автореферат и диссертация по педагогике 13.00.02 для написания научной статьи или работы на тему: Развитие методологических умений будущих инженеров на основе физического вычислительного эксперимента

Автореферат диссертации по теме "Развитие методологических умений будущих инженеров на основе физического вычислительного эксперимента"

На правах рукописи

Л

су*

ЗАЯЦ Марина Леонидовна

РАЗВИТИЕ МЕТОДОЛОГИЧЕСКИХ УМЕНИЙ БУДУЩИХ ИНЖЕНЕРОВ НА ОСНОВЕ ФИЗИЧЕСКОГО ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА

13.00.02 -Теория и методика обучения и воспитания (физика, уровень профессионального образования)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

1 4 ДВГ 2014

Екатеринбург - 2014

005551749

005551749

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Нижнетагильская государственная социально-педагогическая академия»

Научный руководитель:

доктор педагогических наук, доцент Попов Семен Евгеньевич

Официальные оппоненты:

Даммер Мапана Дмитриевна,

доктор педагогических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Челябинский государственный педагогический университет»,

профессор кафедры физики и методики обучения физике

Кощеева Елена Сергеевна,

кандидат педагогических наук, доцеот,

ФГБОУ ВПО «Уральский государственный педагогический

университет»,

доцент кафедры физики и математического моделирования

Ведущая организация:

ФГБОУ ВПО «Петрозаводский государственный университет»

Защита состоится « 10 » октября 2014 г. в 17.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.283.04 на базе ФГБОУ ВПО «Уральский государственный педагогический университет» по адресу: 620075, г. Екатеринбург, ул. К. Либкнехта, 9а, ауд. I.

С диссертацией можно ознакомиться в диссертационном зале информационно-интеллектуального центра - научной библиотеке ФГБОУ ВПО «Уральский государственный педагогический университет» и на сайте http://science.uspu.ru.

Автореферат разослан *» июля 2014 г.

Ученый секретарь

Усольцев Александр Петрович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Модернизация различных отраслей экономики приводит к повышению требований к выпускникам технических вузов. Перед высшей технической школой стоит задача подготовки специалистов, способных самостоятельно ставить и решать практические задачи в широком контексте профессиональных ситуаций, готовых к саморазвитию и самореализации в сфере своей профессиональной деятельности.

Для достижения новых целей в процессе профессиональной подготовки необходимо вооружить студентов методами и современными средствами познания. Методологическая компонента обучения является фундаментальной и способствует совершенствованию знаний и умений в процессе учебно-познавательной и профессиональной деятельности. Необходимость методологической составляющей при подготовке будущих инженеров, обучающихся по специальностям «Подвижной состав железных дорог» и «Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей», отражена во ФГОС ВПО в формулировках компетенций, в частности, «уметь применять методы математического моделирования, теоретического и экспериментального исследования», «уметь выдвигать гипотезы, строить математические модели технических объектов и процессов, определять границы их применимости», «уметь приобретать новые естественнонаучные знания с помощью современных информационных технологий» и др.

Общенаучная и дидактическая значимость методологической компоненты обучения, необходимость включения соответствующих знаний в содержание образования рассмотрены в работах С. В. Бубликова, Л. Я. Зориной, И.Я.Лернера, Р. В. Майера, А. М. Новикова, В. Г. Разумовского, К Ф. Талызиной, А. В. Усовой, Н. В. Шароновой и др. Авторы подчеркивают, что методология научного познания включает знания об организации деятельности, а организация любой деятельности невозможна без знания ее принципов.

В настоящем исследовании под методологическими умениями будем понимать умения организовывать самостоятельную познавательную деятельность и умения применять методы познания для решения практических задач.

Широким арсеналом средств, позволяющих формировать методологические знания и умения, обладает физика. В процессе обучения физике студенш усваивают знания о методах эмпирического и теоретического познания, натравленных на осуществление практической деятельности. Эти знания служат информационной основой методологических умений. В то же время, как показывает практика, традиционно формируемых в физике знаний и умений оказывается недостаточно, поскольку объектами исследования в профессиональной деятельности инженеров путей сообщения являются сложные технические системы, в частности, узлы подвижного состава, механизмы и т. д. Их математические модели имеют вид нелинейных уравнений, решение которых аналитическими методами залруднено либо невозможно. Поэтому мощным современным средством исследования технических систем любой сложности становится вычислительный эксперимент.

Вопросам использования в процессе обучения физике математического моделирования и вычислительного эксперимента посвящены работы Е. И. Бушкова, А. С. Кондратьева, В. В. Лаптева, М. В. Ларионова, Р.В.Майера, С.Е.Попова, О. Г. Ревинской, М. И. Сгаровикова, А. И. Ходановича и до. В работах Е И. Бутикова, М. В. Ларионова, О. Г. Ревинской и др. обсуждался вопрос использования в процессе обучения физике готовых моделирующих программ. В ряде других работ (О. А. Арюкова, Ю. Р. Мухина и др.) исследовался вопрос об использовании математического моделирования и вычислительного эксперимента с цепью повышения качества подготовки по физике в вузе. В то же время методический аспект формирования методологических умений у будущих инженеров путей сообщения в процессе обучения физике средствами вычислительного экспериме(гга не рассматривался.

Анализ научно-методической литературы, педагогической практики позволяет сделать вывод о наличии следующих противоречий:

- на социально-педагогическом уровне - между требованиями, предъявляемыми обществом к инженеру путей сообщения, который должен обладать методологическими умениями для решения профессиональных задач, саморазвития и самореализации в сфере своей профессиональной деятельности, и недостаточной ориентацией образовательного процесса в техническом вузе на реализацию этих требований;

- на научно-педагогическом уровне - между возможностями вычислительного эксперимента для развития методологических умений будущих инженеров и недостаточной разработанностью в педагогической теории содержательно-процессуальных условий их формирования;

- на научно-методическом уровне - между возможностями физического вычислительного эксперимента для развития методологических умений студентов и недостаточной разработанностью методики его применения в процессе обучения физике инженеров путей сообщения.

Необходимость разрешения перечисленных противоречий обусловливает актуальность настоящего исследования и определяет его проблему: как должен бьпь организован процесс обучения физике будущих инженеров путей сообщения, чтобы он обеспечивал развитие методологических умений?

Актуальность, недостаточная теоретическая и методическая разработанность сформулированной проблемы обусловили выбор темы диссертационного исследования - «Развитие методологических умений будущих инженеров на основе физического вычислительного эксперимента».

Объект исследования - процесс обучения физике будущих инженеров путей сообщения.

Предмет исследования - развитие методологических умений студентов технических специальностей университета путей сообщения при обучении физике.

Цель исследования состоит в разработке и теоретическом обосновании методики обучения физике будущих инженеров путей сообщения, реализация которой обеспечит успешное развитие методологических умений.

Гипотеза исследования: формирование методологических умений у будущих инженеров путей сообщения в процессе обучения физике будет результативным, если:

- в содержание обучения физике будут включены методологические основания и технология физического вычислительного эксперимента, профессионально-направленные задачи, решаемые средствами вычислительного эксперимента;

- приоритетными методами обучения будут выступать методы организации индивидуальной исследовательской деятельности студентов.

В соответствии с целью и гипотезой были поставлены следующие задачи.

1. Проанализировать психолого-педагогическую, научно-методическую литературу по развитию методологических умений студентов и выявить состояние проблемы использования физического вычислительного эксперимента для формирования методологических умений будущих инженеров путей сообщения.

2. Разработать структурно-функциональную модель развития методологических умений студентов на основе физического вычислительного эксперимента, включающую мотивационно-целевой, содержательный, технологический, контрольно-оценочный компоненты.

3. На основе построенной модели разработать методику развития методологических умений будущих инженеров путей сообщения при обучении физике с использованием вычислительного эксперимента посредством организации индивидуальной исследовательской деятельности студентов.

4. Разработать диагностический инструментарий проверки результативности методики развития методологических умений студентов при обучении физике на основе вычислительного эксперимента.

5. Осуществить экспериментальную проверку результативности применения разработанной методики обучения физике в техническом вузе.

Теореппсо-мегодологической базой исследования послужили психалого-педагогические работы по теории деятельности (П. Я. Гальперин, А. Н. Леонтьев), основные положения компетенгностного подхода (В. И. Байденко, Э. Ф. Зеер, И. А. Зимняя, А. П. Тряпицына, А. В. Хуторской), достижения и тенденции развития теории и методики обучения физике (С.В.Бубликов, С.Е.Каменец-кий, Н. С. Пурышева, А.В.Усова, Т.Н.Шамало, Н.В.Шаронова), достижения в области математического моделирования и вычислительного эксперимента (Е. И. Бутиков, X. Гулд, А. С. Кондратьев, Р. В. Майер, А. В. Могилев, Е. В. Оспен-никова, Н. И. Пак, Я. Тобочник, Е К. Хеннер, А. И. Ходанович).

Для решения поставленных задач были использованы следующие методы исследования: теоретический анализ нормативных документов, философской, психолого-педагогической, методической литературы, диссертационных работ, научных публикаций, посвященных проблеме исследования; наблюдение, анкетирование, обобщение положительного опыта преподавания, метод экспертных оценок, тестирование студентов; опытно-поисковая работа, обработка результатов опытно-поисковой работы методами математической статистики; анализ и интерпретация полученных данных.

Научная новизна результатов исследования.

1. В отличие от работ Ю. Р. Мухиной (в которой вычислительный эксперимент предлагалось использовать в качестве средства активизации учебно-познавательной

деятельности), М. В. Ларионова (где исследовалась проблема формирования экспериментальных умений как компонента информационной компетенции курсантов военного вуза) в настоящем исследовании обосновывается возможность использования вычислительного эксперимента в качестве современного средства развития методологических умений будущих инженеров путей сообщения.

2. Выявлен комплекс педагогических условий развития методологических умений студентов средствами физического вычислительного эксперимента: включение в содержание обучения методологических основ и технологии вычислительного эксперимента, реализация основного содержания через систему исследовательских проектов, включающую проекты профессиональной направленности, обязательное прохождение всех этапов технологии вычислительного эксперимента, увеличение доли самостоятельности в процессе реализации системы исследовательских проектов.

3. Разработана методика обучения физике, отличительными особенностями которой являются:

- направленность на усвоение методологических основ и технологии физического вычислительного эксперимента;

- ориентация на применение методологических умений для решения профессионально-направленных задач средствами вычислительного эксперимента.

Теоретическая значимость исследования заключается в следующем:

- обоснованы содержательно-процессуальные условия развития методологических умений будущих инженеров путей сообщения средствами физического вычислительного эксперимента — включение в содержание обучения методологических основ и технологии физического вычислительного эксперимента, профессионально-направленных задач; организация индивидуальной исследовательской деятельности студентов с обязательным прохождением всех этапов технологии вычислительного эксперимента;

- разработана структурно-функциональная модель развития методологических умений будущих инженеров путей сообщения средствами физического вычислительного эксперимента, включающая в себя мотивационно-целевой, содержательный, технологический, контрольно-оценочный компоненты;

- определены принципы отбора содержания обучения физике, направленного на развитие методологических умений у будущих инженеров путей сообщения средствами вычислительного эксперимента — целостности, технологической полноты, пропедевтической направленности, дифференциации предметного содержания, иерархии упрощенных моделей.

Практическая значимость исследования состоит в том, что теоретические результаты доведены до уровня практического применения, разработаны и внедрены в учебный процесс:

- учебно-методический комплекс по дисциплине «Физический вычислительный эксперимент» для будущих инженеров путей сообщения, содержащий учебную программу, лекционный материал, тематику и описание работ лабораторного практикума, список рекомендованной литературы;

- учебно-методическое пособие «Введение в МаЛсаё», предназначенное для подготовки студентов к проведению вычислительного эксперимента;

- учебно-методическое пособие «Введение в компьютерное моделирование» (в 2-х частях), являющееся методическим обеспечением обучения физике на основе вычислительного эксперимента;

- система профессионально-направленных заданий для организации исследовательской деятельности студентов при обучении физике средствами физического вычислительного эксперимента.

Достоверность и обоснованность научных результатов и выводов обеспечиваются теоретической обоснованностью исходных положений с опорой на фундаментальные работы в области педагогики, теории и методики обучения физике в вузе и дополняющей друг друга совокупностью методов исследования, адекватных поставленным задачам, и подтверждаются результатами проведенного педагогического эксперимента.

Апробация н внедрение результатов исследования осуществлялись в филиале Уральского государственного университета путей сообщения (УрГУПС) в г. Нижнем Тагиле. Ход исследования, его основные положения и результаты докладывались на Международной научно-технической конференции («Наука, инновации и образование: актуальные проблемы развитая транспортного комплекса России», г. Екатеринбург, 2006 г.); на международных научно-практических конференциях («Проблемы качества образования в современном обществе», «Психология и педагогика современного образования в России», г.Пенза, 2008г.; «Педагогические системы развили творчества», г. Екатеринбург, 2008 г.; «Системы проектирования, моделирования, подготовки производства и управление проектами САБ/САМ/САЕ/РОМ», г. Пенза, 2009 г.; «Реализация национальной образовательной инициативы «Наша новая школа» в процессе обучения физике, информантке, математике», г. Екатеринбург, 2010, 2011г.; «Физика в системе современного образования (ФССО-11)», г. Волгоград, 2011 г.; «Вопросы образования и науки: теоретический и методический аспекты», г. Тамбов, 2012 г.; «Подготовка молодежи к инновационной деятельности в процессе обучения физике, математике, информатике», г. Екатеринбург, 2013 г.); на всероссийских научно-пракпиеских конференциях («Учебный физический эксперимент: Актуальные проблемы. Современные решения» г. Глазов, 2008,2009,2010 г.; «Техническое творчество как средство развитая конкурентоспособности и повышения качества инженерной деятельности», Нижний Талш, 2009,2010,2011 г.); на региональных научно-практических конференциях («Актуальные проблемы обучения физике», Нижний Тагил, 2009, 2010 г.; «Актуальные проблемы физико-математического образования в школе и вузе», Нижний Тагил, 2011 г.).

Основные положения исследования отражены в 19 публикациях, в том числе три - в журналах, рекомендуемых ВАК МОиН РФ, и в 3 учебно-методаческих пособиях.

Лоппса и этапы исследования. Исследование проводилось в три этапа в период с 2006 по 2014 гг.

На первом этапе (2006-2008 гг.) был проведен анализ нормативных документов, программ и стандартов для технических специальностей железнодорож-

нога вуза, а также педагогической и методической литературы с целью констатации факта наличия проблемы, связанной с необходимостью развития методологических умений на основе физического вычислительного эксперимента у студентов технических специальностей железнодорожного вуза.

На втором этапе (2009-2010 гг.) осуществлялись проверка и уточнение рабочей гипотезы, цели, задач исследования, разрабатывались модель и методика обучения физике с использованием математического моделирования и вычислительного эксперимента.

На третьем этапе (2011-2014 гг.) проводился формирующий эксперимент, направленный на использование разработанной методики в учебном процессе, проводилась оценка и корректировка разработанной методики, осуществлялся комплексный анализ педагогического эксперимента, формулирование выводов исследования и оформление текста диссертации.

На защиту выносятся следующие положения.

1. Подготовка будущих инженеров путей сообщения к решению профессиональных задач, к саморазвигаю и самореализации в сфере профессиональной деятельности требует формирования у студентов умений осуществлял, исследования с использованием современной вычислительной техники и умений организовывать самостоятельную учебно-познавательную и исследовательскую деятельность с помощью компьютера.

2. Соответствующие методологические умения, вносящие вклад в методологическую составляющую профессиональной подготовки будущих инженеров, возможно и целесообразно формировать в процессе обучения физике на основе использования технологии вычислительного эксперимента, включающей в себя как этапы, направленные на построение моделей исследуемых объектов, так и этапы проведения исследования моделей на компьютере.

3. Методика развития методологических умений будущих инженеров путей сообщения на основе использования физического вычислительною эксперимента содержит следующие компоненты:

- мотивационно-целевой компонент, включающий цели и задачи обучения, приемы формирования мотивации будущих инженеров к развитию методологических умений;

- содержательный компонент, определяющий содержание учебного материала - методологические основы и технологию физического вычислительного эксперимента, систему исследовательских проектов, дифференцированные по уровню профессионально-направленные задачи, решаемые средствами вычислительного эксперимента;

- технологический компонент, включающий основные методы, формы и средства обучения;

- контрольно-оценочный компонент, направленный на контроль и оценку самостоятельной исследовательской деятельности студентов, основанной на технологии вычислительного эксперимента.

4. При конструировании методики обучения физике, направленной на формирование методологических умений у будущих инженеров путей сообщения, необходимо учитывать следующие требования:

- в качестве инвариантной составляющей содержания обучения должны выступать методологические основы и технология физического вычислительного эксперимента;

- в содержание обучения должны быть включены профессионально-направленные задачи, решаемые средствами вычислительного эксперимента;

- приоритетными методами обучения должны выступать методы организации индивидуальной исследовательской деятельности студентов.

5. Комплекс критериев оценки сформированности методологических умений включает в себя владение деятельностью по исследованию объектов в вычислительном эксперименте, умение применять технологию вычислительного эксперимента для решения профессионально-направленных задач по физике.

Структура и содержание работы соответствует логике научного исследования. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка и приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность, определяются объект и предмет, формулируются цель, гипотеза и задачи исследования, раскрываются теоретические и методологические основы, методы и этапы исследования, приводятся его научная новизна, теоретическая и практическая значимость, а также положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Развитие методологических умений студентов технических специальностей при обучении физике» проводится анализ методологических знаний и умений, рассматривается система методологических знаний и умений, формируемых у студентов технических специальностей в процессе обучения физике, обсуждаются дидактические возможности физического вычислительного эксперимента для развития методологических умений, обосновывается необходимость развития методологических умений у будущих инженеров путей сообщения средствами физического вычисшггельного эксперимента.

В условиях современного информационного общества наиболее востребованы специалисты, обладающие потребностью и готовностью мобильно оперировать знаниями и умениями для решения практических задач, способные к саморазвитию и самореализации в сфере своей профессиональной деятельности. В связи с этим все более возрастающую роль в подготовке современного специалиста играют методологические умения организовывать самостоятельную познавательную деятельность и применять методы познания для решения практических задач.

В ходе исследования установлено, что наибольшее распространение получил подход к выделению в составе методологического знания (И. В. Блауберг,

Э. Г. Юдин и др.) четырех взаимосвязанных уровней методологии: философского, общенаучного, частнонаучного (конкретно-научного), технологического.

Методологическая составляющая обучения, являясь фундаментальной, позволяет будущему инженеру путей сообщения решать профессиональные задачи, в частности:

- анализировать технологические процессы производства и ремонта подвижного состава и искусственных сооружений с целью их совершенствования;

- выполнял, расчеты, проводил, экспертизу, исследование и анализ прочностных и динамических характеристик элементов подвижного состава и сооружений;

- выполнять поиск, проверку и анализ новых технических решений по совершенствованию подвижного состава и искусственных сооружений;

- использовать математические методы для оценки и анализа показателей безопасности движения;

- составлять план исследования, осуществлять его реализацию, формулировать цель и выбирать методы исследования узлов подвижного состава, механизмов, конструкций, сооружений и т. д.;

- проводить исследования с целью выбора оптимальных параметров и режимов работы механизмов, представлять, анализировать, интерпретировать полученные результаты, делать выводы, составлять отчеты и другую техническую документацию;

- использовать компьютер для проведения исследований, разработки про-ектно-конструкторской и технологической документации и т. д.

Поскольку любая наука включает в себя не только систему знаний, но также и процесс их получения, то каждая дисциплина, изучаемая будущими инженерами путей сообщения, должна вносить свой вклад в формирование методологических знаний и умений. Особую роль в формировании методологических умений играет физика. В процессе ее изучения у будущих инженеров путей сообщения формируются предметные знания, а также умения самостоятельно познавать окружающий мир, анализировать, обобщать, выявлять причинно-следственные связи, оценивать полученную в результате познавательной деятельности информацию. Традиционно умения применять методы познания формируются в процессе выполнения лабораторных работ и при решении задач.

Анализ ФГОС, основных образовательных программ, профессиональных задач, к решению которых готовятся будущие инженеры путей сообщения, позволил структурировать методологические знания и умения, формируемые в процессе обучения физике, в соответствии с уровнями методологии (таблица 1).

Таблица 1

Методологические знания и умения, формируемые в процессе обучения физике

Уровень методологии Методологические знания Методологические умения

1) философский законы диалектики; категории философии выделять причинно-следственные связи, выявлять и разрешать противоречия

2) общенаучный методы теоретического познания, методы эмпирического познания планировать и проводил, теоретическое исследование, планировать л проводить аналитическое исследование

3)конкрегно-научный логика проведения исследования, методы теоретического и эмпирического познания в естественнонаучной области собирать информацию об объекте исследования, формулировать цель исследования, определять исходные данные, выдвигать гипотезы, проводить формализацию

4) методики и техники исследования технология (этапы) проведения исследования, содержание деятельности на каждом этапе, средства теоретического и эмпирического исследования строить модель объекта исследования, анализировать полученные результаты, представлять результаты, обобщать данные и делать выводы

Анализ процесса обучения физике будущих инженеров путей сообщения позволил сделать вывод о том, что, несмотря на широкое распространение персональных компьютеров и использование их в качестве доступного инструмента познания, методологии современного исследования должного внимания не уделяется. Между тем, в условиях информационного общества вычислительный эксперимент стал эффективным средством исследования.

Рассмотрение метода вычислительного эксперимента, применяемого в науке, и его методической адаптации к педагогической практике позволило представить деятельность по проведению вычислительного эксперимента в виде совокупности последовательных этапов:

• содержательная постановка задачи исследования — сбор информации об объекте моделирования, определение исходных данных, позволяющих описать объект исследования, предварительная формулировка вопросов об объекте моделирования, на которые необходимо получить ответы;

• концептуальная постановка задачи — выдвижение гипотез относительно свойств и поведения объекта моделирования, определение параметров, описывающих состояние объекта исследования, законов, связывающих эти параметры и управляющие их изменением;

• построение базовой математической модели объекта исследования -переход от абстрактной формулировки модели к математическому выражению законов, управляющих поведением объекта моделирования, то есть представление модели в виде уравнения или системы уравнений;

• разработка прикладной математической модели — представление математической модели в виде совокупности базовой модели, начальных и граничных условий;

• построение дискретного аналога прикладной модели - замена исходной математической модели объекта исследования аналогом, пригодным для расчета на компьютере;

• построение алгоритма решения дискретной аппроксимационной краевой задачи;

• разработка программы - реализация алгоритма решения задачи на компьютере;

• проведение вычислительного эксперимента с моделью объекта - определение необходимых характеристик объекта исследования;

• анализ и представление результатов^ полученных в ходе проведения вычислительного эксперимента, - на данном этапе определяется, удачно ли выбрана математическая модель, ее вычислительная реализация, делается вывод о том, соответствует ли модель реальному объекту (процессу). В случае необходимости исследователь возвращается к одному та предыдущих этапов для коррекшровки модели или выбранных численных методов, и весь цикл вычислительного эксперимента повторяется.

Выводы и переход к исследованию следующей ступени в иерархии моделируемого объекта (уточнение модели). После анализа полученных результатов исследователь делает выводы о поведении объекта и, в случае необходимости, переходит к построению и исследованию модели следующего уровня.

Содержание приведенных этапов вычислительного эксперимента и результатов, представленных в таблице 1, позволяют сделать вывод о том, что умения, формируемые в процессе проведения вычислительного эксперимента, являются методологическими.

Следовательно, использование вычислительного эксперимента в процессе обучения физике позволит развить методологические умения будущих инженеров путей сообщения. Для этого содержание обучения должно включать теорию и технологию вычислительного эксперимента как метода познания, а прохождение всех этапов вычислительного эксперимента в процессе исследования будет способствовать формированию методологических умений использовать вычислительную технику в учебно-познавательной и профессиональной деятельности у будущих инженеров путей сообщения.

Вторая глава «Методика развития методологических умений будущих инженеров железнодорожного транспорта» посвящена теоретическому обоснованию и проектированию методики обучения физическому вычислительному эксперименту, использование которой обеспечит развитие методологических умений будущих инженеров путей сообщения.

Анализ Целей профессионального образования, целей обучения физике в соответствии с ФГОС, позволил сформулировать цель и задачи обучения физике с использованием вычислительного эксперимента.

Цель обучения - развитие методологических умений у будущих инженеров путей сообщения, связанных с применением вычислительной техники в познавательной и будущей профессиональной деятельности.

Задачи обучения:

— ознакомить студентов с методологическими основами и технологией физического вычислительного эксперимента;

- обобщить и углубить знания и умения будущих инженеров путей сообщения в области математического моделирования физических объектов и процессов;

- научить применять на практике методологию вычислительного эксперимента для исследования моделей объектов и процессов;

- углубить знания студентов в области физики для подготовки будущих инженеров путей сообщения к успешному изучению профессиональных дисциплин.

Методологической основой проектирования и отбора содержания обучения физике с использованием вычислительного эксперимента служат базовые дидактические принципы, дополненные совокупностью соподчиненных принципов.

1. Принцип технологической полноты (технологичности), реализация которого предполагает обязательное выполнение всех этапов технологии вычислительного эксперимента для всех моделей курса.

2. Прит/ип целостности, реализация которого предполагает, что формирование современных методологических умений средствами физического вычислительного эксперимента необходимо осуществлять в рамках отдельного курса. Распределение материала по различным разделам курса общей физики не позволяет адекватно раскрыть сущность методологии вычислительною эксперимента и сформировать умения применять данную методологию для решения практических задач.

3. Принцип пропедевтической направленности, реализация которого предполагает включение в содержание обучения материала, способствующего предварительной подготовке студентов к усвоений профессиональных дисциплин и будущей профессиональной деятельности.

4. Принцип дифференциации предметного содержания, реализация которого предполагает учет в процессе обучения уровня подготовки и индивидуальных интересов студентов. Задания для исследования могут быть выбраны студентами из предложенных преподавателем или сформулированы самостоятельно.

5. Принцип иерархии упрощенных моделей, реализация которого предполагает построение и исследование в рамках каждого проекта моделей объекта в различных приближениях, что позволяет сформировать представление о модельном характере знаний, об ограниченности процесса познания и способствует усвоению методологии современных исследований в физике.

При отборе содержания обучения было учтено, что физический вычислительный эксперимент целесообразно применять в тех случаях, если:

1) рассматриваемая модель требует учета большого числа параметров и, как правило, нелинейна;

2) необходимо исследовать математическую модель явления, которую студенты самостоятельно не могут разрешить аналитически или модель не имеет строгого аналитического решения;

3) необходимо исследовать ряд усложняющихся моделей - иерархическую цепочку моделей объекта.

Развитие методологических знаний и умений, связанных с использованием вычислительной техники, целесообразно реализовывать в рамках обучения физике в форме элективного курса «Физический вычислительный эксперимент»,

Анализ установленной струюуры ФГОС, а также перечня профессиональных компетенций позволили определить место разработанного курса - вариативная часть математического и научно-инженерного цикла.

В содержание курса включены методологические основания и технология вычислительного эксперимента, а также система проектов, каждый из которых предполагает исследование иерархической цепочки моделей объекта. Содержание проектов направлено на дополнение традиционного курса физики, изучаемого будущими инженерами, и его профессиональную ориентацию. Рассматриваемые в рамках исследовательских проектов Модели представлены в таблице 2.

Таблица 2

Модели курса «Физический вычислительный эксперимент»_

Тематика проектов Модели

Проект № 1 «Движение тел в вязких и плотных средах» 1) движение без учета сил трения; 2) движение с учетом трения в приближении Сгокса; 3) движение с учетом трения в гидродинамическом приближении; 4) движение твердого тела с учетом трения в приближении Сгокса и в гидродинамическом приближении

Проект №2 «Задачи небесной механики» 1) задача двух тел; 2) движение двух (нескольких) планет в поле звезды; 3) движение планеты и спупшка в поле звезды; 4) движение планеты в поле двух звезд

Проект № 3 «Колебательные процессы» 1) гармонические колебания; 2)з£пухающие колебания; 3) вынужденные колебания

Проект №4 «Универсальность математических моделей» применение метода подобия к моделям из проектов № 1- № 3

Проект №5 «Переходные процессы» 1) цепи с одним и двумя накопителем энергии, включенные на синусоидальное напряжение, на выпрямленное напряжение, без источника.

Проект №6 «Криваишпно-шатунный механизм» 1) центральный кривошипно-шатунный механизм; 2) дезаксиальный кривошипно-шатунный механизм.

Проект № 7 «Демпфирующие устройства» 1) масляные демпферы; 2) пружинные демпферы; 3) демпфирующие устройства, сопряженные с кривошипно-шаггунным механизмом

Работа над первыми четырьмя проектами направлена на освоение технологии вычислительного эксперимента. Последующие проекты ориентированы на приобретение студентами опыта использования вычислительного эксперимента для исследования профессионально-ориентированных моделей. Пример профессионально-ориентированных моделей представлен в таблице 3.

Тематика и содержание занятий, а также вклад, вносимый материалом курса в обучение физике и профессиональных дисциплин, в формирование компетенций, представлены в таблице 4.

Приоритетным методом реализации предложенного содержания выступает исследовательский метод. Контроль и оценка умений применять технологию вычислительного эксперимента осуществляются в процессе наблюдения преподавателя за деятельностью студентов.

В третьей главе «Методика проведения педагогического эксперимента и его результаты» описаны этапы опытно-экспериментальной работы, указаны используемые методы, приведены результаты исследования и их анализ.

Эксперимент проводился с 2006 по 2014 годы и состоял из следующих этапов: констатирующего, поискового и формирующего.

Общее число студентов филиала УрГУПС в г. Нижнем Тагиле, принявших участие в педагогическом эксперименте, составило 144 человека, преподавателей физики и профессиональных дисциплин филиалов УрГУПС - 40 человек.

Таблица 3

_Математические модели кривошипно-шатунного механизма

Конструктивная схема механизма

Математическая модель

Область применения механизма

Уп = Г ■ СО

(1 - сое(р)+ — • (1 - соб 2ср)

' X

51Пф + —-БШ 2ф

V 2 ап = г ■ а? ■ (сое <р + X ■ сое 2ф) ¡3 - агс8Ц1(2 • эт ср) сош » со- Л-соз(р

О

Еш=-СО ■ А • БЮ (р

о

1 Як ... Я Я-соз2 ю.л

+---+ Я ■ к • эт ® — +--)]

X 2 4 4

Л

^пд = г'0)'(ъ1ъ<р + — -¿т2(р-Я-к-оп&<р)

9

апд =г (0 + +

¡5 - агсзт(Я • (вш ср - к)) « Я ■ со • сое ср

НМТ

Таблица 4

Соответствие материалов курса задачам обучения физике

Тема занятия (тема проекта) Содержание разделов Вклад содержания образования

в обучение физике в освоение профессиональных дисциплин в формирование компигенщиЧ согласно ФГОС

Тема Методы познания явлений реальной деиста и-тельносш Теоретический и экакриметатьный методы познания. Этапы (^следования, Модель. Моделирование. Концепция иерархии упрощенных моделей. Компьютерное мате магическое моделирование и вычислительный эксперимент: Технология компьютертюго математического моделирования и вычислительного эксперимеггга I, Знакомство студентов с методом познания - вычислительным экспериментам Z Знакомство с конфпцией г^срархииупрощенных моделей 3. Обобирние знаний о моделях физшсских явлений. 1. Освоение технологии исследования сложгелх процххяв. ПК-1, ПК-3, ПК-36, ПК-37

Тема 2. Движение в вязких И ПЛОТНЫХ средах Сопротивление среды. Сита Стока. Сила Архимеда Сила сопротивления в гцзродитимическом приближении. ¡.Дополнение традшрюнного курах физики за счет рассмотрения взаимодействия твердого тела и окружающей cpedhi 1. Подготовка к изучению движения реальных тел в вязких и плотных средах ПК-1, ПК-2, ПК-3, ПК-36, ПК-37, ПК-3 8, ПК-39

Тема 3. Задачи небес-ноймеханикк Закон Воемириэго тяготения. Движение тел в центральном поле. Задача двух тел. Движение даух (нескольких) планет в поле звезды Даюке-ние планеты в попе д вух звезд Двккгние плане» ты и спутника в поле звезды. J. Вклад в формирование мировоэ-зренш за счет рахмотренш егюжных движений небеа/ьатпег 2. Исследование математше-ских моделей не разрешаемых аналитически 1. Подготовка к исследованию моделей, используемых в профессиональных дисциши* гах, через построение и исследование «громоздких», математически сложных моделей. ПК-1, ПК-2, ПК-3, ПК-36, ПК-37, ПК-3 8, ПК-39

Тема 4. Колебательные процессы Колебательные системы. Осщтятор, Гармонические колебания. Затухающие колебания. Вынужденные . колебания Аналогия между механическими и электромагнитными колебаниями. Резонанс. I. Систематизация и обоби(ение знаний о колебательных процессах различной природы. Z Исследование нелинейных моделей. 1. Подготовка к работе с професаюнально-ориеншрованными моделями и к дальнейшему изучению профессиэгвлышк дисциплин. ПК-1, ПК-2, ПК-3, ПК-36, ПК-37, ПК-38, ПК-39

Тема 5. Универсальность математических моделей Метод подобия в моделировании Его газгачение и применение. ¡.Дополнение традиционного курса физики за счет рассмотрения метода подобия. 1. Ознакомление с методом подобия для решения профес-сиональных задач. ПК-1, ПК-3, ПК-36, ПК-37, ПК-38, ПК-39

Тема 6. Демпфирующие устройства Принцип действия демпферов. Применение демпфирующих устройств. I. Демвнстра1{ця связи физики с профессиональными дисциплинами 1. Приобретение навыков и опыта использования вычислительного эксперимента ц>и решении задач профессионал} «ой направленности ПК-1, ПК-3, ПК-13, ПК-18, ПК-Зб, ПК-37, ПК-38, ПК-39

Тема 7. Кривошипно шатунный механизм Кривопшпш-шат^'нный механизм и его применение. Принцип действия кривешипно-пшун-ного механизма

Тема 8. Переходные продессы в электрических цепях Резистор, катушка шщукшвпоои, конденсатор в цепи переменного тока. Переходные процессы. Колебательный и апериодический характеры переходного процесса

В ходе констатирующего этапа (2006-2008 гг.) определялась степень актуальности проводимого исследования, осуществлялся поиск средств и методов, необходимых для достижения поставленной цели, выдвижение гипотезы. Для этого проводился сбор и анализ необходимой информации, позволяющей выяснить состояние изучаемого вопроса, то есть исходные данные исследования. Осуществлялся анализ основных нормативных документов, регламентирующих образовательный процесс, педагогической практики. На данном этапе опытно-экспериментальной работы использовались такие методы, как: наблюдение, беседа, анкетирование, метод экспертных оценок.

Применение данных методов позволило установить, что, по мнению 90 % преподавателей профессиональных дисциплин, необходимо улучшать подготовку студентов по физике; 70 % преподавателей данной категории считают, что усиление методологического компонента обучения положительно скажется на подготовке студентов к изучению профессиональных дисциплин; 75 % уверены в том, что у студентов необходимо формировать умение применять информационные технологии для решения профессиональных задач; по мнению 100 %, в процессе обучения физике необходимо больше внимания уделять формированию умений использовать знания по физике для решения профессионально-направленных задач.

По мнению 85 % преподавателей физики филиалов УрГУПС, существует необходимость в совершенствовании методологических умений студентов; 70 % преподавателей данной категории считают, что в содержание обучения физике наряду с эмпирическими и теоретическими методами познания необходимо включать методологию современных физических исследований; 75 % уверены, что в процессе обучения необходимо больше внимания уделял, профессионально-направленному материалу; 80% считают, что необходимо больше внимания уделяп> формированию исследовательских умений студентов.

Результаты констатирующего этапа опытно-экспериментальной работы позволили сделать вывод о необходимости разработки методики обучения физике на основе вычислительного эксперимента, направленной на развитие методологических умений студентов технических специальностей железнодорожного вуза.

Основная задача поискового этапа (2009-2010 гг.) заключалась в разработке методики обучения физике с использованием физического вычислительного эксперимента. При этом происходил отбор содержания, выбор эффективных методов, форм и средств развития методологических умений при обучении физике с использованием физического вычислительного эксперимента, определялся порядок, методы и формы проведения формирующего эксперимента.

Формирующий этап (2011-2014 гг.) был направлен на проверку результативности разработанной методики и проведения ее корректировки. Уровень сформированное™ современных методологических умений определялся по результатам наблюдений, тестирования и анализа работы студентов при выполнении технологии вычислительного эксперимента.

На данном этапе были задействованы студенты технических специальностей филиала УрГУПС в г. Нижнем Тагиле (83 человека). В экспериментальных группах в рамках элективного курса была реализована разработанная методика обучения. В контрольных группах элементы разработанной методики были реализованы в рамках дисциплины «Физика». Об идентичном уровне начальной подготовки студентов свидетельствовали результаты входного контроля студентов контрольных и экспериментальных групп.

Формирующий этап опытно-экспериментальной работы был направлен на внедрение разработанной методики в учебный процесс и ее корректировку. Определялось влияние методики на развитие методологических умений за счет формирований у будущих инженеров путей сообщения умений осуществлять исследования с использованием современной вычислительной техники и организовывать самостоятельную учебно-познавательную и исследовательскую деятельность с помощью компьютера.

Для оценки результативности предложенной методики обучения физике, направленной на развитие методологических умений у будущих инженеров путей сообщения на основе физического вычислительного эксперимента, была выбрана совокупность критериев (таблица 5).

1. Владение деятельностью по исследованию объектов в вычислительном эксперименте.

2. Умение применять технологию вычислительного эксперимента для решения профессионально-направленных задач по физике.

Таблица 5

Критерии оценки результативности предложенной методики

№ Критерий Показатели Формы и методы диагностики

1 Владение деятельностью по исследованию объектов в вычислительном эксперименте 1. Полнота знаний. 2. Самостоятельность деятельности. студен тов. 1. Тестирование. 2. Наблюдение за деятельностью студентов в процессе выполнения первых четырех проектов.

2 Умение применять технологию вычислительного эксперимента для решения профессионально-направленных задач по физике 1. Самостоятельность деятельности студентов. 1. Наблюдение и анализ деятельности студентов в процессе выполнения последних трех проектов.

Владение деятельностью ш исследованию объектов в вычислительна« эксперименте проверялось в ходе тестирования и наблюдения за деятельностью студентов при работе над проектами, направленными на обучение студентов необходимым знаниям и умениям (первые четыре проекта). При этом использовали шкалу отношений - определяли число правильно данных ответов и верно выполненных этапов вычислительного эксперимента. За тестирование студент мог получить от 0 баллов до 4 баллов, в ходе наблюдения - от 0 до 5 баллоа Суммарный балл го данному критерию менялся от 0 до 9 баллов.

Умение применять технологию вычислительного эксперимента для решения профессионально-направленных задач по физике проверялось в ходе наблюдения

18

и анализа деятельности студентов при работе над профессионально-ориентированными проектами (последние три проекта). При этом использовали шкалу отношений — определяли число самостоятельно выполненных этапов вычислительного эксперимента. В ходе наблюдения студент мог получить от 0 до 10 баллов.

Тестирование, наблюдение и анализ деятельности в экспериментальных и контрольных группах проводились дважды - до и после изучения курса.

Для проверки гипотезы о том, что начальные характеристики контрольных и экспериментальных групп до изучения курса совпадают, учитывая, что в нашем исследовании использована шкала отношений, мы воспользовались критерием Вилкоксона-Манна-Уитнн.

При проверке по критерию владение деятельностью по исследованию объектов в вычислительном эксперименте гипотезы были сформулированы следующим образом.

Но: Начальные показатели по критерию владение деятельностью по исследованию объектов в вычислительном эксперименте контрольной и экспериментальной групп совпадают.

Нь Начальные показатели по критерию владение деятельностью по исследованию объектов в вычислительном эксперименте контрольной и экспериментальной групп различны

При проверке по критерию умение применять технологию вычислительного эксперимента для решения профессионально-направленных задач по физике, гипотезы были сформулированы следующим образом:

Но: Начальные показатели по критерию умение применять технологию вычислительного эксперимента для решения профессионально-направленных задач по физике контрольной и экспериментальной групп совпадают.

Н,: Начальные показатели по критерию умение применять технологию вычислительного эксперимента для решения профессионально-направленных задач по физике контрольной и экспериментальной групп различны.

На основе полученных результатов расчетов с вероятностью 95 % можно сделать вывод о том, что начальные характеристики контрольных и экспериментальных групп совпадают, а конечные с той же вероятностью различаются.

Оценку статистической значимости различий в экспериментальной группе осуществляли с помощью Ц-критерия Манна-Уитни.

Проверяемые гипотезы были сформулированы следующим образом:

Но: Показатели критериев владение деятельностью по исследованию объектов в вычислительном эксперименте, умение применять технологию вычислительного эксперимента для решения профессионально-направленных задач по физике после изучения курса «Физический вычислительный эксперимент» не выше этих же показателей до изучения курса.

Н1: Показатели критериев владение деятельностью по исследованию объектов в вычислительном эксперименте, умение применять технологию вычис-

лителъного эксперимента для решения профессионально- направленных задач по физике после изучения курса выше показателей до ее реализации.

Первой выборкой считались результаты, полученные до изучения курса, второй выборкой - после изучения курса. Результаты расчетов представлены в таблице 6.

Таблица б

Эмпирические значения U-критерий Манна-Уитни

2011-2012 уч. год 2012-2013 уч. год

Критерий Владение деятельностью по исследованию объектов в вычислительном эксперименте Умение применял, технологию вычислительного эксперимента для решения профессионально-направленных задач по физике Владение деятельностью по исследованию объектов в вычислительном эксперименте Умение применять технологию вычислительного эксперимента для решения профессионально-направленных задач по физике

W " эмл 113,5 110,5 139,5 134

иш 114 : 114 158 158

Uo.llS 138 138 189 189

Принятая гипотеза н, н, н, н,

Достоверность различий 99% 99% 99% 99%

Следовательно, в результате применения предложенной методики обучения показатели критериев владение деятельностью по исследованию объектов в вычислительном эксперименте и умение применять технологию вычислительного эксперимента для решения профессионально-направленных задач по физике после изучения курса выше показателей до его изучения.

Таким образом, в ходе экспериментальной работы была подтверждена результативность обучения физике с использованием вычислительного эксперимента, направленного на развитие методологических умений у студентов технических специальностей университета путей сообщения.

Приведенные итоги опытно-поисковой работы отражают различные аспекты результативности разработанной методики обучения и позволяют заключить, что ее применение воспроизводимо обеспечивает развитие методологических умений будущих инженеров путей сообщения.

В заключении обобщены теоретические и экспериментальные результаты, полученные в ходе диссертационного исследования, изложены основные выводы.

1. Проведен анализ нормативных документов, психолого-педагогической и научно-методической литературы с целью определения возможности формирования у будущих инженеров путей сообщения методологических умений осуществлять исследования с использованием современной вычислительной техники, организовывать самостоятельную учебно-познавательную и исследовательскую деятельность с помощью компьютера в процессе обучения физике с использованием вычислительного эксперимента.

2. Построена структурно-функциональная модель обучения физике на основе использования вычислительного эксперимента, направленного на развитие методологических умений будущих инженеров.

3.На основе предложенной модели разработана методика обучения, которая позволяет совершенствовать методологические умения студентов:

— выявлено и обосновано содержание обучения, включающее теоретические основания и технологию вычислительного эксперимента;

- с учетом цели, задач, дидактического анализа отобранного учебного материала обоснованы методы, организационные формы и средства обучения; установлено, что приоритетным методом обучения физике средствами вычислительного эксперимента должен стать метод исследовательских проектов;

— разработана тематика индивидуальных исследовательских проектов, выполнение которых предполагает усвоение студентами технолог™ физического вычислительного эксперимента, расширение, углубление и профессиональную ориентацию физических знаний студентов;

- предложена технология контрольно-оценочной деятельности, которая осуществляется в процессе работы студентов над исследовательскими проектами.

4. Экспериментально проверена результативность разработанной методики обучения физике на основе физического вычислительного эксперимента, что позволило установить положительное влияние ее реализации на развитие методологических умений.

Основные положения, результаты и выводы исследования отражены в следующих публикациях.

Работы, опубликованные в ведущих научных журналах, включенных в реестр ВАК МОиН РФ:

1. Заяц, М. Л. Компьютерное моделирование и вычислительный эксперимент в подготовке будущих инженеров железнодорожного транспорта /МЛ. Заяц // В мире научных открытий. - 2012. - № 5 (29). - С. 54-66.

2. Заяц, М. Л. Специфика курсов компьютерного моделирования для студентов технических специальностей / М. Л. Заяц, С. Е. Попов, Д. Ф. Терегулов // Физическое образование в вузах. - 2011.- № 1,- Т. 17.- С. 84-90 (авторский вклад 50 %).

З.Заяц, М. Л. Технология проектного обучения основам вычислительного эксперимента студентов технических вузов / М. Л. Заяц, С. Е. Попов // Вестник Орловского государственного университета. - 2011.- №2.- С. 135-138 (авторский вклад 50 %).

Работы, опубликованные в других изданиях:

4. Заяц, М. Л. Роль вычислительного эксперимента при изучении физики в техническом вузе / М. Л. Заяц // Наука, инновации, образование: актуальные

проблемы развития транспортного комплекса России : мат-лы международ, на-уч.-технич. конф., Екатеринбург, 16-17 нояб. 2006 г. - Екатеринбург : Изд-во Урал. гос. ун-та путей сообщения, 2006. - С. 416-417.

5. Заяц, М. Л. Вычислительный эксперимент как средство организации исследовательской деятельности /МЛ. Заяц // Проблемы качества образования в современном обществе: сб. ст. IV международ, науч.-практ. конф. - Пенза: Приволжский Дом знаний, 2008. - С. 92-94.

6. Заяц, М. Л. Компьютерное моделирование как способ развития творческого потенциала учащихся / М. Л. Заяц // Педагогические системы развития творчества: мат-лы 7-й междунар. науч.-практ. конф., Екатеринбург, 24-26 нояб. 2008 г. / Урал. гос. пед. ун-т. - Екатеринбург. - Ч. 2. - С. 165-167.

7. Заяц, М. Л. Психолого-педагогические аспекты обучения физике с использованием ПК / М. Л. Заяц // Психология и педагогика современного образования в России : сб. ст. Ш междунар. науч.-практ. конф. - Пенза : Приволжский Дом знаний, 2008. - С. 70-72.

8. Заяц, М. Л. Элементы методики обучения основам вычислительного эксперимента / М. Л. Заяц, С. Е. Попов // Учебная физика - 2008,- №2,-С. 163-165 (авторский вклад 50 %).

9. Заяц, М. Л. Компьютерное моделирование как универсальный метод исследования / М. Л. Заяц // Учебная физика. - 2009. - № 3. - С. 56-59.

10. Заяц, МЛ.Компьютерное моделирование колебательных процессов /МЛ. Заяц // Актуальные проблемы обучения физике : мат-лы П регион, науч.-практ. конф., Нижний Тагил, 23 янв. 2009 г. / НТГСПА. -Нижний Тагил, 2009. - С. 35-39.

11. Заяц, М. Л. Моделирование физических явлений и процессов / М. Л. Заяц // Системы проектирования, моделирования, подготовки производства и управление проектами CAD/CAM/CAE/PDM : сб. ст. Ш междунар. науч.-практ. конф. - Пенза: Приволжский Дом знаний, 2009. - С. 24-26.

12. Заяц, М. Л. Учебная исследовательская деятельность студентов как технология развития творческих способностей будущих инженеров / М. Л. Заяц // Техническое творчество как средство развития конкурентоспособности и повышения качества инженерной деятельности : сб. тр. всерос. науч.-практ. конф. / Филиал УрГУПС. - Нижний Тагил, 2009. - С. 18-21.

13. Заяц, М Л. Изучение демпфера в процессе обучения компьютерному моделированию студентов технических вузов / М. Л. Заяц // Актуальные проблемы обучения физике : мат-лы Ш-й регион, науч.-практ. конф., Нижний Тагил, 22 января 2010 г. / НТГСПА. - Нижний Тагил, 2010. - С. 23-25.

14. Заяц, М. Л. Компьютерное моделирование при подготовке специалистов в техническом вузе / М. Л. Заяц // Учебная физика. - 2010. -№ 6. - С. 47 - 50.

15. Заяц, М. Л Решение задач технического содержания при обучении компьютерному моделированию студентов технических вузов / М. Л. Заяц // Техническое творчество как средство развития конкурентоспособности и повышения

качества инженерной деятельности : сб. трудов 2-й всерос. науч.-практ. конф. / Филиал УрГУПС. - Нижний Тагил, 2010. - Вып. 84 (167). - С. 96-105.

16. Заяц, М. JL Введение в Mathcad : учебно-метод. пособие / М. JL Заяц, С. Е. Попов, Д. Ф. Терегулов. - Екатеринбург: УрГУПС, 2010. - 56 с. (авторский вклад 40 %).

17. Заяц, М. JI. Обучение физике студентов технического вуза с использованием математического компьютерного моделирования / М. JI. Заяц, С. Е. Попов // Учебная физика. - 2011. - №1. - С. 50-52 (авторский вклад 50 %).

18. Заяц, М. JI Особенности курса компьютерного математического моделирования для будущих инженеров железнодорожного транспорта / М. Л. Заяц, С. Е. Попов // Физика в системе современного образования (ФССО-11): мат-лы XI межцунар. конф., Волгоград, 19-23 сент. 2011 г. - Волгоград : Изд-во ВГСПУ «Перемена», 2011. - С. 121-122 (авторский вклад 50 %).

19. Заяц, М. JI. Особенности построения вычислительного физического эксперимента для будущих инженеров путей сообщения / М. JI. Заяц // Техническое творчество как средство развития конкурентоспособности и повышения качества инженерной деятельности : сб. тр. 3-й всерос. науч.-практ. конф. / Филиал УрГУПС. - Нижний Тагил, 2011. - Вып. 92 (175). - С. 75-80.

20. Заяц, М. Л. Введение в компьютерное моделирование : учебно-метод. пособие / МЛ.Заяц, С.Е.Попов. - Екатеринбург : УрГУПС, 2011.- 4.1.-104 с. (авторский вклад 50 %).

21. Заяц, М. Л. Введение в компьютерное моделирование : учеб.-метод. пособие / М. Л. Заяц. - Екатеринбург : УрГУПС, 2012. - Ч. 2. - 75 с.

22. Заяц, М. Л. Физический вычислительный эксперимент в подготовке студентов технических специальностей железнодорожного вуза / М. Л. Заяц // Подготовка молодежи к инновационной деятельности в процессе обучения физике, математике, информатике : мат-лы междунар. науч.-практ. конф., Екатеринбург, 1-2 апр. 2013 г. / Урал. гос. пед. ун-т. - Екатеринбург, 2013.-С. 91-95.

Подписано в печать 15.07.2014 . Формат 60x84 7i6 Бумага для множительных аппаратов. Печать на ризографе. Усл. печ. л. 1,5. Тираж 100 экз. Заказ № V'/o£> Отдел множительной техники Уральского государственного педагогического университета 620017, Екатеринбург, пр. Космонавтов, 26 E-mail: uspu@uspu.ru