Предмет "Физика" в техническом университете как основа профессиональной подготовки инженера

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Предмет «Физика» в техническом университете как основа профессиональной подготовки инженера

В последнее время высшее профессиональное образование сталкивается с серьезными проблемами. С одной стороны, произошли изменения в представлениях общества о целях и содержании образования как такового, приведшие к появлению новой образовательной парадигмы, основанной на гуманистических и демократических принципах и ставящей в центр внимания задачу воспитания гармонически развитой личности (ГАРМОНИЯ - греч. armonia - связанность и соразмерность частей - установка культуры, ориентирующая на осмысления мироздания (как в целом, так и его фрагментов) и человека с позиции полагания их глубинной внутренней упорядоченности [3]. Эти представления пока еще находятся в противоречии с педагогической практикой, ориентированной на узкоспециальную подготовку, что особенно характерно для инженерных специальностей.

С другой стороны, изменились требования к характеру и качеству профессиональной подготовки специалистов вследствие качественного скачка в социально - экономическом и техническом развитии общества. Это выражается в появлении новых типов теоретических и практических задач, отличающихся системным и междисциплинарным характером, нестандартностью, глобальностью возможных последствий. Такие задачи не имеют простых и однозначных решений, что требует существенного изменения характера всей профессиональной деятельности специалистов, в том числе и инженеров, обусловливает необходимость подготовки специалистов нового типа, умеющих творчески и широко мыслить, способных самостоятельно принимать решения и сознающих свою личную и корпоративную ответственность за их результаты. Особую роль в решении этих проблем играет естественнонаучная подготовка специалистов, основу которой составляет физика.

Судьба естественнонаучного образования, особенно физического, как в средней, так и в высшей школе в КР и на протяжении последних десятилетий складывается весьма противоречиво. Под разговоры на всех уровнях о необходимости усиления фундаментальной подготовки на всех ступенях образования фактически происходило сворачивание ее. По анализу данных курс физики в технических вузах составлял 350 аудиторных часов, читался в течение четырех семестров. Кроме того, читались спецкурсы объемом 50 - 70 аудиторных часов [7]. В настоящее время для большинства технических специальностей курс физики читается в течение трех семестров, объем аудиторных часов сократился до 204, т.е. курс физики сократился на 40% по сравнению с 60-ми годами ХХ века. Ликвидированы у большинства специальностей спецкурсы. В последнее десятилетие упал престиж естественнонаучного образования в целом.

Цикл естественнонаучных дисциплин выпускающими кафедрами воспринимается часто как вспомогательный. Часто идет речь о профилизации курса физики с учетом будущей специальности, об изложении только тех вопросов, которые могут пригодиться в будущей профессиональной деятельности. При этом не принимается во внимание, что физика - единая наука, обладающая внутренней структурой, все части которой взаимосвязаны. Исключение отдельных разделов нарушает внутреннюю логику дисциплины, делает преподавание физики формальным. В этом случае у студентов формируется неполная, фрагментарная физическая картина окружающего мира. Выпускающие кафедры часто претендуют на чтение курсов по выбору из блока естественнонаучных дисциплин. В последние годы стареет и почти не обновляется лабораторная база кафедр физики в вузах, все труднее становится комплектовать преподавательский состав специалистами, ухудшается положение и с лаборантским составом. Все это ведет к ухудшению подготовки инженеров по физике и естественнонаучной подготовки в целом, что, соответственно, снижает качество выпускаемых инженеров.

В то же время роль физики и других естественных наук должна возрастать. Для усиления преподавания физики посвящены работы Ломакина О.В. Целью её исследования состоит в том, чтобы с учетом требований, предъявляемых Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования, и задач, поставленных в условиях реформирования образования, теоретически обосновать и реализовать систему дидактических принципов и продуктивных методов обучения в профессиональной подготовке студентов технического вуза с целью развития их творческого потенциала [5]. В научной статье Когана Иосифа Шмулевича четко и ярко представлены место курса физики в технических вузах [4].

При интенсивном развитии новых сложных процессов и технологий физика все чаще выступает по отношению к технологии не только как ее естественнонаучное обоснование, но и как повседневный рабочий инструмент. Растет насыщенность производства физическими методами контроля, расширяются масштабы использования в технике и технологиях новых физических эффектов и явлений, нанотехнологий. Увеличение наукоемкости приближает инженерные теории к физическим. В настоящее время не может быть выдающихся технических решений без использования фундаментальных открытий. Вся история развития техники представляет собой галерею блестяще реализованных в инженерных конструкциях теоретических и экспериментальных физических открытий: законы термодинамики, использованные в тепловых двигателях; научные идеи К.Э. Циолковского, воплощенные в ракетной технике; электродинамика Максвелла-Фарадея, ставшая основой современной радиоэлектроники; открытие электрона Д. Томсоном, положившее начало технической электронике; теория относительности А. Эйнштейна и открытие деления урана, лежащие в основе ядерной энергетики; предсказание В.А. Фабрикантом возможности создания молекулярного генератора световых волн на основе теории индуцированного излучения А. Эйнштейна и создание лазеров Н.Г. Басовым, А.М. Прохоровым и Ч. Таунсом; полупроводниковая техника и многое другое.

Главная цель инженерного образования - формирование гармонически развитой личности, в совершенстве владеющей основами профессиональной деятельности, удовлетворяющей современным требованиям производства, обладающей научным мировоззрением, потребностью и умением познавать окружающий мир, работать творчески. Так как основу всех технических систем и технологий составляют естественные науки, необходимо целенаправленно усиливать естественнонаучную подготовку инженеров, как количественно, так и качественно.

Отдельно следует отметить отсутствие в физическом образовании специальной направленности на удовлетворение широких мировоззренческих потребностей личности, проявляющихся в интересе к методологическим аспектам становления и развития физического знания, к установлению родства между рациональным знанием и другими компонентами общечеловеческой культуры.

Сегодня уже признано, что в подготовке специалистов с высшим образованием нужно учитывать две противоположные тенденции - фундаментализацию и профессионализацию, - которые однако должны дополнять друг друга. В самом деле, приобретенные фундаментальные знания т.е. знании полученные по физике, химии, математике могут найти полезный выход в практической деятельности только при условии определенного уровня профессиональности. И наоборот, процесс профессионализации в известные моменты может остановиться, если не хватает фундаментальной подготовки.

Учебный процесс в технических вузах должен быть организован так, чтобы в процессе его реализации особое внимание уделялось развитию технического мышления у будущих инженеров. Это объясняется тем, что техническое мышление соединяет в себе особенности умственного действия и производственного навыка, имеет обобщающий и абстрактный характер. «Оно позволяет охватить зависимость между техническими объектами, их структуру и динамику в определенных схемах, служащих своеобразным кодом реально существующих процессов, видеть их в движении, во взаимосвязи с другими объектами».

Одной из целей профессиональной подготовки студентов в технических вузах должно являться развитие технического мышления студентов на основе предмета физики [8].

Отсюда следует, что преподавание физики инженерно-технических вузах «решает двуединую задачу, обеспечивая фундамент подготовки студентов (знание основ науки физики: понятий, законов, теорий) и способствуя их профессиональной подготовке (знание применений физических законов в технике и технологии производства)» [6].

Курс физики имеет большие возможности для формировании технического мышления студента, так как в процессе его изучения формируются такие умения как:

- предвидеть течение процесса или явления с целью управления;

- предсказывать новые стороны, свойства, качества предметов, явлений, процессов на основе физических теорий и гипотез и находить перспективные направления, методы экспериментального выявления ранее неизвестных науке сторон явления;

- компактно описать, используя физическую теорию, имеющуюся информацию о явлении, процессе и на этой основе вывести следствия и предпосылки.

Таким образом, в профессиональной подготовке будущих инженеров курс физики играет значительную роль, так как в нем излагаются основы наук, современные достижения которой определяют характер и основные направления развития техники и производства.

Однако практика показывает, что студенты технических вузов не умеют использовать в полной мере знания по физике для пояснения и научного обоснования устройства и принципа действия машин и механизмов, технологического оборудования и технологических процессов, решения задач производства и технологических проектов. Знания по физике в большей степени носят формальный характер, а трудовые действия и операции по общетехническим дисциплинам не достаточно осознаны с точки зрения применения законов физики в технике и оторваны от теоретических знаний по физике.

Это происходит потому, что курс физики, читаемый студентам не предусматривает качественно новое, современное построение содержания по сравнению со школьным, имеется тенденция к уменьшению числа обязательных часов на изучение курса физики, что безусловно приводит к снижению уровня фундаментальной подготовки студентов, а это в свою очередь негативно отражается на их профессиональной подготовке.

Науки о природе и в том числе предмет физика не только обеспечивают технологический прогресс, но и формируют менталитет инженера, особый тип рационального мышления. Критически - аналитическая рациональность, свойственная естественнонаучному знанию, важна для мировоззренческой ориентации современного инженера. Она приучает инженера к относительности систем отсчета и суждений, к уяснению ограниченности и модельности наших представлений о мире, к новым представлениям об объективности научного знания, к пониманию дополнительности и альтернативности как природных, так и социальных феноменов [1]. Инженеру необходимо систематическое знакомство с методами физического моделирования как специфической формой научного мышления и познания окружающего мира. Физическое моделирование приучает к анализу и учету условий функционирования объекта, к необходимости сопоставления теоретических построений с действительностью, к относительности области применения тех или иных моделей, а также к абстрагированию и формализации информации. При сопоставлении теоретических знаний особую роль играет лабораторные занятия.

физика преподавание инженер технический мышление

Физика наряду с другими естественными науками изучает объективные свойства материального мира. Процесс научного познания этих, свойств, как известно, состоит из трех основных этапов:

1) восприятия, т. е. первичного изучения исследуемого явления при помощи наблюдения;

2) обобщения, т. е. создания гипотезы (теории);

3) проверки истинности гипотезы на опыте (на практике). Как видно, опыт, эксперимент не являются единственными способами научного исследования, но их роль как критерия истинности решающая.

Проникая все дальше вглубь природы явления, открывая первопричины его, современная экспериментальная физика использует тончайшие методы и сложнейшие приборы, над созданием которых трудятся целые институты. Техника физического эксперимента и лабораторной работы, достигшая в настоящее время высокого уровня, требует от исследователя самого широкого круга знаний по различным вопросам науки и техники и чрезвычайно разнообразных навыков и приемов работы.

Существенное изменение общественных требований к качеству высшего образования в последнее время диктует необходимость постоянного обновления его содержания, в том числе и в первую очередь цикла естественнонаучных дисциплин, совершенствования организационных форм и структур высшей школы. К сожалению, часто курс физики модернизируется путем механического добавления нового материала без учета его влияния на осмысление и формирование физической картины мира в целом. В курсах физики часто отсутствует направленность на удовлетворение мировоззренческих потребностей личности, проявляющихся в интересе к методологическим аспектам становления и развития физического знания, к установлению родства между рационально - научным знанием и другими компонентами человеческой культуры [4] .

В результате изучения естественнонаучных дисциплин в техническом вузе необходимо усвоить общие естественнонаучные и методологические подходы, специфически преломляемые в каждой отдельной дисциплине: методологические закономерности развития естественно-научного знания, смена типов научной рациональности и общих представлений о взаимоотношениях природы и познающего субъекта, осознание единства человека и природы, потребность в формировании целостной естественно-научной культуры и развитии рационального естественно-научного мышления.

Важнейшим компонентом естественно-научной и профессиональной подготовки инженера является формирование научного мировоззрения. Особенно возрастает роль мировоззренческой подготовки в условиях непрерывного научно - технического прогресса, перехода к постиндустриальному и открытому обществу, глобального распространения информационных технологий. Вузовский курс физики предоставляет богатые возможности для мировоззренческой подготовки. Физика имеет тесные связи как с другими естественными науками, опирающимися на лежащие в основе изучаемых ими явлений физические закономерности и использующими физические методы исследований, так и с общетехническими дисциплинами (сопротивлением материалов, теоретической механикой, основы теории цепей, электротехникой и др.). Физика является естественнонаучным основанием техники [8]. В то же время физика, изучая наиболее общие и фундаментальные законы природы, имеет много точек соприкосновения с философией. В физике широко используются важнейшие философские категории: материя и движение, пространство и время, конечное и бесконечное, необходимое и случайное, причина и следствие и т.д. С другой стороны, физика дает огромный фактический материал для конкретизации и развития философских законов и категорий, понимания многих методологических проблем науки.

В процессе преподавания физики необходимо использовать богатейший материал по вопросам методологии, логики и теории познания. Это позволяет расширить и углубить представления студентов о сущности материи и движения, единстве, многообразии и взаимосвязи материального мира.

К курсу физики в техническом вузе предъявляются требования, обусловленные спецификой Государственных образовательных стандартов: содействовать получению фундаментального образования, способствующего дальнейшему развитию личности. В отличие от традиционных курсов физика как учебная дисциплина должна представлять собой целостный и фундаментальный курс, единый в своих частях и демонстрирующий роль физики как основы всего современного естествознания. Изучение целостного курса физики совместно с другими дисциплинами естественнонаучного цикла способствует формированию у студентов естественнонаучного мировоззрения, освоения ими современного стиля физического мышления.

Исходя из вышеизложенного, обобщенно можно сформулировать следующие цели изучения курса физики:

- изучение основных физических явлений; овладение фундаментальными понятиями, законами и теориями классической и современной физики, а также методами физического исследования;

- овладение приемами и методами решения конкретных задач из различных областей физики;

- ознакомление с современной научной аппаратурой, формирование навыков проведения физического эксперимента, умение выделить конкретное физическое содержание в прикладных задачах будущей деятельности.

В практике преподавания в технических вузах курс физики не всегда в должной мере отвечает требованиям, предъявляемыми к нему современными реалиями. Причины такого положения указаны в методической пособии [Перспективные направления совершенствования процесса обучения в техническом вузе: Учебно-методическое пособие].

Естественнонаучная подготовка инженера включает выработку активного отношения к действительности, умения ставить проблемы, объективно верно отражать окружающий мир. В современном естествознании одной из основных тенденций является усложнение объекта исследования. Предметом исследования стал мир квантово - механических явлений, характеризующийся новыми, несводимыми к классической физике закономерностями, а также принципиальной ненаблюдаемостью изучаемых объектов. Исследование квантово - механических объектов специфично, здесь непосредственному восприятию доступен лишь результат воздействия частиц на приборы. Возрастает познавательная активность субъекта, что связано с повышением значения приборов, а также с широким применением в познании математических средств.

Подготовка специалистов в техническом университете должна сопровождаться обязательным совершенствованием их базовой подготовки по естественно-научным дисциплинам, и в первую очередь по физике. Выпускник должен получать не узкоспециализированные, а фундаментальные, комплексные представления о научной картине мира, основных методологических приемах естествознания. Требуется безотлагательное улучшение математической и естественнонаучной подготовки инженеров. Цикл естественнонаучных дисциплин должен быть представлен в образовательных программах в соответствии с современными требованиями к образованности инженера. Задача естественнонаучного образования - обеспечить оптимальные условия для взаимодействия различных типов мышления, заложить основу для дальнейшего саморазвития и самообразования инженера в течение всей творческой жизни [8].

Физика, математика, теоретическая механика, информатика составляют основу теоретической подготовки инженера и играют роль фундаментальной физико-математической базы, без которой невозможна успешная деятельность инженера. Улучшение естественнонаучной подготовки инженера не должно сводиться к простому увеличению объемов естественнонаучных дисциплин. Речь должна идти о качественно новом уровне преподавания этих дисциплин как единого комплекса наук о природе и месте в ней человека.

Если преподаватель хорошо усвоит содержание и сущность теории организации процесса проблемного обучения, овладеет формами, методами и техническими средствами обучения и будет систематически творчески применять усвоенное на практике, то успех придет сам. Хорошая дидактическая подготовка преподавателя высшей школы сегодня особенно важна, потому что без знаний общей теории нельзя творить, а сам процесс преподавания - это искусство, искусство увлечь слушателей своим предметом, удивить красотой мысли, знания, побудить к самостоятельным мыслительным действиям. [9].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Голубева, О. Как реформировать общее естественнонаучное образование? / О. Голубева, В. Кагерманьян, А. Савельев, А. Суханов // Высшее образование в России. - 1997. - №2. - С.46 - 53.

2. Голубева, О.Н. Концепция фундаментального естественнонаучного курса в новой парадигме образования / О.Н. Голубева // Высшее образование в России. - 1994. - №4 . - С. 23 - 27.

3. Грицанов. А.А. Новейший философский словарь, Минск. 1999. - 145 с.

4. Коган И.Ш. Как можно одновременно интенсифицировать и упростить процесс преподавания физики и технических дисциплин. Технион - Израильский технологический университет, г. Хайфа, http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/7073.htm l

5. Ломакина О.В. «реализация дидактических методов активного обучения в профессиональной подготовке студентов радиотехнических специальностей» автореферат Тамбов 2004

6. Сидякин В.Г., Алтайский Ю.М., Техника физического эксперимента, Изд. Киевского университета. - 1965г.

7. Сенашенко, В. Естественно-научное образование в высшей школе / В. Сенашенко, Н. Сенаторова // Высшее образование в России. - 2001. - №2. - С. 3 - 9.

8. Развитие мышления в процессе обучения физике. Сборник научных статей. Выпуск 2, Омск. - 2005.

9. Педагогика. Под редакцией заслуженного деятеля науки РФ, доктора педагогических наук, профессора П.И. Пидкасистого, третье издание, дополненное и переработанное. Учебное пособие. Москва. - 1998.

Размещено на Allbest.ru