автореферат и диссертация по педагогике 13.00.08 для написания научной статьи или работы на тему: Актуализация межпредметных связей в профессиональном образовании студентов инженерных специальностей

Содержание диссертации автор научной статьи: кандидата педагогических наук, Зырянова, Ирина Михайловна, 2006 год

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АКТУАЛИЗАЦИИ МЕЖПРЕДМЕТНЫХ СВЯЗЕЙ В ПРОФЕССИОНАЛЬНОМ ОБРАЗОВАНИИ.

1.1. Актуализация межпредметных связей в профессиональном образовании студентов как педагогическая проблема.

1.2. Межпредметные связи в формировании готовности студентов к профессиональной деятельности.

1.3. Проектирование образовательного процесса на основе межпредметных связей.

Введение диссертации по педагогике, на тему "Актуализация межпредметных связей в профессиональном образовании студентов инженерных специальностей"

Актуальность темы. В Концепции модернизации российского образования на период до 2010 г. [134] отмечается, что ускорение темпов развития общества, динамичное развитие экономики, рост конкуренции, сокращение сферы малоквалифицированного труда, структурные изменения в сфере занятости требуют формирования системного стиля мышления у молодого поколения и определяют постоянную потребность в повышении профессиональной квалификации специалистов, росте их профессиональной и социальной мобильности.

В профессиональном образовании основой становятся фундаментальные знания, усиливается курс на информатизацию и оптимизацию методов обучения, предполагающих активное использование в высшей школе интеграционных и межпредметных программ. Стиль мышления, который может быть сформирован при использовании межпредметных связей (МПС), приводит к целостному восприятию окружающей действительности, пониманию общих проблем, способности выделять и анализировать связи между различными формами комплексной профессиональной деятельности. Поэтому в процессе обучения необходимо создавать условия, при которых студенты могут получить профессиональные знания и умения не только при изучении общепрофессиональных и специальных дисциплин, но и при изучении общеобразовательных предметов. Результатом образования должна стать профессиональная компетентность выпускника вуза, представляющая собой интегративное качество, включающее уровень овладения им знаниями, умениями и навыками, сочетание психологических качеств, позволяющих действовать самостоятельно, выполнять определенные трудовые функции (А.С. Марков) [152].

Основные направления совершенствования высшего профессионального образования (развитие личности профессионала, формирование многофункциональных компетентностей студентов, личностно-ориентированное обучение, информатизация образования) исследовались в работах Э.Ф. Зеера [96, 97], М.В. Кларина [128], В.В. Краевского [136, 137], М.П. Лапчика [140], А.К. Марковой [154], П.И. Пидкасистого [179], В.А. Сластенина [216], Н.Н. Суртаевой

221], А.В. Хуторского [249, 251], Н.В. Чекалевой [254], Н.М. Яковлевой [262] и др. Вопросам профессиональной подготовки инженеров различных специальностей посвящены работы О.Б. Епишевой [83, 84], Н.А. Клещевой [129], С.А. Маркова [152,], С.А. Татьяненко [224], С.А. Тимаевой [225].

В работах И.М. Михайловой [162], И.Б. Николаевой [173], Н.И. Резник [201] изучалось сочетание методов, форм и средств, способствующих реализации МПС математики, физики с общепрофессиональными и специальными дисциплинами. В исследованиях В.И. Вершинина [41], А.И. Гурьева [61], В.А. Далингера [64], Ю.П. Дубенского [41, 79, 80], Н.И. Резник [201, 202], Н.Н. Тулькибаевой [233], А.В. Усовой [239] МПС рассматривались как необходимое условие для системной организации учебного процесса (подготовка педагогов, химиков, физиков, военных). Разработкой психологических основ реализации МПС занимался Ю.А. Самарин [210], наметивший несколько уровней в формировании системности умственной деятельности учащихся. Ю.А. Самарин [210] отмечал, что установление связей между предметами в процессе преподавания, является необходимым педагогическим условием для формирования целостных и системных знаний.

В психолого-педагогической, учебно-методической и научной литературе исследуются различные аспекты МПС, на основании которых можно сделать следующие выводы: а) в психологии и педагогике обоснована объективная необходимость отражения в учебном познании реальных взаимосвязей объектов и явлений природы и общества [94, 95, 238, 242]; б) выделена мировоззренческая и развивающая функции МПС [101, 202]; в) рассмотрена инвариантная основа МПС [201, 202]; г) рассмотрены различные методы и средства реализации МПС [149, 158, 160, 213]; д) описан практический опыт подготовки специалистов различных специальностей (инженеров, педагогов, пожарных, офицеров армии и флота, экономистов, управленческих кадров, учителей) с использованием МПС [148, 162, 163, 173, 178, 201, 218]; е) внутрипредметные (ВПС) и межпредметные связи рассмотрены в контексте интеграционных процессов в науке, что указывает на качественно новый уровень анализа вопроса МПС [201, 202,

239], Однако, несмотря на признание важности МПС для решения многих задач обучения, воспитания и развития личности будущих специалистов, указанная проблема еще не получила окончательного теоретического и практического решения и обоснования. Анализ состояния проблемы МПС в высшей школе показал, что в учебных вузовских планах недостаточно проработаны межпредметные и межцикловые связи, незначительна доля реализованных интегрированных учебных курсов, не уделяется должного внимания выработке обобщенных инженерных умений, и соответствующие МПС реализованы лишь в небольшой степени. Практически не рассматриваются возможности МПС в формировании и развитии многофункциональных компетентностей студентов высших учебных заведений.

Данное исследование становится актуальным в связи с имеющимися противоречиями между:

- возросшей потребностью современного общества в компетентных специалистах, обладающих системным мышлением, высоким уровнем практических интегрированных умений и недостаточной разработанностью педагогических технологий, позволяющих реализовать данную потребность;

- системностью и целостностью содержания профессиональной деятельности инженера и практическим отсутствием целостности при изучении различных предметов, в том числе естественнонаучных, общепрофессиональных и специальных дисциплин;

- необходимостью сформировать компетентную, творческую личность, способную самостоятельно заботиться о росте собственной профессиональной мобильности в современных социально-экономических условиях и предметной системой обучения, ориентированной на решение узкопрофессиональных задач.

Проблема исследования состоит в разрешении указанных противоречий и обосновании возможности и целесообразности актуализации межпредметных связей в профессиональном образовании студентов для повышения их уровня готовности к будущей профессиональной деятельности.

Цель исследования: теоретическое обоснование и опытно-экспериментальная проверка совокупности педагогических условий актуализации межпредметных связей в профессиональном образовании студентов инженерных специальностей.

Объект исследования: межпредметные связи в профессиональном образовании студентов инженерных специальностей.

Предмет исследования: актуализация межпредметных связей естественнонаучных, общепрофессиональных и специальных дисциплин в инженерном высшем учебном заведении.

Гипотеза исследования: если актуализацию межпредметных связей на уровне знаний и видов деятельности проводить как целенаправленное систематическое выявление и использование межпредметных связей в течение всего образовательного цикла при выполнении совокупности следующих условий:

- структурирование и отбор содержания курса учебных дисциплин осуществляется в соответствии с целями обучения на основе межпредметных связей, имеющих профессиональную направленность;

- проектирование курса учебной дисциплины осуществляется на блочно-модульной основе, обеспечивающей актуализацию внутрипредметных и межпредметных связей; разрабатывается учебно-методический комплекс, позволяющий активизировать самостоятельную деятельность студентов; применяется индивидуальный подход, позволяющий учитывать особенности личности студента и его подготовленность к обучению;

- мотивация в изучении достигается за счет использования рейтинговой системы оценки деятельности студентов, задач и заданий прикладной направленности, создания ситуации успеха; осознания студентами необходимости рассмотрения межпредметных связей учебных дисциплин как условия целостной профессиональной подготовки, то это будет способствовать повышению готовности студентов к будущей профессиональной деятельности, предполагающей системность, мобильность и осознанность знаний, интегрированность умений и навыков.

В соответствии с объектом, предметом, целью и гипотезой исследования были определены следующие задачи:

• Осуществить теоретический анализ проблемы МПС в процессе обучения студентов вузов с целью обоснования необходимости актуализации МПС в повышении системности, мобильности и осознанности знаний студентов, формировании интегрированных умений и навыков, общих для студентов инженерных специальностей.

• Спроектировать образовательный процесс для студентов инженерных специальностей на основе МПС. Отобрать критерии, позволяющие оценить эффективность разработанного проекта.

• Разработать учебно-методический комплекс на основе межпредметных связей.

• Проверить в экспериментальной работе эффективность проекта образовательного процесса.

Методологической основой исследования являются:

- системный подход, позволяющий представить содержание образования в виде системы, освоение которого возможно через деятельность (В.Г. Афанасьев [6]; М.Н. Берулава [16], В.П. Беспалько [19], И.В. Блауберг [20], А.И. Гурьев [61], А.Н. Леонтьев [143], Э.Г. Юдин [20]);

- компетентностный подход, позволяющий соотнести формирование и развитие многофункциональных компетентностей студентов с основными этапами профессиональной подготовки (Т.Ю. Базаров [10], А.С. Белкин [12], И.А. Зимняя [98, 99], Э.Ф.Зеер [97], В.В. Краевский [136, 137], А.К. Маркова [154], Дж. Равен [204], Н.Н. Суртаева [221], А.В. Хуторской [137,249]).

Теоретическими основами являются:

- ведущие идеи теории МПС (И.Д. Зверев [94], В.Н. Максимова [149], Н.И. Резник [201, 202], В.Н. Федорова [242, 243], А.В. Усова [238,239]),

- теории взаимосвязи обучения и развития личности (JI.C. Выготский [47], П.Я. Гальперин [50], В.В. Давыдов [63], Н.Ф. Талызина [223]),

- технологизация образовательного процесса (В.П. Беспалько [19], М.В. Кларин [128], В.А. Сластенин [216], М.А. Чошанов [256]),

- теории содержания образования (М.Н. Берулава [16], А.Н. Дахин [70], В.В. Краевский [136,137], А.В. Хуторской [137,249]),

- теории проблемного обучения (И.Я. Лернер [144], В.Н. Максимова [150] и др.),

- концепции педагогического проектирования и управления (Э.Ф. Зеер [97], К.Г. Кречетников [138], Г. К. Селевко [211], В.В. Сериков [212], Л.А. Ши-пилина [261]),

- теория и практика информатизации образования (М.П. Лапчик [122, 140], И.В. Роберт [205], В.В. Рубцов [209], Э.Г. Скибицкий [214]).

В процессе работы над диссертацией для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования: а) изучение и анализ философской, психолого-педагогической, дидактической, научно-методической литературы и диссертационных работ по теме исследования; б) системно-структурный анализ учебных планов и программ курсов естественнонаучных, общепрофессиональных и специальных дисциплин; в) изучение опыта работы вуза; наблюдение за ходом учебно-воспитательного процесса, обобщение педагогического опыта; г) опросные методы (тестирование, анкетирование, опрос студентов и преподавателей); д) опытно-экспериментальная работа и методы математической статистики для обработки экспериментальных данных, средства ПК («Static», «Statistica 6.0»).

База исследования. Исследования проводились в естественных условиях учебного процесса:

• в Омском государственном университете путей сообщения (ОмГУПС) на примере подготовки дипломированных специалистов по направлениям: «Теплоэнергетика», «Подвижной состав железных дорог»,

• в Омском государственном институте автоматики, телекоммуникаций и информационных технологий (ИАТИТ) на примере подготовки дипломированных специалистов по направлению: «Системы обеспечения движения поездов»,

• в Омском государственном университете (ОмГУ, кафедра неорганической химии) на примере подготовки инженера-химика.

В опытно-экспериментальной работе принимали участие 412 человек.

На первом этапе (1999 - 2000 гг.) проведено изучение и анализ психолого-педагогической, учебно - и научно-методической литературы с целью выяснения состояния исследуемой проблемы в педагогической науке и практике; определены цели, задачи, гипотеза, методологические и теоретические основы исследования. Проведен констатирующий эксперимент, определено состояние МПС в практике обучения, недостатки и резервы традиционного обучения.

На втором этапе (2000 - 2001 гг.) определены педагогические условия, способствующие актуализации МПС естественнонаучных, общепрофессиональных и специальных дисциплин в вузе. Проведен анализ ГОС (государственного образовательного стандарта), рабочих планов и программ различных дисциплин с целью выявления МПС, структуризации и систематизации содержания образования. Сформирована система задач прикладной направленности, требующих комплексного применения знаний. Предложены формы актуализации межпредметных связей. Проведен поисковый эксперимент в направлении выявления наиболее рациональной технологии обучения на основе межпредметных связей.

На третьем этапе (2001 - 2002 гг.) продолжено изучение проблемы, выбраны критерии для проверки формирования готовности студентов к будущей профессиональной деятельности. Проведен формирующий этап опытно-экспериментальной работы по проверке основных положений гипотезы. Разработан проект образовательного процесса на основе межпредметных связей, отобраны критерии, позволяющие оценить эффективность проекта.

На четвертом этапе (2002 - 2006 гг.) проведен контрольный эксперимент с целью проверки эффективности предлагаемого проекта. С позиции ком-петентностного подхода обоснованы возможности МПС в формировании готовности студентов к будущей профессиональной деятельности. Разработан и внедрен в образовательный процесс учебно-методический комплекс. Обобщены и интерпретированы результаты. Сформулированы выводы и положения исследования.

Научная новизна исследования заключается в том, что:

- определена и обоснована совокупность содержательно-информационных, организационно-технологических, мотивационно-рефлексивных условий, обеспечивающих эффективную актуализацию межпредметных связей естественнонаучных, общепрофессиональных и специальных дисциплин в инженерном высшем учебном заведении;

- обоснована необходимость межпредметных связей в формировании готовности студентов к будущей профессиональной деятельности (актуализация МПС способствует формированию целостной системы универсальных знаний, умений и навыков, опыта творческой деятельности, способностей личности);

-соотнесены этапы актуализации межпредметных связей на уровне знаний и видов деятельности с основными этапами профессиональной подготовки, позволяющими выстраивать траекторию личностного и профессионального развития обучаемых;

-обоснована целесообразность проектирования образовательного процесса на основе МПС для повышения уровня готовности студентов инженерных специальностей к будущей профессиональной деятельности.

Теоретическая значимость исследования состоит в том, что:

- теория и методика профессионального образования обогащена знанием о сущности понятия «актуализация межпредметных связей», уточнены, конкретизированы и установлены взаимосвязи таких понятий как «иерархические уровни актуализации межпредметных связей», «готовность к будущей профессиональной деятельности» с основным понятием проблемы исследования «актуализация межпредметных связей»;

- обоснованы теоретические представления о том, что актуализация МПС обеспечивает системность и преемственность знаний и умений, формирование готовности студентов к применению полученных знаний и умений для решения профессиональных задач на уровне развития ключевых компетентностей.

Практическая значимость исследования заключается в проектировании курса естественнонаучной (общепрофессиональной) дисциплины на основе МПС для студентов высших профессиональных заведений; в разработке и апробации учебно-методического комплекса, содержащего теоретический и практический материал развивающего характера, тесты и задания для самоконтроля, задачи, требующие умений переноса, креативности; в апробации методики актуализации межпредметных связей естественнонаучных и общепрофессиональных дисциплин в инженерном вузе; в установлении влияния актуализации МПС на формирование готовности студентов к будущей профессиональной деятельности.

Результаты проведенного исследования могут быть использованы в общепрофессиональной и предметной подготовке студентов вузов и колледжей.

Обоснованность и достоверность результатов, основных выводов исследования обеспечены методологией исследования, применением диагностических методов, сочетанием количественного и качественного анализа, репрезентативностью выборки, статистической значимостью экспериментальных данных.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Актуализация МПС на уровне знаний и видов деятельности, осуществляемая как целенаправленное систематическое выявление и использование межпредметных связей в течение всего образовательного цикла при изучении различных дисциплин, способствует формированию готовности студентов к будущей профессиональной деятельности. Под готовностью к будущей профессиональной деятельности понимается совокупность качеств личности и профессионально значимых компетенций, определяющихся уровнем профессионального образования, опытом мыслительной и практической деятельности, индивидуальными способностями, мотивированным и целенаправленным стремлением к непрерывному самообразованию, саморазвитию, творческим и ответственным отношением к собственной деятельности.

2. Педагогическими условиями, обеспечивающими актуализацию межпредметных связей в профессиональном образовании студентов инженерных специальностей, являются:

- структурирование и отбор содержания курса учебных дисциплин осуществляется в соответствии с целями обучения на основе межпредметных связей, имеющих профессиональную направленность обучения (содержательно-информационный аспект);

- проектирование курса учебной дисциплины осуществляется на блочно-модульной основе, обеспечивающей актуализацию внутрипредметных и межпредметных связей; разрабатывается учебно-методический комплекс, способствующий активизации самостоятельной деятельности студентов; применяется индивидуальный подход, позволяющий учитывать особенности личности студента и его подготовленность к обучению (организационно-технологический аспект);

- мотивация в изучении достигается за счет использования рейтинговой системы оценки деятельности студентов, задач и заданий прикладной направленности, создания ситуации успеха; студенты осознают необходимость рассмотрения МПС учебных дисциплин как условие целостной профессиональной подготовки (мотивационно-рефлексивный аспект).

3. Согласование этапов актуализации МПС на уровне знаний и видов деятельности с основными этапами профессиональной подготовки студентов позволяет выстраивать траекторию личностного и профессионального развития студентов с целью повышения уровня готовности к будущей профессиональной деятельности. Это обеспечивает целостный подход к организации учебно-профессиональной деятельности на протяжении всего цикла обучения, выражающийся через цели, содержание, формы и методы обучения.

4. Актуализация МПС на уровне знаний и видов деятельности способствует повышению познавательной самостоятельности студентов за счет использования учебно-методического комплекса, содержащего теоретический и практический материал развивающего характера, тесты и задания для самоконтроля, задачи, требующие умений переноса; повышению уровня осознанности знаний и уровня сформированности интегрированных умений, общих для студентов инженерных специальностей; результативности обучения студентов по естественнонаучным и общепрофессиональным дисциплинам.

Апробация результатов исследования. Результаты исследования прошли апробацию в ОмГУПС (кафедра физики и химии); в ОмГУ (кафедра неорганической химии), в публикациях и выступлениях на конференциях: Международной конференции «Университетская наука - образованию России» (Санкт-Петербург, 2002 г.), VIII и X Международных научно-методических конференциях «Университетское образование» (Пенза, 2004 г., 2006 г.), Всероссийской научно-методической конференции «Современное образование: ресурсы и технологии инновационного развития» (Томск, 2005 г.), Всероссийской научно-методической конференции «Современное образование: традиции и инновации» (Томск, 2006 г.), Всероссийской научно-практической конференции «Современные информационные технологии в науке, образовании и практике» (Оренбург, 2005 г.), Всероссийской научно-практической конференции «Современное образование: тенденции и развитие» (Анжеро-Судженск, 2005 г.), IV региональной научно-практической конференции «Актуальные проблемы обновления общего и профессионального образования (Челябинск, 2005 г.), 4-ой научно-практической конференции «Модернизация профессионального образования: проблемы, поиски, решения» (Омск, 2006 г.), во время стажировки автора в МИИТ (Московский институт инженеров железнодорожного транспорта, Москва, 2003 г.).

Структура диссертации: диссертация состоит из введения, двух глав, заключения, списка литературы и 16 приложений. Основной объем работы составляет 213 страниц, в диссертации содержится 16 таблиц, работа иллюстрирована 13 схемами и рисунками.

Заключение диссертации научная статья по теме "Теория и методика профессионального образования"

Основные выводы и обобщения по первой главе:

1. Анализ состояния проблемы МПС в вузе показал, что в учебных планах в настоящее время недостаточно проработаны межпредметные и межцикловые связи и взаимодействия, незначительна доля реализованных интегрированных учебных курсов, практически не рассматриваются возможности МПС в формировании и развитии многофункциональных компетентностей студентов.

2. В педагогике высшей школы имеется незначительное число работ, посвященных проблеме МПС в профессиональном образовании студентов, что приводит к снижению качества профессиональной подготовки будущих специалистов. Работа по осуществлению МПС в инженерных вузах не носит системного характера и не совершенствуется.

3. Актуализация МПС, проводимая как целенаправленное систематическое выявление и использование межпредметных связей в течение всего образовательного цикла при изучении различных дисциплин, позволяет сформировать готовность студентов к будущей профессиональной деятельности на разных этапах профессиональной подготовки. Под готовностью к будущей профессиональной деятельности понимается совокупность качеств личности и профессионально значимых компетенций, определяющихся уровнем профессионального образования, опытом мыслительной и практической деятельности, индивидуальными способностями, мотивированным и целенаправленным стремлением к непрерывному самообразованию, саморазвитию, творческим и ответственным отношением к собственной деятельности.

4. Актуализация МПС как процесс и результат обусловливает системность и целостность профессиональной подготовки, обеспечивая формирование системы профессиональных знаний, умений и навыков в соответствии с ГОС за счет структурной организации содержания образования, способствует формированию и развитию ключевых компетентностей личности.

5. Соотнесение этапов актуализации МПС на уровне знаний и видов деятельности с основными этапами профессиональной подготовки позволяет выстраивать траекторию личностного развития студентов.

6. Для отслеживания развития готовности студентов к будущей профессиональной деятельности были введены критерии эффективности и действенности, показатели оценки для проверки системности и осознанности знаний студентов, сформированности интегрированных умений и навыков.

7. Анализ реальной производственной практики, динамика распределения выпускников вуза, проведенные социологические исследования показали, что профессиональная подготовка студентов должна осуществляться на основе учета целей профессионального образования и современных требований к профессиональной компетентности выпускников инженерного вуза.

8. Эффективность актуализации МПС в инженерном вузе зависит от целенаправленно создаваемых педагогических условий, в частности:

- структурирование и отбор содержания курса учебных дисциплин осуществляется в соответствии с целями обучения на основе МПС, имеющих профессиональную направленность (содержательно-информационный аспект);

- проектирование курса учебной дисциплины осуществляется на блочно-модульной основе, обеспечивающей актуализацию ВПС и МПС; разрабатывается учебно-методический комплекс, позволяющий активизировать самостоятельную деятельность студентов; используется индивидуальный подход, позволяющий учитывать индивидуальные особенности личности студента и его подготовленность к обучению (организационно-технологический аспект);

- обеспечение мотивации в обучении достигается за счет использования рейтинговой системы оценки деятельности студентов, задач и заданий прикладной направленности, создания ситуации успеха; студенты осознают необходимость рассмотрения МПС учебных дисциплин как условия целостной профессиональной подготовки (мотивационно-рефлексивный аспект).

Таким образом, при четкой и логичной организации учебного процесса, с учетом всех компонентов: целей, содержания обучения, форм, методов и средств, технологии, при обеспечении их гармоничного взаимодействия, возможно эффективное управление образовательным процессом с целью повышения уровня готовности студентов к будущей профессиональной деятельности за счет актуализации межпредметных связей на уровне знаний и видов деятельности.

Глава 2. Организация опытно-экспериментальной работы по актуализации межпредметных связей в профессиональном образовании студентов инженерных специальностей

2.1. Разработка учебно-методического комплекса на основе межпредметных связей

Содержание учебной деятельности студентов инженерных специальностей по актуализации МПС

Содержание образования - педагогически адаптированная система знаний, умений и навыков, опыта творческой деятельности и эмоционально-ценностного отношения к миру, освоение которого обеспечивает развитие личности [177]. Для создания условий, способствующих формированию и развитию личности будущего профессионала, важно, чтобы содержание изучаемого учебного курса было связано с содержанием специальных и смежных дисциплин, поэтому в курс базовых знаний необходимо включать материал, использующийся при изучении общепрофессиональных и специальных дисциплин. Причем, выделение этих взаимосвязей не должно привести к нарушению логической содержательности учебных предметов, а наоборот реализация МПС и профессиональная направленность изучаемых дисциплин должна способствовать выработке целостного представления о всем образовательном процессе.

Учебный процесс объективно связан с определенным структурированием информации, поэтому и содержание образования должно быть представлено некоторой структурой, которая выражается учебным планом. В соответствии с учебными планами (2001 - 2005 гг.) на всех факультетах в ОмГУПС химия изучается в 1(2) семестре и общий объем часов составляет 68 - 136 часов; физика соответственно - в 1,2,3,4 семестрах в пределах 408 - 544 часов; математика изучается в 1,2,3,4,5 семестрах и объем часов составляет 204 - 680 часов; экология - 68 часов; информатика - 204 часа. Количество часов, отведенных на изучение общепрофессиональных дисциплин, составляет 100 -400 часов, специальных - 50 - 200 часов соответственно.

Анализ учебного плана показал, что изучение химии (I семестр) опережает изучение физики (I -VI семестр), экологии (VI семестр), а также общепрофессиональных и специальных дисциплин (III - V, V - VIII семестры) по времени. Установление МПС затруднено, поэтому выделение инвариантов, «связывающих» блоки различных дисциплин, необходимо. В первом семестре МПС химии и физики, экологии базируются на установлении взаимосвязей между школьными и вузовскими курсами этих дисциплин. Установление МПС основывается на остаточных знаниях по химии, физике, экологии, информатике, поэтому актуализация МПС (школа - вуз) важна и в определенной степени определяет успешность дальнейшего обучения в высшем учебном заведении. Поскольку изучаемые дисциплины неравноценны по своей профессиональной значимости, то выпускающие кафедры вправе в определенной степени и в рамках ГОС предъявлять свои требования к содержанию естественнонаучных (ЕН) и общепрофессиональных (ОП) дисциплин. Поэтому межпредметные связи в профессиональном образовании могут иметь векторный характер: ЕНД —> ОПД —> СПД. При рассмотрении нескольких дисциплин такие логические цепочки могут иметь гораздо более сложную конфигурацию. В установлении МПС естественнонаучных дисциплин и дисциплин общепрофессионального и специального циклов существенная роль принадлежит физике, математике: эти дисциплины начинают изучаться одновременно с химией, однако, количество учебных часов и длительность изучения предметов значительно больше, поэтому установление МПС химии должно базироваться на этих дисциплинах. При рассмотрении МПС естественнонаучных дисциплин можно выделить следующее: математический аппарат необходим физике и химии, главным образом, как язык, который используется для описания физических явлений и химических реакций. Химические процессы протекают во времени с определенной скоростью и по различным механизмам, поэтому для описания физических и химических превращений активно привлекаются знания из области молекулярной физики, физической химии, химической физики и развивающейся в настоящее время «математической химии» (В.А. Далингер) [64]. Решение задач, возникающих в физике и химии, приводит к развитию математического аппарата, а использование математического аппарата для анализа физических и химических явлений приводит к появлению новых современных теорий в химии и физике. Следовательно, естественнонаучные теории опираются на математический аппарат, который развивается одновременно с развитием физики и химии. Необходимость контекстного рассмотрения предметов (физики, химии) особенно актуальна для инженерных вузов, поскольку обе дисциплины являются общетеоретическими и обеспечивают понимание сути физико-химических процессов, изучаемых общепрофессиональными и специальными дисциплинами.

С целью выявления МПС различных дисциплин рассмотрены рабочие программы общепрофессиональных и специальных дисциплин в ОмГУПС, химии, физики и экологии [189 - 200]; проведен структурно-предметный анализ; составлены структурные схемы; выделены темы и основные понятия, получившие дальнейшее развитие в курсах общепрофессиональных и специальных дисциплин, например, (табл. 10-11). При рассмотрении системно-структурных схем выяснилось, что практически все разделы химии в большей или меньшей степени связаны с общепрофессиональными и специальными дисциплинами, причем наибольшее количество МПС осуществляется по темам (на примере химии): «Строение атома и периодическая система элементов», «Химическая связь и конфигурация молекул», «Электрохимия», «Энергетика химических реакций». Данные темы рассматриваются при изучении дисциплин: «Материаловедение и технология конструкционных материалов», «Электрооборудование вагонов и вагоноремонтных предприятий», «Контактная сеть, электроснабжение, автоблокировка». Изучение курса «Топливо и основы теории горения» предполагает знание студентами разделов: «Энергетика химических реакций», «Скорость химических реакций, равновесие» (ТЭФ, специальность «Промышленная теплоэнергетика»).

Список литературы диссертации автор научной работы: кандидата педагогических наук, Зырянова, Ирина Михайловна, Омск

1. Определение содержания вредных выбросов котельной установки, работающей на газообразном топливе. Определение содержания вредных выбросов в продуктах сгорания.

2. Исследование кинетики осаждения взвесей.

3. I. ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ОКРУЖАЮЩЕЙ

4. СРЕДЫ И ОСНОВЫ РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ (Д.С. 01) IXсеместр

5. Перспективные технологии сжигания топлива.

6. Источники загрязнения водного бассейна Условия сброса сточных вод. Очистка сточных вод котельных и ТЭС.

7. Классификация твердых отходов. Методы обработки твердых бытовых отходов: сброс, переработка, обезвреживание, утилизация. 17. Производственный шум.

8. Совершенствование и активация природоохранной деятельности в теплоэнергетике.

9. VI. основы ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА (Д.С. 01) VIII семестр

10. Экспресс-аначиз сточных вод промышленного предприятия. Определение концентрации тяжелых металлов в промышленных стоках. Определение содержания нефтепродуктов в промышленных стоках и почве.

11. Введение в специальность (34 часа) 1 семестр.

12. Основы экологического мониторинга (102 часа) 8 семестр.

13. Экологическая экспертиза (102 часа) 7 семестр.

14. Технические средства защиты окружающей среды (68 часов) 9 семестр.

15. Автоматизация тепловых процессов (68 часов) 9 семестр.

16. Источники загрязнения окружающей среды и основы рационального использования природных ресурсов на предприятиях (102 часа) 9 семестр.

17. Правовые основы природопользования (68 часов, 34, 34, 34) 8 семестр.

18. Раздел I. Основы строения вещества.

19. Тема 1. Строение атома и систематика химических элементов.1. Тема 2. Химическая связь.

20. Тема 3. Комплексные соединения.

21. Тема 4. Химия вещества в конденсированном состоянии. Кристаллы, кристаллические решетки.

22. Раздел II. Взаимодействие веществ.

23. Тема 5. Элементы химической термодинамики.

24. Тема 6. Химическое и фазовое равновесие.

25. Тема 7. Химическая кинетика.

26. Тема 8. Растворы. Гидролиз.

27. Тема 9. Электрохимические процессы. Химические источники тока. Электролиз.

28. Тема 10. Коррозия и защита металлов от коррозии.

29. Раздел III (избранные разделы дисциплины, изучаются по выбору кафедры с учетом направления профессиональной подготовки):• ТЭФ «Локомотивы и тепловозы», «Промышленная теплоэнергетика»:

30. Тема 11. Химия органического топлива. Понятие о физико-химическихпроцессах горения топлива. Продукты горения и защита воздушного бассейна.

31. Тема 12. Химия воды. Природные и сточные воды. Жесткость воды. Основные способы водоподготовки. Охрана водного бассейна. Коррозия тракта питательной воды и ее составляющих.

32. Тема 13. Загрязнение природной среды железнодорожным транспортом. Защита окружающей среды на предприятиях железнодорожного транспорта.• ИАТИТ «Автоматика, телемеханика и связь», «Электрический транспорт железных дорог»:

33. Тема 14. Электрохимические системы. Химические источники тока. Электрохимическая обработка металлов. Электрохимические покрытия.

34. Тема 15. Проблема коррозии на предприятиях железнодорожного транспорта, защита от коррозии на железнодорожном транспорте.

35. Учебный материал дисциплины разбивается на 5-7 модулей (в зависимости от общего объема и направления подготовки), например:

36. Модуль 1. Основные понятия и законы, основные химические свойства неорганических веществ.

37. Тема 1. Основные понятия и законы химии.

38. Тема 2. Классификация и основные химические свойства неорганических веществ. Особенности их перевозки ж/дорожным транспортом.

39. Тема 3. Техника эксперимента и техника безопасности работы с неорганическими веществами.

40. Модуль 2. Основы строения вещества.

41. Тема 1. Строение атома и периодическая система элементов.

42. Тема 2. Химическая связь и конфигурация молекул.

43. Тема 3. Комплексные соединения.

44. Тема 4. Химия вещества в конденсированном состоянии. Кристаллы, кристаллические решетки. Металлическая связь.

45. Модуль 3. Взаимодействие веществ.

46. Тема 1. Элементы химической термодинамики.

47. Тема 2. Химическая кинетика и равновесие.

48. Модуль 4. Химия воды. Растворы и гидролиз. Природные и сточные воды, физико-химические свойства.

49. Тема 1. Электролитическая диссоциация. Сила электролита.

50. Тема 2. Растворы электролитов и неэлектролитов. Приготовление растворов. Ионное произведение воды, рН растворов. Приготовление охлаждающей воды для двигателей тепловозов.

51. Тема 3. Гидролиз. Жесткость воды.

52. Тема 4. Природные и сточные воды. Основные способы водоподготовки. Охрана водного бассейна.

53. Модуль 5. Электрохимические процессы. Коррозия и защита металлов.

54. Тема 1. Окислительно-восстановительные реакции, их типы.

55. Тема 2. Электродный потенциал. Гальванический элемент.

56. Тема 3. Электролиз, применение. Утилизация отходов гальванических производств.

57. Тема 4. Коррозия металлов, железобетона. Защита от коррозии. Коррозия тракта питательной воды и ее составляющих.

58. Тема 5. Химические источники тока и их использование (топливные и гальванические элементы, аккумуляторы, стартерные батареи).

59. Модуль 6. Химия и окружающая среда.

60. Тема 1. Состояние окружающей среды Омской области. Охрана водного бассейна.

61. Тема 2. Загрязнение природной среды железнодорожным транспортом. Защита окружающей среды на предприятиях железнодорожного транспорта.

62. Тема 3. Продукты горения и защита воздушного бассейна.

63. Рассмотрим, в качестве примера модуль «Основы строения вещества», в котором выделены подмодули (рис. 6).

64. Рис. 7. Блок-схема темы «Строение атома и периодическая система элементов»

65. Модуль 2. Основы строения вещества

66. Свойства взаимодействующих атомов

67. Тема 1. Строение атома и периодическая система элементов +

68. Тема 2. Химическая связь и конфигурация молекул1. Энергия ионизации

69. Методы описания химической связи1. Сродство к электрону1. Электроотрицательность1. Атомные и ионные радиусы1. Степень окисления1. МВСммо1. Конфигурация молекулы1. Пространственный фактор1. Магнитные свойства

70. Реакционный центр молекулыл

71. Физико-химические свойства веществаI1. Химическая связь1. Типы химической связи

72. Физиках строение и спектры молекул1. Ковалентная связь t'.;1. Ионная связь1. Т.1. Направленность1. Насыщенность1. Кратность1. Ненаправле нность1. Гибридизацияs, р, d гибриды1. Ненасыщенность1. Поляризация ионов

73. Температура плавления, термическая устойчивость

74. Основные характеристики химической связи *1. Энергия связи1. Длина связи

75. Физические методы исследования

76. Межмолекулярное взаимодействие------Ч1. Ориентационное1. Индукционное1. Дисперсионное1. Донорно-акцепторное1. Водородная связь1. Физические свойствао1. Дипольный момент1. Валентный угол1. Актуализация ВПС и МПС

77. Рис. 8. Блок-схема темы «Химическая и конфигурация молекул»1. Актуализация ВПС и МПС

78. Рис. 9. Блок-схема темы «Комплексные соединения» '

79. Рис. 10. Блок-схема темы «Строение вещества в конденсированном состоянии»

80. Топливо и основы теории горения: Модуль «Реакции горения и газификации»з:1. Химия: Модуль 3.Г

81. Скорость химических реакций1. Химическое равновесие

82. Закон действующих масс, правило Вант-Гоффа, принцип Ле-Шателье-Брауна

83. Концентрация, температура, давление, моль, фазовые состояния, константа равновесия

84. Теория активных соударений, теория переходного комплекса, Энергетические диаграммы, катализ. Закон Гесса

85. Распределение молекул по скоростям и энергиям, уравнениеА1. Кинетическая теория1. Гомогенные реакции1. Экзотермические реакции

86. Тепловой эффект реакции Направленность процесса1. Гетерогенные реакции

87. Газообразное, жидкое и твердое топливо. Состав топлива

88. Модуль «Характер и виды топлив»1. Реакции горенияпри атмосферном давлении; при повышенном давлении1. Физика

89. Двигатели внутреннего сгорания, газовые турбины

90. Расчет основных показателей процесса полного сгорания

91. Энтальпия, энтропия, свободная энергия (F), энергия Гиббса .4

92. Физика: Модуль «Молекулярная физика и термодинамика»1. Актуализаиия ВПС и МПСтг

93. Технология топлива и энергетических масел:организация топливоснабжения ТЭС, контроль качества твердого топлива, топливоподготовка на газо-мазутных

94. ТЭС. контооль поодуктов сжигания

95. Рис. 11. Блок-схема модуля «Реакции горения и газификации» (дисциплина «Топливо и основы теории горения»)

96. Рис. 12. Блок- схема модуля «Молекулярная физика и термодинамика» (дисциплина «Физика»)