМПЕТЕНТНОСТИ БУДУЩИХ ВОЕННЫХ АВИАЦИОННЫХ ИНЖЕНЕРОВ В ПРОЦЕССЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНО НАПРАВЛЕННОГО ИЗУЧЕНИЯ ФИЗИКИ

13.00.02 - теория и методика обучения и воспитания (физика)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

-г\"ж гт

Москва - 2014

005550288

Работа выполнена на кафедре общей физики института математики и естественных наук ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский государственный университет»

Научный руководитель: доктор педагогических наук, профессор

АГИБОВА ИРИНА МАРКОВНА

Официальные оппоненты:

МАСЛЕННИКОВА ЛЮДМИЛА ВАСИЛЬЕВНА,

доктор педагогических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарева», кафедра общенаучных дисциплин, профессор кафедры

АНДРЕЕНКО ЮРИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ,

кандидат педагогических наук, доцент, ФГАОУ ВПО «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСИС» (НИТУ «МИСИС»), кафедра физики, доцент кафедры

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный университет»

Защита состоится «15» сентября 2014 года в 15.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.154.05 при ФГБОУ ВПО «Московский педагогический государственный университет» по адресу: 119435, г. Москва, ул. М. Пироговская, д. 29, ауд. 49.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Московский педагогический государственный университет» по адресу: 119991, г. Москва, ул. М. Пироговская, д. 1 и на официальном сайте университета www.mpgu.edu.

Автореферат разослан «_»_2014 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

/у Прояненкова Лидия Алексеевна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Концепция инновационного развития Российской Федерации на период до 2020 года1 к числу высших приоритетов относит задачу развития отечественной науки и технологий.

В авиационной отрасли создаются уникальные технические системы, применяются передовые достижения науки, реализуются прорывные технологии. Перед военными вузами поставлена цель перехода к подготовке специалистов нового поколения, способных создавать, испытывать и обслуживать современную технику.

Авиационный инженер должен быть конкурентоспособным, высококвалифицированным специалистом: стремиться к достижению успеха; самосовершенствоваться в профессиональном плане; иметь сформированное научное мировоззрение; уметь применять полученные знания для решения практических инженерных задач; обладать творческим, критическим мышлением; обладать профессионально значимыми качествами; принимать эффективные решения в профессиональной области деятельности, особенно в экстремальных условиях; осознавать ответственность за результаты своей деятельности; быть профессионально мобильным.

Курс общей физики в инженерном авиационном вузе составляет научную базу, на которой строится общепрофессиональная и специальная подготовка будущих инженеров, формируется естественнонаучное мировоззрение, систематизируются представления о явлениях природы, физических законах.

В процессе изучения физики будущий инженер должен развить способности: применять понятийный аппарат, в том числе и в дальнейшей деятельности (формирование физических понятий как основы технических), выявлять физические процессы и явления, протекающие при применении авиационных боевых комплексов и влияющие на их работоспособность, применять физические знания для решения практических инженерных задач, быстро принимать эффективные решения в профессиональной деятельности; сформировать: базу образов физических и технических объектов (оперирование взаимосвязью физических понятий, законов, эффектов, явлений и технических элементов), логическое и техническое мышление. Вышесказанное коррелирует с требованиями ФГОС ВПО к результатам освоения основных образовательных программ выпускниками высших военных авиационных инженерных вузов: обладание развитым абстрактно-логическим мышлением, собственным компетентным мнением, способностью к принятию обоснованных решений в нестандартных условиях обстановки и организации их выполнения, самостоятельных действий в пределах предоставленных прав; способность использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования эффективности боевой авиационной техники на всех стадиях её жизненного цикла и т.д.

1 Стратегия инновационного развития Российской Федерации на период до 2020г. от 8 декабря 2011 г. № 2227-р. URL: http://rtpp.ni/ponal/sites/defaulb'files/innov-strateg2020,pdf

Анализ результатов анкетирования, тестирования, контрольных срезов, проведенных в рамках констатирующего педагогического эксперимента, показал, что у большинства курсантов (около 72%) не развита познавательная деятельность в области физики и техники, только 28% курсантов способны выявить физические эффекты, законы, явления, положенные в основу принципа действия авиационного прибора, всего 8 % испытуемых читают литературу об изобретении новой техники. Число курсантов, имеющих низкий и очень низкий уровень развития технического мышления (тест Беннета), составляет 47 % от числа испытуемых. Почти половина курсантов (49,2%) затрудняются в решении профессионально направленных физико-технических задач (вопросов). Полученные результаты констатирующего эксперимента подтверждают необходимость поиска путей, средств и методов развития мотивации, технического мышления курсантов, их способности применять свои знания для практической инженерной деятельности, рефлексии как компонентов интеллектуальной компетентности будущих инженеров.

Проблемы повышения качества подготовки по физике студентов технических вузов исследовались А.Е. Айзенцоном, Г.В. Ерофеевой, А.Б. Жмодяк, В.В. Ларионовым, И.А. Мамаевой, JI.B. Масленниковой, A.A. Червовой и др.

Ряд работ посвящен профессионально направленному обучению будущих инженеров при изучении физики (А.Е. Айзенцон, М.Г. Агеева, Н.М. Бауэр, Е.В. Дубае, Е.В. Дырнаева, JI.M. Коренкова, JI.B. Масленникова, Е.Г. Надолин-ская, Л.П. Скрипко, Л.А. Устинова, A.A. Червова и др.).

Н.В. Вознесенской, Т.Ю. Вьюновой, И.Л. Горбачевой, Г.В. Ерофеевой, H.A. Клещевой, В.В. Ларионовым, A.B. Смирновым, М.Е. Чекулаевой и другими исследователями изучено применение информационных и коммуникационных технологий в процессе изучения физики при подготовке студентов вузов к профессиональной деятельности.

Концепция модернизации российского образования с учетом запросов рынка труда ставит задачу повышения качества подготовки специалиста на основе внедрения компетентностного подхода к обучению во всех звеньях системы образования. Различные аспекты компетентностного подхода к обучению рассмотрены в работах В.И. Байденко, В.И. Безрукова, Э.Ф. Зеер, Дж. Равена, Г.К. Селевко, М.А. Холодной, A.B. Хуторского, B.C. Шишова, Б.Д. Эльконина и др.

Л.В. Васяк, В.В.Городецкий, H.A. Краевая, И.В. Овчинникова, С.Г. Там-биев и др. исследовали проблему формирования профессиональной компетентности будущих инженеров. Большинство авторов (И.Д. Белоновская, С.Г. Доб-ротворская, H.A. Краевая, С.Г. Тамбиев и др.) в состав профессиональной компетентности включает: общеинженерную, инженерную, техническую, исследовательскую, проектно-конструкторскую и другие компетентности/компетенции.

Ряд исследователей (В.П. Иванова, Э.Г. Гельфман, Г.И. Егорова, Г.П. Ла-нец, Н.В. Назаров, Е.Е. Полянская, Е.Ю. Савин, Е.Г. Марчук, О.Н. Ярыгин и др.) выделяют в структуре профессиональной/ключевой/базовой компетентно-

сти интеллектуальную компетентность. Соглашаясь с Я.ОкБег2, \V.Schneider3, Дж.Равен4, М.А.Холодной5, интеллектуальную компетентность будущих инженеров (ИКБИ),

мы понимаем как метаспособность, которая определяя меру освоения субъектом физики и техники, характеризуется особым типом организации физико-технических специфических знаний и эффективными стратегиями принятия решений в данной предметной области, особенно в экстремальных условиях.

Несмотря на значительный интерес большого числа исследователей к проблеме повышения качества знаний и формирования компетентностей будущих специалистов с использованием информационных технологий, исследования, посвященные формированию интеллектуальной компетентности будущих инженеров при профессионально направленном изучении физики, с применением информационных технологий нами не выявлены.

Результаты исследования процесса обучения физике и специальным дисциплинам в высшей школе, анкетирование обучающихся и преподавателей СВВАИУ(ВИ), ВУНЦ ВВС «ВВА», собственный опыт педагогической деятельности позволили выявить противоречия между:

- необходимостью формирования интеллектуальной компетентности будущих инженеров в процессе изучения физики и существующим классическим преподаванием курса физики в учреждениях высшего военного образования, недостаточно эффективно решающим эту проблему;

- необходимостью подготовки высококвалифицированного, компетентного специалиста (авиационного инженера) и отсутствием модели формирования интеллектуальной компетентности будущего инженера на занятиях по физике как компонента профессиональной компетентности будущих инженеров;

- потребностью в методике обучения физике, учитывающей специфику профессиональной деятельности и позволяющей формировать интеллектуальную компетентность будущего инженера и сложившейся методической системой обучения физике в вузах.

Актуальность проблемы, её теоретическая и практическая значимость, а также недостаточная научная разработанность обусловили выбор темы диссертационного исследования, проблема которого сформулирована следующим образом: каковы сущность и структура интеллектуальной компетентности будущих инженеров (ИКБИ); механизмы формирования ИКБИ в процессе профессионально направленного изучения физики с использованием информационных технологий, критерии и показатели сформированности ИКБИ.

Объект исследования - подготовка специалистов инженерного профиля в образовательных учреждениях высшего профессионального образования.

2 Glaser R. A research agenda for cognitive psychology and psychometrics//Amer. Psychologist. 1981. V.36 (9). P. 923-936.

"'Schneider W. Acquiring expertise: Determinants of exceptionals performance // Heller K.A. International

4 Равен Дж. Компетентность в современном обществе: выявление, развитие и реализация / Дж. Равен; пер. с англ. • М.: Когито-Центр, 2002.

! Холодная М.А. Психология интеллекта. Парадоксы исследования. - 2-е изд., перераб. и доп. - СПб.: Питер, 2002. - 272 с.

Предмет исследования - методика формирования интеллектуальной компетентности будущих военных авиационных инженеров при профессионально направленном изучении физики.

Цель исследования состоит в обосновании, разработке и реализации методики формирования интеллектуальной компетентности будущих инженеров в процессе профессионально направленного изучения физики с использованием информационных технологий.

Гипотеза исследования. Эффективность процесса формирования интеллектуальной компетентности будущих инженеров повысится, если методика ее формирования будет включать профессионально направленные физико-технических проблемные задачи с использованием ИКТ, выполнение лабораторных работ с элементами ЦОР, логических тестов на основе физических понятий; творческую внеаудиторную работу и тем самым направлена на активизацию познавательной деятельности курсантов, осуществление ими рефлексии собственной деятельности.

Критериями эффективности формирования ИКБИ являются:

- качество знаний по физике;

- активная познавательная деятельность в области физики и техники;

- владение физическим понятийным аппаратом на уровне связи физических и технических объектов;

- сформированность технического мышления;

- способность применять физические знания для решения практических инженерных задач;

- наличие достижений в научной деятельности и специальных дисциплинах;

- способность к оценке и корректировке своей деятельности.

В соответствии с целью, предметом и гипотезой исследования был поставлен для решения ряд задач.

1. Изучить состояние проблемы формирования ИКБИ будущих военных авиационных в процессе изучения физики.

2. Уточнить понятие интеллектуальной компетентности и выявить компоненты интеллектуальной компетентности будущих военных авиационных инженеров.

3. Разработать модель методики формирования интеллектуальной компетентности будущих военных авиационных инженеров в процессе профессионально направленного обучения физике с использованием информационных технологий, с учетом роста уровня сформированности ИКБИ.

4. Разработать и внедрить методику формирования интеллектуальной компетентности будущих военных авиационных инженеров в процессе профессионально направленного обучения физике с использованием информационных технологий.

5. Разработать критерии и показатели уровней сформированности интеллектуальной компетентности будущих военных авиационных инженеров в процес-

се профессионально направленного обучения физике с использованием информационных технологий.

6. Экспериментально проверить гипотезу исследования.

Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования: аналитико-синтетическое изучение философской, психолого-педагогической, методической литературы, диссертационных работ, научных публикаций и нормативных документов, посвященных проблеме исследования; наблюдение, интервьюирование, анкетирование, обобщение положительного опыта преподавания; моделирование учебного процесса, абстрагирование; педагогический эксперимент; обработка результатов педагогического эксперимента методами математической статистики; анализ и обобщение экспериментальной работы.

Теоретико-методологической базой исследования послужили: психолого-педагогические работы по теории деятельности (JI.C. Выготский, П.Я. Гальперин, В.В. Давыдов, С.Л. Рубинштейн, Н.Ф. Талызина и др.); основные положения компетентностного подхода (В.И. Байденко, Л.К. Гейхман, В. Гутмахер, Э.Ф. Зеер, И.А. Зимняя, Д. Мертенс, Б. Оскарсон, Дж. Равен, М.Н. Скаткин, Р. Уайт, A.B. Хуторской, С.Е. Шишов, Г.П. Щедровицкий, Б.Д. Эльконин и др.); личностно ориентированного (Е.В. Бондаревская, И.А. Зимняя, И.Б. Кото-ва, В.В. Сериков, E.H. Шиянов, И.С. Якиманская и др.) обучения; идеи проблемного (A.M. Матюшкин, М.И. Махмутов, В.А. Оконь, С.Л. Рубинштейн, Л.М. Фридман и др.) и контекстного (A.A. Вербицкий и др.) обучения; достижения и тенденции развития теории и методики обучения физике (А.Е. Айзен-цон, Г.А. Бордовский, A.B. Ельцов, Г.В. Ерофеева, В.А. Извозчиков, С.Е. Каме-нецкий, A.C. Кондратьев, И.Я. Ланина, В.В. Ларионов, И.А. Мамаева, Л.В. Масленникова, Н.С.Пурышева, A.B. Усова, Т.Н. Шамало и др.).

База экспериментального исследования - Ставропольское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт), Военный учебно-научный центр военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия» им. профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина.

Основные этапы исследования: Первый этап (2004-2005 гг.) - сбор ис-точниковой базы данных; разработка целей, задач и гипотезы исследования, выбор методик и составление плана исследования. Второй этап (2005-2011 гг.) - моделирование путей решения проблемы, разработка критериального аппарата и диагностики сформированности интеллектуальной компетентности будущих военных авиационных инженеров; разработка, проверка и уточнение в ходе педагогического эксперимента методики формирования интеллектуальной компетентности будущих военных авиационных инженеров профессионально направленным изучением физики с использованием информационных технологий. Третий этап (2012 г.) - анализ и систематизация экспериментальных данных, обобщение и оформление результатов исследования.

Общий объем проделанной работы. В ходе исследования было изучено и проанализировано более 250 литературных источников (докторских и кандидатских диссертаций, монографий, научных статей, учебников, учебных пособий и др.), проведены констатирующий и формирующий эксперименты, осуще-

ствлена обработка полученных результатов. В тестировании приняли участие 485 студентов, в анкетировании участвовало 23 преподавателя.

Научная новизна результатов исследования:

- обоснованы возможность и необходимость формирования интеллектуальной компетентности будущих военных авиационных инженеров с опорой на физико-технические специфические знания, позволяющие принимать эффективные решения в данной предметной области;

- выделены, формирующиеся в процессе изучения физики, мотивационно-ценностный, функционально-деятельностный, рефлексивно-оценочный компоненты ИКБИ, опирающиеся на понятие «интеллект», профессионально важные качества будущего военного авиационного инженера, рефлексию.

- разработана модель методики формирования ИКБИ, основанная на лич-ностно-деятельностном, контекстном подходах, включающая активные формы и методы обучения, ИКТ, учитывающая индивидуальные способности каждого курсанта, специфику будущей профессии, позволяющая активизировать познавательную деятельность и рефлексию;

- разработана методика формирования ИКБИ в процессе профессионально направленного обучения физике, позволяющая повысить качество знаний по физике, сформировать элементы технического мышления, логического мышления, приобрести способность применять полученные знания при решении профессиональных задач, в том числе с помощью ИКТ, самосовершенствоваться в учебной и научной деятельности, профессиональном плане;

- определены критерии сформированности ИКБИ, позволяющие осуществлять мониторинг состояния сформированности ИКБИ, своевременно корректировать развитие интеллектуальной компетентности и обеспечивать педагогическую поддержку обучающимся.

Теоретическая значимость определяется вкладом в теорию и методику обучения физике в высшей школе, в части формирования интеллектуальной компетентности будущих инженеров, и состоит в том, что

- внесен вклад в определение понятия «интеллектуальная компетентность будущих инженеров» в предметной области физики и техники;

- обоснованы значимость, возможность и целесообразность формирования интеллектуальной компетентности как основы профессиональной компетентности будущих инженеров на занятиях по физике, что способствует расширению научных представлений об изучаемом явлении и границ применимости полученных результатов;

- внесен вклад в определение содержания этапов формирования интеллектуальной компетентности будущих инженеров, что способствует повышению качества обучения по физике и специальным дисциплинам; развитию внутренней мотивации; активизации познавательной деятельности, развитию мышления, способности применять физические знания для решения практических инженерных задач, способности к саморазвитию и самосовершенствованию в учебной, научной и практической деятельности;

- внесен вклад в создание предпосылки для научного управления процессом

формирования интеллектуальной компетентности будущих инженеров через количественные характеристики этапов и уровней ее сформированности.

Практическая значимость исследования определяется разработкой и внедрением учебно-методического обеспечения процесса формирования интеллектуальной компетентности будущих военных авиационных инженеров на различных видах занятий по физике, включающего:

- методику формирования интеллектуальной компетентности будущих инженеров при профессионально направленном обучении физике с использованием информационных технологий; тематический план занятий для формирования ИКБИ; учебно-методические пособия: «ФИЗИКА. Лабораторный практикум. Части 1-1У. На основе компьютерной программы с элементами цифровых образовательных ресурсов»;

- комплекс профессионально направленных физико-технических проблемных задач трех уровней сложности, заданий, вопросов, логических тестов на основе физических понятий: «Исключение лишнего», «Простые аналогии», «Сложные аналогии», «Выделение существенных признаков» и методика его использования при профессионально направленном обучении физике с применением информационных технологий (специально разработанная компьютерная программа «Физический эффект» и приложения к ней фонда «Образов» физических объектов);

- диагностические материалы для определения показателей и уровней сформированности интеллектуальной компетентности будущих инженеров при обучении физике.

Достоверность и обоснованность исследования обеспечивалась теоретической и методологической непротиворечивостью исходных позиций, надежностью теоретических оснований, целостньш подходом к решению поставленной проблемы, логической структурой построения исследования, использованием комплекса методов теоретического и экспериментального уровней, адекватных объекту, цели и задачам исследования, соблюдением требований к технологии проведения педагогического эксперимента, длительностью проведения опытно-экспериментальной работы, достоверной значимостью результатов исследования.

На защиту выносятся:

1. «Интеллектуальная компетентность будущих инженеров» - это метаспо-собность, которая определяя меру освоения субъектом физики и техники, характеризуется особым типом организации физико-технических специфических знаний и эффективными стратегиями принятия решений в данной предметной области, особенно в экстремальных условиях.

Компонентами интеллектуальной компетентности будущих военных авиационных инженеров являются: мотивационно-ценностный (учебно-профессиональная мотивация, стремление к достижению успеха в области физики и технических дисциплин, потребность в самосовершенствовании, саморазвитии), функционально-деятельностный (познавательная способность, понятийный аппарат, техническое мышление, логическое мышление, профессиональная мобильность), рефлексивно-оценочный (осознание потребности в ин-

теллектуальной компетентности для будущей профессиональной деятельности, самоанализ, самооценка в учебной и научной деятельности, самореализация в учебной и научной деятельности).

2. Модель формирования ИКБИ основана на личностно-ориентированном, деятельностном, проблемном, контекстном подходах, активных формах и методах обучения, учитывает индивидуальные способности каждого курсанта, специфику будущей профессии, позволяет активизировать познавательную деятельность и рефлексию. Модель включает блоки аудиторной и внеаудиторной работы и отражает 3 этапа (начальный, обучающий, итоговый) формирования ИКБИ, учитывающие рост уровня ее сформированности и уменьшения роли преподавателя.

3. Методика формирования ИКБИ предполагает использование специально организованных учебных задач различной степени сложности и проблематики, направлена на развитие и саморазвитие обучающихся, их профессионально значимых качеств и индивидуально-психологических свойств (проблемные лекции, решение проблемных физико-технических профессионально направленных задач, самостоятельная работа курсантов, выполнение лабораторных работ с элементами ЦОР, учебно- и научно-исследовательская работа (УИР, НИР, ВНК и др.).

4. Диагностика сформированности ИКБИ должна носить комплексный характер и осуществляться на основе «Дневника саморазвития курсанта», включающего диагностическую карту, карту саморазвития курсанта, таблицу перспектив совершенствования ИКБИ. В этом случае она позволяет осуществлять мониторинг уровня сформированности ИКБИ, своевременно корректировать развитие интеллектуальной компетентности и обеспечивать оказание педагогической поддержки обучающимся.

Апробация результатов исследования осуществлялась в процессе их обсуждения на:

- Международных научно-практических и научно-методических конференциях (Москва (ЕврАзЭС), 2004, 2006, 2007, 2008; Ростов, 2007; Санкт-Петербург (ФССО), 2007, 2011; Кемерово, 2009; Рязань, 2009; Казахстан, 2012; Прага, 2012).

- Всероссийских научно-практических конференциях (Сызрань, 2006; Иркутск, 2007).

- межвузовских научно-практических конференциях (Москва, 2006; Ставрополь 2006; Челябинск, 2009).

- региональных совещаниях-семинарах (Сызрань, 2008).

Внедрение результатов исследования осуществлялось в процессе преподавания физики в Ставропольском высшем военном авиационном инженерном училище (военном институте), они также внедрены в учебный процесс Военного учебно-научного центра военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия» им. профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина.

Структура диссертации. Общий объем диссертационного исследования - 251 страница. Оно включает основной текст - 202 стр., список литературы 253 наименования, 15 приложений, 43 рисунка и 14 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы исследования, определены объект, предмет, цель, гипотеза, раскрыты теоретико-методологические основы и методы исследования, сформулированы задачи, научная новизна, теоретическая и практическая значимость исследования, представлены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Теоретические основы развития интеллектуальной компетентности будущих инженеров» критически проанализированы подходы к изучаемой проблеме, отраженные в научно-педагогической литературе. На основе анализа психолого-педагогической, методической, философской литературы, диссертационных исследований уточнено понятие интеллектуальной компетентности будущих инженеров, как метаспособности, которая, определяя меру освоения субъектом физики и техники, характеризуется особым типом организации физико-технических специфических знаний и эффективными стратегиями принятия решений в данной предметной области, особенно в экстремальных условиях. Будущие инженеры должны обладать не только знаниями в изучении дисциплин, но и надпредметными способностями к выполнению мыслительных операций, решению профессиональных задач, профессиональной мобильности, саморазвитию. Интеллектуальная компетентность представляет собой способность будущего специалиста добиваться достижения результата, базируясь на полученных знаниях и умениях, предвидеть инновации в профессии. Начиная с первого курса обучения в вузе, когда формируются основы профессионализма, необходимо воспитывать у обучающихся потребность к самообразованию через всю жизнь.

Опираясь на исследования А.Е. Айзенцона, Е.В. Дырнаевой, Л.В. Масленниковой, Е.Г. Надолинской, C.B. Хмелевской, А.А. Червовой и др. рассмотрены принципы профессионально направленного обучения, обоснована необходимость и определено понятие профессионально направленного обучения физике будущих инженеров. Профессионально направленное обучение физике - организация процесса обучения физике с учетом межпредметных связей, ориентированного на профессиональную деятельность будущих инженеров для целенаправленного и непрерывного формирования у обучающихся способности применения физических знаний при изучении специальных дисциплин и в профессиональной деятельности; направленного на развитие учебно-профессиональной мотивации, познавательной деятельности, физико-технического мышления, профессиональных компетентностей рефлексии, самосовершенствования.

Сформулированы цели профессионально направленного обучения физике будущих военных авиационных инженеров: формирование способности выявлять физические процессы и явления, протекающие при применении авиационных боевых комплексов и влияющие на их работоспособность; формирование фонда образов физических и технических объектов; расширение и углубление знаний будущих инженеров о практическом применении законов физики в авиационной технике; развитие способности приобретать научные знания путем личных поисков технической информации и активного интереса к накопле-

нию этих знаний; развитие способности находить решение профессионально направленных физико-технических проблемных задач; способность к применению в процессе обучения информационных технологий.

Анализ использования информационных технологий при обучении физике показал, что в основном это средство изучения и моделирования физических явлений и процессов, визуализации демонстраций (стандартные программы или различного рода электронные учебники с поэтапным контролем и самоконтролем знаний); умение (опыт) использования компьютерной техники в той или иной видах профессиональной деятельности. На наш взгляд перспективным направлением является использование информационных технологий как развивающего элемента обучения, формирования компетентностей, творческого, креативного мышления, направленного на рефлексию студента. Обоснована возможность и необходимость формирования интеллектуальной компетентности будущих инженеров в процессе профессионально направленного изучения физики с использованием информационных технологий.

Во второй главе «Методика формирования интеллектуальной компетентности будущих инженеров в процессе профессионально направленного изучения физики» на основе анализа психолого-педагогической, философской литературы, требований к личностным и профессионально значимым качествам индивида, собственного опыта преподавания, выявлены и обоснованы компоненты интеллектуальной компетентности будущих инженеров: моти-вационно-ценностный, функционально-деятельностный, рефлексивно-оценочный (таблица 1).

Модель формирования интеллектуальной компетентности будущих инженеров при профессионально направленном обучении физике (рисунок 1) разработана нами с учетом цели обучения; требований к специалисту со стороны стандарта высшего образования, Минобороны РФ (должностные обязанности), самой личности в социальном и профессиональном плане, а также педагогических подходов к обучению и компонентов ИКБИ. Модель ИКБИ представлена блоками аудиторной и внеаудиторной работы, каждый из которых содержит этапы (начальный, обучающий, итоговый) формирования уровня (низкий, средний, высокий) ИКБИ, с использованием информационных технологий и активных форм и методов обучения на лекциях, практических, лабораторных и внеаудиторных занятиях.

Методика формирования ИКБИ в нашем исследовании представляет собой совокупность специальных средств и методов обучения, направленных на развитие личности как инженера, способствующих активизации продуктивной познавательной деятельности, развитию внутренней мотивации, росту качества обучения (знаний), развитию мышления (анализ, выдвижение гипотез, богатство понятий, способность комбинировать, рассуждать, устанавливать логические связи, пространственного преобразования объектов и др.). Специально организованные учебные задачи различной степени сложности и проблематики направлены на развитие и саморазвитие обучающихся, их профессионально значимых качеств и индивидуально-психологических свойств: внимания, памяти, воображения, воли, когнитивного стиля, самооценки и т.д. Методика вклю-

чает различные виды активной деятельности обучающихся (проблемные лекции, решение проблемных физико-технических профессионально направленных задач, самостоятельная работа курсантов, выполнение лабораторных работ с элементами ЦОР, учебно- и научно-исследовательская работа (УИР, НИР, ВНК и др.). Решение познавательных проблемных ситуаций, практических или исследовательских задач побуждает к промысливанию, прослеживанию происхождения важнейших понятий, способов действия, как бы открытию их заново.

Таблица 1

Компоненты интеллектуальной компетентности будущих инженеров

Компоненты Состав Код

Мотивационно-ценностный Учебно-профессиональная мотивация М1

Стремление к достижению успеха в области физики и технических дисциплин М2

Потребность в самосовершенствовании, саморазвитии МЗ

Функционально-деятельностныи Познавательная способность (познание): Ф1

• проявление познавательных способностей как в области физики, так и будущей профессиональной деятельности Ф1.1

• наличие знаний о практическом применении законов физики в авиационной технике Ф1.2

• способность приобретать научные знания путем личных поисков технической информации и активного интереса к накоплению этих знаний Ф1.3

Понятийный аппарат (понимание): Ф2

• владение физическим понятийным аппаратом Ф2.1

• понимание и владение взаимосвязью физических и технических понятий Ф2.2

Техническое мышление: ФЗ

• сформированность технического мышления Ф3.1

• способность выявлять физические процессы и явления, протекающие при применении авиационных боевых комплексов и влияющих на их работоспособность Ф3.2

• способность применять физические знания для решения практических инженерных задач ФЗ.З

• оперирование базой образов и взаимосвязью физических и технических объектов Ф3.4

• способность проводить эксперимент с вероятностно-статистической обработкой результатов Ф3.5

Логическое мышление Ф4

• способность к применению логических приемов при оперировании физическими понятиями Ф4

Профессиональная мобильность Ф5

• наличие профессиональной мобильности в области физики и техники Ф5

Рефлексивно-оценочный Осознание потребности в интеллектуальной компетентности для будущей профессиональной деятельности Р1

Самоанализ, самооценка в учебной и научной деятельности Р2

Самореализация в учебной и научной деятельности РЗ

Поясним этапы формирования ИКБИ. На начальном этапе лекционные занятия включают в себя беседу о практическом применении физических

Результат:

Сформированная ИКБИ: повышение качества обучения по физике и специальным дисциплинам; развитие внутренней мотивации; активизация познавательной деятельности, развитие мышления, способность применять физические знания для решения практических инженерных задач, способность к саморазвитию и самосовершенствованию в учебной, научной и практической деятельности

а я

ю О

Диагностика сформированное™ ИКБИ £

Лекция с постановкой проблемного исследовательского задания

ПЗ: классическое обучение физике + решение физико-технических профессионально направленных задач II уровня сложности с использованием программы «Физический эффект». Решение логических тестов на основе физических понятий

ЛЗ: натурное выполнение лабораторных работ, обработка результатов эксперимента на компьютере, формулирование выводов + ответ на профессионально направленные карточки-задания

Лекция с постановкой проблемного вопроса

ПЗ: классическое обучение физике + решение физико-технических профессионально направленных задач I уровня сложности с использованием программы «Физический эффект». Решение логических тестов на основе физических понятий

ЛЗ: натурное выполнение лабораторных работ, обработка результатов эксперимента на компьютере, формулирование выводов, ответы на профессионально направленные вопросы самостоятельно

Лекция-беседа (мотивационная, о практическом применении законов физики в авиации)

ПЗ: классическое обучение физике + обучение работе с программой «Физический эффект». Обучение решению логических тестов на основе физических понятий.

ЛЗ: натурное выполнение лабораторных работ, обработка результатов эксперимента на компьютере, формулирование выводов, ответы на профессионально направленные вопросыс помощью преподавателя

Подходы:

Л ичностно-ориентиро ванный Деятельности ый Контекстный

Активные формы и методы обучения

-А-

Средства обучения

Формы обучения

Аудиторная работа

Внеаудиторная работа

N А

Формы организации деятельности на занятии

го:

Цель: формирование интеллектуальной компетентности будущих инженеров при обучении физике _О___

ФГОС впо

ПЗК, требования личности

ц-1

Рисунок 1. Модель методики формирования ИКБИ в процессе обучения физике

Требования Минобороны РФ

законов, эффектов, явлений в авиационной технике; при проведении практических занятий будущие инженеры обучались работе со специально разработанной компьютерной программой «Физический эффёкт» 6 и приложения к ней фонда «Образов», применяемой для решения профессионально направленных физико-технических проблемных задач. Так же будущие инженеры обучались решению логических тестов на основе физических понятий: «Исключение лишнего», «Простые аналогии», «Сложные аналогии», «Выделение существенных признаков». На лабораторных работах будущие инженеры выполняли эксперимент на натурной установке, расчеты проводили с помощью специально разработанной компьютерной программы с использованием цифровых образовательных ресурсов, учились отвечать вопросы, связанные с применением изучаемых явлений в авиации. На внеаудиторных занятиях будущие инженеры учились работе с научной, в том числе технической, литературой. Обсуждали практическое применение законов физики в авиации, составляли «Паспорт физического эффекта» с помощью преподавателя.

На обучающем этапе формирования ИКБИ лекции читались с постановкой проблемного вопроса. На практических занятиях будущие инженеры решали профессионально направленные физико-технические проблемные задачи первого уровня сложности с помощью компьютерной программы «Физический эффект» и приложения к ней фонда «Образов», логические тесты на основе физических понятий: «Исключение лишнего», «Простые аналогии», «Сложные аналогии», «Выделение существенных признаков». На лабораторных занятиях будущие инженеры выполняли эксперимент на натурной установке, расчеты проводили с помощью компьютерной программы с использованием цифровых образовательных ресурсов, самостоятельно отвечали на вопросы, связанные с применением изучаемых явлений в авиации. На внеаудиторных занятиях обучающиеся самостоятельно составляли «Паспорт физического эффекта».

На итоговом этапе лекционные занятия проводились с постановкой проблемного исследовательского задания. На практических занятиях будущие инженеры решали профессионально направленные физико-технические проблемные задачи второго уровня сложности с помощью компьютерной программы «Физический эффект», логические тесты на основе физических понятий: «Исключение лишнего», «Простые аналогии», «Сложные аналогии», «Выделение существенных признаков». На лабораторных занятиях обучающиеся в дополнение к основным заданиям отвечали на профессионально направленные карточки-задания. На внеаудиторных занятиях самостоятельно составляли «Паспорт физического эффекта» с презентацией и решали задачи III уровня сложности с помощью преподавателя.

Возможность формирования интеллектуальной компетентности будущих инженеров на различных видах занятий по теме «Явление электромагнитной индукции» представлена в таблице 2.

6Федоров С.О., Скроботова Т.В. и др. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2007611245 «Программа «Физический эффект». Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 23 марта 2007 г. Федеральной службой по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам.

Таблица 2

Формирование ИКБИ на занятиях по физике по теме _«Явление электромагнитной индукции» _

Виды учебных занятий Тема и учебные вопросы занятия Формируемые элементы ИКБИ

Лекция Проблемный вопрос. Для измерения каких характеристик и параметров полета самолета может быть использовано явление ЭМИ? М1,М2, МЗ, Ф1.1, Ф1.2, Ф1.3, Ф5, Р2, РЗ.

Практическое занятие Проблемная физико-техническая профессионально направленная задача. Необходимо определить частоту вращения вала винта или турбокомпрессора авиационного двигателя. На каком физическом явлении основана работа прибора. (Погрешность измерений 0,5 - 1%). Предложите решение. Ml, М2, МЗ, Ф1.1, Ф1.2, Ф2.1, Ф3.1, Ф3.2, ФЗ.З, Ф3.4, Ф3.5, Ф4, Ф5, Р1,Р2, РЗ.

Лабораторное занятие Карточка-задание. Проанализируйте принципиальную схему прибора (название не указывается) и объясните, какое физическое явление положено в основу его работы. Ml, М2, МЗ, Ф1.1, Ф2.1, Ф3.1, Ф3.2, ФЗ.З, Ф3.4, Ф3.5, Ф4, Ф5, РЗ.

Hwwimmn* 1 J0

* " -Г?) Яг!'- Ofl г— —

ЦПНИПШШИ 1 I 1-1 ф

>ММ> fc. J.4:-. ' *

Военно-научный кружок курсантов Составление «Паспорта физического явления» электромагнитной индукции по алгоритму. М2, МЗ, Р1, Р2, РЗ, Ф1.2, Ф1.3, Ф3.2, Ф5

Пример решения проблемной физико-технической профессионально направленной задачи.

Задача. Необходимо определить частоту вращения вала винта или турбокомпрессора авиационного двигателя. На каком физическом явлении основана работа прибора. (Погрешность измерений 0,5 - 1%). Предложите решение.

Решение задачи представляет собой следующие этапы, формирующие мыслительные операции:

1. Анализ: непосредственно (напрямую, механически) определить частоту вращения вала авиадвигателя мы не можем. Необходимо найти параметр, который может изменяться пропорционально скорости вращения вала.

2. Абстрагирование и конкретизация: при вращении вала изменяется угол поворота какого-либо чувствительного элемента и пропорционально может изменяться, например магнитный поток

£,= —— (BS COS cot) =>£■,= BSco sin cot. dt

3. Выделение физических параметров: частота вращения, магнитный поток.

Будущий инженер вводит физические параметры в компьютерную программу «Физический эффект, которая находит физическое явление.

4.Определение физического явления: электромагнитная индукция (какова бы ни была причина изменения потока магнитной индукции, охватываемого замкнутым проводящим контуром, возникающая в контуре э.д.с. пропор-

циональна скорости изменения магнитного потока в, =--— ), рисунок 2.

5. Нахождение технического решения: для нахождения технического решения будущий инженер сравнивает образы физического и технического объектов из фонда «Образов», выделяет существенные признаки и получает, что для измерения частоты вращения вала необходим прибор, называемый тахометром (рисунок 3).

6. Синтез: будущий инженер объединяет существенные признаки образов физического и технического объектов, принципа работы прибора, и получает, что такое понятие (физическое явление) - электромагнитная индукция для будущего авиационного инженера необходимо в практической деятельности как

основа для работы прибора - магнитного тахометра, где 1 - цилиндрический постоянный магнит; 2 - металлический колпачок из диамагнитного материала; 3 - ось колпачка; 4 - ось магнита, 5 - плоская спиральная пружина, противодействующая вращению колпачка.

Цилиндрический постоянный магнит 1 установлен с небольшим зазором внутрь металлического колпачка 2 из диамагнитного материала. Колпачок и магнит механически не связаны между собой, закреплены на осях 3 и 4, которые являются продолжением одна другой. Магнит может вращаться вместе с осью 4; повороту колпачка противодействует плоская спиральная пружина 5. При вращении магнита в цилиндрической части колпачка наводится э.д.с., величина которой прямо пропорциональна скорости вращения вала. Под влиянием наведенной э.д.с. в колпачке возникнут вихревые токи. Направление этих токов по закону Ленца таково, что они всегда противодействуют вызвавшей их причине. В результате взаимодействия вихревых токов с магнитным полем по-

с!Ф

Рисунок 2. Обра! физического объекта: демонстрация явления электромагнитной индукции

Рисунок 3. Образ технического объекта: схема устройства магнитного тахометра

стоянного магнита появится механическое усилие, которое стремится увлечь колпачок за вращающимся магнитом. Таким образом, при вращении магнита на колпачок будет действовать вращающий момент, величина которого прямо пропорциональна току, а следовательно и скорости вращения магнита. Итак, получается однозначная и линейная зависимость между углом поворота подвижной системы прибора (в данном случае колпачка) и скоростью вращения вала двигателя. Таким образом, образы физического и технического объектов не разделимы (существуют совместно).

Пути развития логического мышления в рамках нашего исследования:

- установление связей и отношений между физическими понятиями и выявление признаков физического понятия не связанных с остальными;

- анализ, абстрагирование, конкретизация, выявление и сравнение сходных и различных, общих и особенных признаков физических понятий;

- выявление причинно-следственных связей между физическими понятиями;

- выделение существенных признаков физических понятий.

Пример логического теста «Исключение лишнего» на основе физических понятий.

Задание: В каждой строке написано четыре или пять физических понятий, из которых три или четыре можно объединить в одну группу, дать ей название и записать его, а одно физическое понятие к этой группе не относится. Его нужно найти и выписать.

1. Магнитный поток, проводящий контур в постоянном магнитном поле, опыт Фарадея, линии магнитной индукции, рамка с током в переменном магнитном поле. (Понятия, относящиеся к закону ЭМИ; проводящий контур в постоянном магнитном поле).

2. Вращение рамки в магнитном поле, перемещение проводника в магнитном поле, переменное магнитное поле с рамкой, наличие тока в рамке. (Условия возникновения явления ЭМИ; наличие тока в рамке).

3. Трансформатор, реостат, амперметр, электродвигатель, электродинамический микрофон. (Приборы, в основу принципа действия которых положено явление ЭМИ; реостат).

А Ф

4. е, =£ = т + 1г = Шиъта, е1 = т\ Ф = 55соз«

(формулы, применяемые для расчета ЭМИ; е = 1К + /г).

Предложенная методика формирования интеллектуальной компетентности будущих инженеров способствует повышению качества обучения по физике и специальным дисциплинам, развитию профессиональной мотивации, познавательных способностей, технического мышления, способности применять физические знания для решения практических инженерных задач, самоанализа и самореализации в учебной и профессиональной деятельности.

В третьей главе «Экспериментальное исследование эффективности формирования интеллектуальной компетентности будущих инженеров при изучении физики» представлены результаты проведенного педагогического эксперимента. Эксперимент проводился на базе Ставропольского высше-

го военного авиационного инженерного училища (военный институт) в 2004 — 2009 гг. В связи с реорганизацией училища методика частично проверялась на базе Военного учебно-научного центра военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия» им. профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина в 2009 -2011гг.

Педагогический эксперимент проводился в три этапа, частично перекрывающих друг друга: 2004 - 2005 гг. - констатирующий эксперимент; 2005 -2007 гг. - поисковый эксперимент; 2007-2011 гг. — обучающий эксперимент и его контрольный этап. На разных этапах в педагогическом эксперименте приняли участие 23 преподавателя и 485 курсантов.

Для оценки результатов сформированности интеллектуальной компетентности будущих военных авиационных инженеров использовался «Дневник саморазвития курсанта», который разработан с учетом диагностических карт, карт саморазвития курсантов, опирается на показатели уровней сформированности ИКБИ, с учетом результатов серии контрольных срезов, анализа анкетирования, тестирования, работы на занятиях, участия в научной работе кафедры, а так же успехов в общеинженерных и специальных дисциплинах и научной деятельности.

Показателем выделенных уровней сформированности интеллектуальной компетентности будущих инженеров (низкий, средний, высокий) является степень самостоятельности выполнения разработанных вопросов, задач, заданий, тестов. О высоком уровне сформированности интеллектуальной компетентности будущих инженеров могут также свидетельствовать публикации статей в соавторстве с преподавателями в сборниках региональных и международных конференций, научных журналах, участие в создании интеллектуальной собственности (разработке патентов на изобретение), свидетельства (дипломы) олимпиад, конкурсов курсантских работ.

Результаты сформированности ИКБИ экспериментальной и контрольной групп в начале и конце эксперимента представлены на диаграммах (рисунки 7 — 9), в соответствии с кодами состава компонентов, обозначенных в таблице 1.

Рисунок 7. Мониторинг уровня сформированности мотивационно-ценностного компонента ИКБИ экспериментальной и контиольной гоупп 19

Анализ проведенных исследований позволил сделать вывод, что в результате обучения физике контрольной группы по классической методике уровень сформированности ИКБИ в ней вырос на 3% - 5% по сравнению с исходным. Уровень сформированности ИКБИ курсантов экспериментальной группы при обучении физике с использованием разработанной методики формирования ИКБИ, вырос в среднем до 17% - 20 %, что говорит об эффективности методики формирования интеллектуальной компетентности будущих военных авиационных инженеров в процессе профессионально направленного изучения физики. Для доказательства того, что разработанная методика создаст устойчивую мотивацию к развитию интеллектуальной компетентности будущих военных авиационных инженеров, использовался критерий Макнамары. Курсантам был задан вопрос: «Необходимо ли будущему военному авиационному инженеру обладать интеллектуальной компетентностью?». Результаты опроса экспериментальной и контрольной групп до и после проведения эксперимента, заносились в четырехпольные таблицы в соответствующие ячейки. Критическое зна-

Рисунок 8. Мониторинг уровня сформированности рефлексивно-оценочного компонента ИКБИ экспериментальной и контрольной групп

чение критерия для контрольной группы, соответствующее уровню значимости 5% равно М —0,025. Для уровня значимости 1% критическое значение критерия Макнамары равно Мкр = 0,005. Эмпирическое значение критерия Макнамары получилось равным Мэмп =0,254 .Эмпирическое значение критерия попало в зону незначимости, следовательно, на 5% уровне значимости можно сделать вывод о том, что для формирования мотивации к развитию ИКБИ необходимо применять разработанную методику (недостаточно изучать курс физики по классической методике).

Эмпирическое значение критерия Макнамары для экспериментальной группы получилось равным Мхчп = 12,56 . Критическое значение критерия,

80% - -

т о н х

го о

а >.

о ш Р о ш х £ с; о

60%

40%

20%

з О з о 3 о з О з о 3 о =1 о з о з о з О з о з о 3 о 3 о 3 о 3 о 3 о 3 о 3 о 3 о 3 о 3 о 3 о 3

си с си с со с со С ф с; со с а) с со с со с а) е со с со с; со с СО с ф с со ц <0 ц ф ц ф с ф с ф с ф с; ф с: ф

X го X го X го X ГО X го X го X го X го X го X го X го X ГО X го X го X го X го X го X го X го X го X го X го X го X

о X о X о X о X о X о X о X о X о X о X о X о X о X о X о X о X о X о X о X о X о X о X о X о

2 го ъ* го ^ го го ^ го ^ го м го го го м го го го ^ го го го го ^ го го ^ го го ^ го го го

ГО I I ГО ГО X X ГО ГО X X ГО ГО X X го го X X го ГО X X ГО ГО X X го 7) X ьг: X ГО ГО X X 7) ГО X У: X ГО ГО X X 7) ГО X ьг

Ф1.1 Ф1.2 Ф1.3 Ф2.1 Ф2.2 Ф3.1 Ф3.2 ФЗ.З Ф3.4 Ф3.5 Ф4 Ф5

□ высокий ■ средний

□ низкий

Состав функционально-деятельностного компонента

Рисунок 9. Мониторинг уровня сформированное™ функционально-деятельностного компонента ИКБИ экспериментальной и

контрольной групп

соответствующее уровню значимости 5% равно Мкр= 3,841, для 1% уровня значимости М =6,635.

Эмпирическое значение критерия попало в зону значимости, следовательно, на 5 % уровне значимости можно сделать вывод о том, что разработанная и примененная методика формирования интеллектуальной компетентности будущих военных авиационных инженеров профессионально направленным изучением физики с использованием информационных технологий (на примере подготовки инженеров) способствует созданию устойчивой мотивации к развитию ИКБИ.

Все это дает основания утверждать, что основные задачи исследования решены и его гипотеза доказана.

В заключении диссертационной работы приведены результаты исследования, сформулированы выводы, подтверждающие гипотезу, а также намечены перспективы поиска возможности формирования интеллектуальной компетентности будущих инженеров профессионально направленным изучением физики с использованием информационных технологий не авиационного профиля.

В приложении к диссертации представлены дополнительные материалы, не вошедшие в основной текст диссертации.

Основные результаты и выводы исследования:

1. На основе проведенного анализа состояния проблемы формирования интеллектуальной компетентности будущих военных авиационных инженеров обоснована возможность и необходимость ее формирования в процессе профессионально направленного изучения физики.

2. Уточнено понятие «интеллектуальная компетентность будущих инженеров»: в его определении отмечена специфика физико-технических знаний.

Выявлены компоненты интеллектуальной компетентности будущих инженеров: мотивационно-ценностный (учебно-профессиональная мотивация, стремление к достижению успеха в области физики и технических дисциплин, потребность в самосовершенствовании, саморазвитии), функционапьно-деятельностный (познавательная способность, понятийный аппарат, техническое мышление, логическое мышление, профессиональная мобильность), рефлексивно-оценочный (осознание потребности в интеллектуальной компетентности для будущей профессиональной деятельности, самоанализ, самооценка в учебной и научной деятельности, самореализация в учебной и научной деятельности).

3. Разработана модель формирования ИКБИ, представленная блоками аудиторной и внеаудиторной работы, содержащая этапы (начальный, обучающий, итоговый) формирования ИКБИ и учитывающая рост уровня сформированное™, уменьшение роли преподавателя при выполнении задач, заданий, тестов, как на аудиторных, так и внеаудиторных занятиях.

4. В соответствии с разработанной моделью предложена методика формирования ИКБИ с учетом личностно-деятельностного и контекстного подходов к обучению, использования активных методов обучения (проблемные лекции, анализ профессионально направленных ситуаций, решение физико-

технических профессионально-направленных проблемных задач с использованием ИКТ, выполнение лабораторных работ с элементами цифровых образовательных ресурсов, научно-исследовательская работа курсантов).

Разработан комплект физико-технических профессионально направленных проблемных задач трех уровней сложности и методика их решения с помощью компьютерной программы «Физический эффект» и ее приложения фонд «Образов». Разработаны логические тесты на основе физических понятий: «Исключение лишнего», «Простые аналогии», «Сложные аналогии», «Выделение существенных признаков» и методика их решения. Разработаны лабораторные работы с элементами цифровых образовательных ресурсов, профессионально направленными вопросами, заданиями к ним и методика их выполнения. Разработана методика составления «Паспорта физического объекта» с помощью информационно-коммуникационных технологий.

5. Выявлены критерии и показатели сформированности ИКБИ: устойчивый интерес к учебной и профессиональной деятельности; заинтересованность в достижении успеха в области физики и технических дисциплин, самостоятельном изучении научной литературы, физических и технических объектов; активная работа на занятиях, поиск и изучение информации, в том числе в сети Internet в области физики и будущей профессиональной деятельности; владение физическим понятийным аппаратом и взаимосвязью физических и технических понятий; уровень развития технического мышления; способность решать проблемные физико-технические профессионально направленные задачи; владение фондом образов физических и технических объектов; способность к принятию самостоятельных решений нестандартных ситуаций (профессионально направленные задачи, вопросы, тесты и т.д.); анализ своей деятельности, осознание себя военным инженером; достижения в научной деятельности (ВНК, НТК, НИР и др.) и специальных дисциплинах.

6. Проведенный педагогический эксперимент подтвердил выдвинутую гипотезу исследования о возможности повышения эффективности процесса формирования интеллектуальной компетентности будущих инженеров за счет включения профессионально направленных физико-технических проблемных задач с использованием ИКТ, выполнения лабораторных работ с элементами ЦОР, логических тестов на основе физических понятий, что способствует развитию устойчивой внутренней мотивации к изучению физики, специальных дисциплин, формированию ИКБИ, степени самостоятельности, формированию адекватной самооценки на всех этапах обучения.

Проведенное исследование не исчерпывает полностью рассматриваемой проблемы. Возможным направлением дальнейшей работы по формированию интеллектуальной компетентности будущих инженеров может быть разработка методических материалов для подготовки инженеров иных специальностей.

Основное содержание диссертационного исследования отражено

в 21 публикации, общим объемом 19,3 п.л. (авторских - 8,3 п.л.)

Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ:

1. Вдовиченко, О.В. Формирование интеллектуальной компетентности будущих военных авиационных инженеров в процессе обучения физике / О.В. Вдовиченко // Физическое образование в вузах. - 2010. - Т. 16, № 4.

- С. 93-102. (0,56 п.л.).

2. Вдовиченко, О.В. Формирование интеллектуальной компетентности будущих инженеров / О.В. Вдовиченко // Вестник университета. Государственный университет управления. — М. — 2011. — № 4. — С. 19-20. (0,25 п.л.).

3. Вдовиченко, О.В. Развитие интеллектуальной компетентности будущих военных авиационных инженеров на основе информационных технологий / О.В. Вдовиченко // Инновации в образовании. - 2012. - № 3 (март).

- С. 85-93. (0,56 пл.).

Учебно-методические пособия

4. Вдовиченко, О.В. ФИЗИКА. Лабораторный практикум. Часть 1. Механика и молекулярная физика : Учебно-методическое пособие. / В.А. Лошкарев, Ю.Г. Аргасцев, Л.Г.Берро, О.В. Вдовиченко. - Ставрополь: СВВАИУ (ВИ), 2005. - 66 с. (4,1 п.л., авторских - 25%).

5. Вдовиченко, О.В. ФИЗИКА. Лабораторный практикум. Часть И. Электричество и магнетизм : Учебно-методическое пособие. / В.А. Лошкарев, Л.Г.Берро, О.В. Вдовиченко. - Ставрополь: СВВАИУ (ВИ), 2005. - 56 с. (3,5 п.л., авторских 30%).

6. Вдовиченко, О.В. ФИЗИКА. Лабораторный практикум. Часть III. Колебания и волны : Учебно-методическое пособие. / В.А. Лошкарев, Е.И. Четвериков, О.В. Вдовиченко. - Ставрополь: СВВАИУ (ВИ), 2005. - 56 с. (3,5 п.л., авторских 30%).

7. Вдовиченко, О.В. ФИЗИКА. Лабораторный практикум. Часть IV. Основы квантовой физики, физика твердого тела и ядерная физика : Учебно-методическое пособие. / В.А. Лошкарев, Л.Г.Берро, О.В. Вдовиченко. -Ставрополь: СВВАИУ (ВИ), 2005. - 55 с. (3,5 п.л., авторских 30%).

Статьи в других изданиях

8. Вдовиченко, О.В. Эффективность формирования интеллектуальной компетентности будущих авиационных инженеров при профессионально направленном обучении физике / О.В. Вдовиченко // International scientific journal «Global Science Communications», Matters of International Scientific Internet Conférence: «Actual issues of innovation in science and éducation», Cranendonck, 7-12 March. - Cranendonck 2 5673 LA: EindhovenNETHERLANDS, 2012. - С 31-37. (0,44 п.л.).

9. Вдовиченко, О.В. Модель формирования интеллектуальной компетентности будущих военных авиационных инженеров при профессионально направленном обучении физике / О.В. Вдовиченко // Материали за 8-а международна практична конференция, «Найновите научни постижения». Том 13.

Педагогические науки, София, 17-15 март 2012. - София: «Бял ГРАД-БГ» ООД.-С. 35-40. (0,31 п.л.).

10. Вдовиченко, О.В. Комплексный подход к развитию интеллектуальной компетентности будущих военных авиационных инженеров в процессе обучения физике / О.В. Вдовиченко // X Международная научно-методическая конференция «Физическое образование: проблемы и перспективы развития», посвященная 110-летию факультета физики и информационных технологий [сборник материалов], МПГУ 27 февраля-3 марта 2011 г. - М.: МПГУ, Издатель Карпов Е.В., 2011. - С. 39-43. (0,25 п.л.).

11. Вдовиченко, О.В. Применение информационных технологий в курсе физики для развития интеллектуальной компетентности будущих военных авиационных инженеров / И.М. Агибова, О.В Вдовиченко // Физическое образование: проблемы и перспективы развития: материалы 9-й Междунар. науч.-метод. конф., МПГУ; РГУ им. С.А. Есенина, 1-4 марта 2010 г. - М., Рязань: Изд-во МПГУ; РГУ им. С.А. Есенина, 2010. - 4.2. - С. 148-151. (0,18 п.л., авторских 50%).

12.Вдовиченко, О.В., Развитие технического мышления для формирования интеллектуальных компонентов будущих военных инженеров / О.В. Вдовиченко, Т.В. Скроботова // Актуальные проблемы развития среднего и высшего образования/ [Текст] : IV межвузовский сборник научных трудов / под ред. A.B. Усовой, О.Р. Шеффер. - Челябинск: Изд-во ИИУМЦ «Образование», 2009. - С. 225-229. (0,3 п.л., авторских 75%).

13.Вдовиченко, О.В. Развитие интеллектуальной компетентности будущих военных инженеров при профессионально направленном обучении физике / О.В. Вдовиченко // Высшее профессиональное образование: традиции и инновации [Текст]: труды II Международной научно-методической конференции (Кемерово, 25 ноября 2009 г.). - Кемерово: Кузбассвузиздат, 2009. - С. 110-112. (0,18 п.л.).

14.Вдовиченко, О.В. Информационные технологии как средство развития профессионально значимых качеств / О.В. Вдовиченко, Т.В. Скроботова // Физика в военном вузе: материалы регионального совещания-семинара. (Сызрань, 21-23 мая 2008 г.) / под общ. ред. А.П. Пелевиной. - Сызрань: СВВАУЛ (ВИ), 2008. - С. 42-44. (0,19 п.л., авторских 50%).

15.Вдовиченко, О.В. Формирование мотивации обучения методом усиления профессиональной направленности изучения физики с применением информационных технологий / О.В. Вдовиченко, Т.В. Скроботова // Физика в системе современного образования (ФССО-07): Материалы девятой международной конференции, Санкт-Петербург, 4-8 июня 2007 г. Т.1, - СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И.Герцена, 2007. - С. 198-200. (0,2 п.л., авторских 50%).

16.Вдовиченко, О.В. Информационные технологии в профессионально направленном обучении физике в военном авиационном ВУЗе / О.В. Вдовиченко, Т.В. Скроботова, Л.Г. Берро // Тезисы докладов научно-методической школы-семинара по проблеме «Физика в системе инженерного образования стран ЕврАзЭС» и совещания заведующих кафедрами физики технических ВУЗов России, Москва, 25-27 июня 2007 г. / Под. ред. проф. Г.Г. Спирина. -

М.: ВВИА им проф. Н.Е. Жуковского, 2007. - С. 66-68. (0,2 п.л., авторских 50%).

17.Вдовиченко, О.В. Некоторые подходы к профессионально направленному изучению физики / О.В. Вдовиченко, Т.В. Скроботова // Тезисы докладов научно-методической школы-семинара по проблеме «Физика в системе инженерного образования стран ЕврАзЭС». Совещание заведующих кафедрами физики технических ВУЗов России, Москва, 26-28 июня 2006 г. - М. -Издательство «Авиаиздат», 2006 - С. 91-92. (0,2 п.л., авторских 50%).

18.Вдовиченко, О.В. Профессионально направленное обучение физике в военном авиационном ВУЗе / О.В. Вдовиченко, Т.В. Скроботова // Труды 5-й международной научно-практической Интернет-конференции «Преподаватель высшей школы в XXI веке». Сборник 5. - Часть 1. - Ростов н/Д: Рост. Гос. Ун-т путей сообщения, 2007. - С. 358-360. (0,2 п.л., авторских 50%).

19.Вдовиченко, О.В. Формирование мотивации изучения усилением межпредметных связей физики и специальных дисциплин военного инженерного училища / О.В. Вдовиченко, Т.В. Скроботова // Обучение физике и астрономии в контексте современных педагогических технологий. Сборник трудов ХП-ой Всероссийской научно-практической конференции преподавателей физики и астрономии школ, инновационных учебных заведений и ВУЗов. -Иркутск, 28-30 марта 2007. - Иркутск: ГОУ ВПО ИГПУ, 2007. - С.131-133. (0,25 п.л., авторских 50%).

20.Вдовиченко, О.В. Методика использования информационных технологий в физическом лабораторном практикуме / О.В. Вдовиченко, В.А. Лошкарев, Т.В. Скроботова // Основные проблемы совершенствования образовательного процесса высшей школы в современных условиях: материалы II Всероссийской научно-практической конференции, Сызрань, 18-19 мая 2006г./ под общ. редакцией канд. пед. наук М.А. Мигненко. - Сызрань: СВВАУЛ (ВИ). - С. 102-104. (0,2 п.л., авторских 50%).

21.Вдовиченко, О.В. Методика применения информационных технологий при решении задач по физике / О.В. Вдовиченко, Т.В. Скроботова // Актуальные проблемы вузов ВВС: Межвузовский сборник. - М.: МО РФ, 2006. - Вып. 21. - С. 18-20. (0,2 п.л., авторских 50%).

Заказ № 63-Р/06/2014 Подписано в печать 18.06.14 Тираж 100 экз. Усл. пл. 1,2

ООО "Цифровичок", г. Москва, Большой Чудов пер., д.5

тел. (495)649-83-30 [ Г^')) www.cfr.ru ; e-mail: zakpark@cfr.ru

Текст диссертации автор научной работы: кандидата педагогических наук, Вдовиченко, Ольга Владимировна, Ставрополь

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

04201460349 на правах рукописи

Вдовиченко Ольга Владимировна

13.00.02 - теория и методика обучения и воспитания (физика)

Диссертация на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

Научный руководитель

» V

доктор педагогических наук, профессор И. М. Агибова

Ставрополь - 2014

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.............................................................................. 3

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЗВИТИЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ КОМПЕТЕНТНОСТИ БУДУЩИХ ИНЖЕНЕРОВ............................................................................ 19

1.1. Компетентностный подход в обучении будущих инженеров.......... 19

1.2. Основные принципы профессионально направленного обучения физике будущих инженеров......................................................... 40

1.3. Информационные технологии в физическом образовании будущих инженеров.............................................................................. 57

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ФОРМИРОВАНИЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ КОМПЕТЕНТНОСТИ БУДУЩИХ ИНЖЕНЕРОВ В ПРОЦЕССЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНО

НАПРАВЛЕННОГО ИЗУЧЕНИЯ ФИЗИКИ................................... 72

2.1. Модель формирования интеллектуальной компетентности

будущих инженеров в процессе профессионально направленного

изучения физики....................................................................... 72

2.2 Этапы формирования интеллектуальной компетентности будущих инженеров при профессионально направленном обучении физике......... 99

2.3 Методика формирования интеллектуальной компетентности

будущих инженеров при профессионально направленном изучении 121

физики....................................................................................

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ КОМПЕТЕНТНОСТИ БУДУЩИХ ИНЖЕНЕРОВ ПРИ ИЗУЧЕНИИ

ФИЗИКИ................................................................................... 153

ЗАКЛЮЧЕНИЕ......................................................................... 176

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ........................................................... 180

ПРИЛОЖЕНИЯ........................................................................ 203

ВВЕДЕНИЕ

Концепция инновационного развития Российской Федерации на период до 2020 года к числу высших приоритетов относит задачу развития отечественной науки и технологий [210].

Основной проблемой системы образования является повышение качества подготовки будущих специалистов в соответствии с требованиями новых образовательных стандартов с учетом инновационных педагогических технологий. Целями обучения становятся воспитание компетентной, интеллектуально развитой, ответственной, технически и технологически грамотной личности. «Одной из важнейших задач профессионального образования является создание педагогических условий для развития креативных способностей и качеств творческой личности учащегося, необходимые для творческой деятельности, независимо от будущей профессии. Прежде всего, это способность критического осмысления производственной ситуации, технологии, технических средств, а так же способность анализа и синтеза, выявление недостатков и достоинств предметов, выдвижения гипотез. Системное мышление, понимание причинно-следственных связей, грамотное обоснование своих решений, способность видеть скрытые качества предмета, отличают творческого специалиста от так называемого исполнителя» [244, с. 504].

нальной области деятельности, особенно в экстремальных условиях; осознавать ответственность за результаты своей деятельности; быть профессионально мобильным.

обладание развитым абстрактно-логическим мышлением, собственным компе-~ тентным мнением, способностью к принятию обоснованных решений в нестандартных условиях обстановки и организации их выполнения, самостоятельных действий в пределах предоставленных прав; способность использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования эффективности боевой авиационной техники на всех стадиях её жизненного цикла и т.д.

Анализ результатов анкетирования, тестирования, контрольных срезов, проведенных в рамках констатирующего педагогического эксперимента, показал, что не участвуют в работе технических кружков и в выставках технического творчества 58 % курсантов. Имеют желание дальнейшего самостоятельного исследования изучаемого физического явления при чтении соответствующей лите-

ратуры 28 % курсантов; ищут способ изучить на опыте - 41 %; считают, что разобраться самостоятельно в физических явлениях не смогут - 18 % курсантов; не интересуются этим - 13 %. Только 8 % курсантов читают литературу об изобретениях новой техники, 27 % — научно-популярные и технические журналы. Если дома сломался простой бытовой прибор, то разбираются в его принципе действия, а затем приступают к ремонту 35 % испытуемых. У большинства курсантов (около 72 %) не развита познавательная деятельность в области физики и техники, только 28 % курсантов способны выявить физические эффекты, законы, явления, положенные в основу принципа действия авиационного прибора. Число курсантов, имеющих низкий и очень низкий уровень развития технического мышления (тест Беннета), составляет 47 % от числа испытуемых. Почти половина курсантов (49,2 %) затрудняются в решении профессионально направленных физико-технических задач (вопросов). Полученные результаты констатирующего эксперимента подтверждают необходимость поиска путей, средств и методов развития мотивации, технического мышления курсантов, их способности применять свои знания для практической инженерной деятельности, рефлексии как компонентов интеллектуальной компетентности будущих инженеров.

Проблемы повышения качества подготовки по физике студентов технических вузов исследовались А.Е. Айзенцоном, Г.В. Ерофеевой, А.Б. Жмодяк, В.В. Ларионовым, И.А. Мамаевой, Л.В. Масленниковой, A.A. Червовой и др.

Ряд работ посвящен профессионально направленному обучению будущих инженеров при изучении физики (А.Е. Айзенцон, М.Г. Агеева, Н.М. Бауэр, Е.В. Дубае, Е.В. Дырнаева, Л.М. Коренкова, Л.В. Масленникова, Е.Г. Надолин-ская, Л.П. Скрипко, Л.А. Устинова, A.A. Червова и др.).

JI.B. Васяк, В.В.Городецкий, H.A. Краевая, И.В. Овчинникова, С.Г. Тамбиев и др. исследовали проблему формирования профессиональной компетентности будущих инженеров. Большинство авторов (И.Д. Белоновская, С.Г. Добротвор-ская, H.A. Краевая, С.Г. Тамбиев и др.) в состав профессиональной компетентности включает: общеинженерную, инженерную, техническую, исследовательскую, проектно-конструкторскую и другие компетентности/компетенции.

Ряд исследователей (В.П. Иванова, Э.Г. Гельфман, Г.И. Егорова, Г.П. Ланец, Н.В. Назаров, Е.Е. Полянская, Е.Ю. Савин, Е.Г. Марчук, О.Н. Ярыгин и др.) выделяют в структуре профессиональной/ключевой/базовой компетентности интеллектуальную компетентность. Соглашаясь с R.Glaser [251], W.Schneider [252], Дж.Равен [185], М.А.Холодной [231], интеллектуальную компетентность будущих инженеров (ИКБИ), мы понимаем как метаспособность, которая, определяя меру освоения субъектом физики и техники, характеризуется особым типом организации физико-технических специфических знаний и эффективными стратегиями принятия решений в данной предметной области, особенно в экстремальных условиях.

В. Штерн [240] трактует интеллект как способность к мобилизации в изменяющихся жизненных условиях. Л. Полани [177] полагает, что интеллект есть форма получения нового знания. Д. Векслер [253] считает интеллект способностью человека к адекватному поведению, рациональному мышлению и взаимодействию с мировым пространством.

В толковом словаре русского языка- интеллект, -а, л/. Ум (в 1знач.), мыслительная способность, умственное начало у человека [166]. Лат.: intellego - познавать, узнавать, понимать, мыслить, intellegentia - понимание, рассудок, позна-

вательная сила, умение. Познание — творческий процесс получения и постоянного обновления знаний, необходимых человеку [173]. Под влиянием тех или иных потребностей человек начинает мыслить и в результате мыслительной деятельности формируются более глубокие познавательные потребности. Понятие - это отражение в сознании человека общих и существенных свойств предмета или явления [34]. Понятие - форма мышления, которая отображает единичное и особенное, являющееся одновременно и всеобщим [229]. Понимание - психологическое состояние, верное восприятие или интерпретация какого-либо события, явления, факта, принятое в определенном кругу [36]. Понятие является и формой мышления, и особым мыслительным действием. Мышление - способность постичь смысл и значение чего-либо и достигнутый благодаря этому результат [173].

Предмет исследования — методика формирования интеллектуальной компетентности будущих военных авиационных инженеров при профессионально направленном изучении физики.

Критериями эффективности формирования ИКБИ являются:

- качество знаний по физике;

- активная познавательная деятельность в области физики и техники;

- владение физическим понятийным аппаратом на уровне связи физических и технических объектов;

- сформированность технического мышления;

- способность применять физические знания для решения практических инженерных задач;

- наличие достижений в научной деятельности и специальных дисциплинах;

- способность к оценке и корректировке своей деятельности.

В соответствии с целью, предметом и гипотезой исследования был поставлен для решения ряд задач.

1. Изучить состояние проблемы формирования ИКБИ будущих военных авиационных в процессе изучения физики.

5. Разработать критерии и показатели уровней сформированности интеллектуальной компетентности будущих военных авиационных инженеров в процессе профессионально направленного обучения физике с использованием информационных технологий.

6. Экспериментально проверить гипотезу исследования.

публикаций и нормативных документов, посвященных проблеме исследования; наблюдение, интервьюирование, анкетирование, обобщение положительного опыта преподавания; моделирование учебного процесса, абстрагирование; педагогический эксперимент; обработка результатов педагогического эксперимента методами математической статистики; анализ и обобщение экспериментальной работы.

Теоретико-методологической базой исследования послужили: психолого-педагогические ра