Geum.ru

Удк 378. 147 75. 5)

Вид материалаДокументы

Содержание


Аналіз останніх досліджень та публікацій.
Постановка завдання.
Виклад основного матеріалу.
Висновки та перспективи подальших досліджень.
Подобный материал:

УДК 378.147(0.75.5)


© 2006

Несторук Н.А.


ФОРМУВАННЯ ТЕХНІЧНОЇ ТВОРЧОСТІ ЗАСОБАМИ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ


Постановка проблеми. Виходячи із загальносвітових тенденцій розвитку нашого суспільства, яке починає входити в Європейский простір, провідні педагогічні інституції активно включилися в процес адаптації освіти до нових умов Болонського процесу, який є процесом полісуб’єктивним, багатоваріантним, гнучким, відкритим, поступовим і таким, що базується на цінностях Європейської освіти і не нівелює своєрідності національних освітніх систем.

Україна задекларувала і виконує практичні дії, щодо входження національної вищої освіти в Європейську через дотримування всіх постулатів Болонської угоди.

Рушійною силою інтеграційного процесу мають стати грамотні фахівці, які вміють проектувати, розробляти, удосконалювати, впроваджувати, мислити дуже гнучко, будуть здатними відповідати потребам суспільства та викликам сучасності, конкурентноспроможними на терені спільного для країн Європи ринку освітніх послуг, релевантними ринку праці.

Одним із напрямів виконання даного завдання є модернізація проведення експериментальних досліджень, які сприяють успіху трансформаційних процесів в освіті. Удосконалення навчання студентів експериментальним дослідженням у вищій школі є однією з актуальних проблем сучасних педагогічних досліджень. Проте сьогодні цьому процесу не приділяється достатньо уваги.

Аналіз останніх досліджень та публікацій. У шкільній дидактиці експериментальні дослідження криються за лабораторними роботами як методом навчання (В.В. Воронов, В.С. Лозниця, Н.Є. Мойсеюк, І.П. Подласий, І.Ф. Харламов, В.В. Ягупов та ін.). Підготовка та здійснення під час лабораторних робіт експериментальних досліджень при вивченні технічних дисциплін у вищій школі розглядаються О.К. Бєловою, О.Е. Коваленко. Дослідні роботи як методи навчання називаються Н.П. Волковою, М.М. Фіцулою.

Питання становлення та розвитку науково-дослідної роботи у вищих навчальних закладах розглядаються О.М. Микитюком, основ наукових досліджень у вищій школі – С.Ф. Артюхом, І.М. Глушком, І.С. П’ятницько-Поздняковою, В.Ф. Ситніком, методів наукового пізнання (в тому числі й експериментів) – А.А.Киверялгом, Г.І.Рузавіним, інженерного експерименту – Д.А. Кузьмичовим, І.А. Радкевичем, А.Д.Смирновим, Х. Шенком, планування експериментів – Ю.П. Адлером, М.В. Лур’є, Є.В. Марковою, Д. Фінні, М.С. Винарським, експериментального аналізу – Т.А. Алієвим, моделювання в науково-технічних дослідженнях В.А. Веніковим, А.М. Лебедєвим та ін.

Навчання експериментальним дослідженням як правило здійснюється опосередковано через методичні вказівки з виконання конкретних дослідів або через рекомендації стосовно здійснення навчальної діяльності студентів під час, наприклад, лабораторних робіт (В.М. Аридін, Г.А. Атанов, В. Граф, В.М. Дворянінов, І.І. Ільясов, В.Я. Ляудіс, Майєр Є.О., Нікітін М.Г. та ін.)

Постановка завдання. Разом із тим у педагогічній теорії залишається недостатньо розробленою проблема навчання студентів електромеханічних спеціальностей проведенню експериментальних досліджень в процесі вивчення технічних дисциплін.

Виклад основного матеріалу. Піднесення вищої освіти України до рівня вищої освіти в розвинутих країнах світу та її інтеграція у міжнародне науково-освітнє співтовариство дещо змінюють пріоритети в підготовці майбутніх фахівців: зменшується частка прямого, зовні заданого інформування, збільшується обсяг самостійної роботи в лабораторіях, читальних залах, на об’єктах майбутньої професійної діяльності, посилюється роль практичної підготовки.

Все це вимагає ретельного перегляду й оновлення змісту та методик викладання, зокрема, технічних дисциплін при підготовці інженерних кадрів.

Вивчення практики дозволило встановити, що в багатьох випадках під час визначення засобів проведення експериментальних досліджень майбутні фахівці керуються інтуітивним уявленням про те, як буде відбуватися даний процес. Ніхто не вчить, наприклад, шкільного викладача, як необхідно вчити дітей працювати зі шкільним обладнанням – принаймні всякому разі у практичній педагогіці - ні. Звісно, є окремі методики, які навчають викладача фізики викладати шкільну фізику або викладача хімії викладати шкільну хімію, тобто єдиний варіант, який розглядається з точки зору навчання – це окремі методики: методика викладання фізики, методика викладання хімії, де є рекомендації по тому, як треба ознайомити з обладнанням учнів, але і те, що запропоновано - розглянуто не на достатньому рівні. Водночас, в педагогічній літературі не йде мова про експериментальні дослідження як про єдину систему, спрямовану на реалізацію певної дидактичної мети. До того ж, як показує практика, студенти недостатньо підготовлені до проведення цих досліджень: погано знають не тільки обладнання, а й види, технологію організації та проведення досліджень. Слід зазначити, що при експерименті дослідник діє на об’єкт за допомогою спеціальних методів, інструментів або приладів і може планомірно змінювати і варіювати різні умови, потрібні йому для одержання остаточного результату. З розвитком комп’ютерної техніки та програмного забезпечення з’явилися нові напрямки в експериментальних дослідженнях, методи та засоби їх проведення, здобув розвитку віртуальний характер діяльності, що складає основу дистанційного навчання. Студенти ж, частіше за все, на репродуктивному рівні виконують вказівки викладача, або додержуються виданих методичних рекомендацій, так і не зрозумівши ролі тих чи інших дій в теорії та практиці наукових досліджень. Все це тому, що навчання проведенню експериментальних досліджень залишається й досі невирішеною проблемою. На нашу думку, зараз важливо визначити всі види сучасних експериментальних досліджень, виявити особливості їх проведення, типізувати за різними ознаками і, виявивши спільні складові, розробити методику навчання експериментальним дослідженням студентів електромеханічних спеціальностей в процесі вивчення технічних дисциплін.

Виходячи з визначення техніки ( від грец. techne - мистецтво, майстерність) - сукупність засобів людської діяльності, які побудовані для здійснення процесів виробництва та обслуговування, та дисципліни (від лат. disciplina- навчання, наука)- навчальний предмет; галузь науки або декількох наук [1,с.66] маємо, що технічними дисциплінами звуться всі ті, навчальний матеріал яких стосується техніки (машин, механізмів, приладів, пристроїв, знарядь тієї чи іншої галузі виробництва) з точки зору її ролі в конкретному технологічному процесі, конструкції, принципу дії, класифікації, характеристик, властивостей, особливостей вибору, обслуговування, модернізації та ін., тобто об’єктів майбутньої професійної діяльності інженерів. І підготовка цих інженерів з технічних дисциплін має бути такого рівня, який робитиме їх компетентними у своїй справі, а отже і конкурентоспроможними на ринку праці.

А тепер, щоб у технічних дисциплінах розглянути визначення експериментального дослідження, необхідно розглянути визначення цього поняття взагалі - звідки воно взялось і яке відношення воно має до дуже східного з ним наукового дослідження.

Експериментально орієнтовані вчені стверджують, що грамотно продуманий і «хитро», майстерно поставлений експеримент краще за теорію: теорія може бути спростована, а достовірно здобутий досвід – ні! У процесі пізнання техніки та пов’язаних із нею законів, явищ, процесів важливу роль відіграють експериментальні дослідження, що є “критерієм об’єктивності та правильності теоретичних викладок, а також шляхом до отримання нової інформації, наукових відкриттів – найвищого рівня пізнання об’єктів майбутньої професійної діяльності”[1,с.67].

Експериментальні дослідження – це дослідження, що засновані на експерименті. Експеримент, за визначенням словника іноземних мов, – це [< лат. experоmentum проба, дослід] – 1) науково поставлений дослід, спостереження досліджуваного явища в умовах, які точно фіксуються, що дозволяє стежити за ходом явища та багатократно відтворювати його при повторюванні цих умов; 2) дослід, спроба здійснити що-небудь [2.с.588]. Експериментальний – заснований на експерименті; отриманий шляхом експерименту.

Вишнякова С.М. у своєму словнику ключових понять, термінів та актуальної лексики дає наступне визначення терміну експеримент - це науково поставлений дослід, спостереження досліджуваного явища в умовах, які точно фіксуються, що дозволяє стежити за ходом явища та багатократно відтворювати його при повторюванні цих умов. [3,с.385].

Експериментальні дослідження у вищій школі окремими етапами, видами, обсягом можуть мати місце під час виконання студентами лабораторних робіт, курсових та дипломних проектів, проходження технологічних і переддипломної практик, участі студентів у студентських наукових гуртках, секціях, конференціях, проведенні ними наукових досліджень при кафедрі або науково-дослідній лабораторії.

Підготовка і проведення експерименту потребує виконання деяких умов. Так науковий експеримент:
  • ніколи не ставиться навмання, він потребує існування чітко сформульованої цілі дослідження;
  • не здійснюється «наосліп», він завжди базується на якихось початкових теоретичних положеннях. Без ідеї в голові, говорив І.П.Павлов, завжди не побачиш факту;
  • не здійснюється безпланово, хаотично, спочатку дослідник намічає шлях його проведення;
  • потребує загального рівня розвитку технічних засобів пізнання, необхідних для його реалізації;
  • повинен проводитися людьми, які мають достатньо високу кваліфікацію.

Тільки сукупність усіх цих умов гарантує успіх в експериментальних дослідженнях.

У залежності від характеру проблем, останні завжди поділяються на винахідницькі і перевірочні. Винахідницькі експерименти дають можливість виявити в об’єкта нові, незнайомі засоби. Результатом такого експерименту можуть бути висновки, не витікаючі із знайомих знань про об’єкт дослідження. Прикладом можуть служити експерименти, поставлені в лабораторії Е.Резерфорда, які привели до винаходу ядра атома, а тим самим і до народження ядерної фізики.

Перевірочні експерименти служать для перевірки, підтвердження тих або інших теоретичних побудов. Так, існування цілого ряду елементарних часток (позитрона, нейтрино та інше) було спочатку передбачено теоретично, і лише пізніше вони були виявлені експериментальним шляхом.

Виходячи із методики проведення і отриманих результатів, експерименти можна розділити на якісні і кількісні.

Якісні експерименти несуть пошуковий характер і не приводять до отримання деяких кількісних зіставлень. Вони дозволяють лише виявити дію тих чи інших факторів на явище, яке вивчають.

Кількісні експерименти спрямовані на установлення точних кількісних залежностей у досліджуваному явищі. У реальній практиці експериментального дослідження обидва указаних типи експериментів реалізуються, як правило, у вигляді етапів розвитку пізнання, які чергуються.

У науковому пізнанні можуть бути випадки, коли при дослідженні деяких явищ, випадків, проведення реальних експериментів буває взагалі неможливим. Цю прогалину у пізнанні може бути скомпенсовано тільки уявним експериментом. Наукова діяльність Галілея, Ньютона, Максвела, Карно, Ейнштейна та інших вчених, які є корифеями основ сучасного природництва, свідчить про суттєву роль уявного експерименту у формуванні теоретичних ідей . Прикладом можуть бути розумові експерименти Галілея, які привели до відкриття закону інерції.”...Закон інерції, - писали А.Ейнштейн і Л.Інфельд, - неможливо вивести безпосередньо з експерименту, його можливо вивести уявленням, яке пов’язано із спостереженням. Цей експеримент ніколи неможливо здійснити, хоч він і веде до глибокого розуміння дійсності експериментів”. Уявний експеримент може мати велику евристичну цінність, допомагаючи інтерпретувати нове знання, отримане суто математичним шляхом. Це підтверджується багатьма прикладами з історії науки.

Експеримент, який проводиться при виконанні науково-дослідних робіт у вищих навчальних закладах, може бути:
  • Констатуючим, у процесі якого констатується взаємозв'язок між впливом на об’єкт експерименту та результат цього впливу.
  • Контролюючим, у процесі якого відбувається контроль за результатами впливу на об’єкт дослідження та ефективності цього впливу .
  • Лабораторним, який проводиться в лабораторних умовах із застосуванням спеціального обладнання і має довготривалу дію, що дозволяє створити штучні умови для багаторазового підтвердження отриманих результатів [4,с.30].

«Експерименти поділяються на натуральні та модельні. У процесі натурального експерименту досліджується реальне технічне обладнання генератора , турбіни тощо.

В електроенергетиці такі експерименти проводять безпосередньо на електростанціях, підстанціях у процесі монтажу чи експлуатації електрообладнання. При цьому враховується весь обсяг факторів, що діють на об’єкт, який перевіряють. Натурний експеримент потребує значних фінансових витрат, часто його проведення пов’язане з певним ризиком, і тому до нього вдаються тільки в найнеобхідніших випадках.

Модельний експеримент здійснюється на модельних установках і дає змогу повніше вивчити об’єкт і пов'язані з ним процеси. При цьому, на відміну від натурного експерименту, тут є змога проводити дослідження, так би мовити, в «чистому» вигляді, тобто ізолювати досліджуване явище від другорядних факторів, що затінюють його перебіг. Результати модельних експериментів служать основою для створення математичних моделей і виконання технічних розрахунків. Модельний експеримент дає змогу багатократно відтворювати хід досліджуваного процесу в суворо фіксованих умовах, що в умовах натурального експерименту здебільшого зробити дуже важко» [1,с.67].

Для здійснення експерименту необхідно:

  1. Розробити гіпотезу, що підлягає перевірці.
  2. Забезпечити умови для експериментальної перевірки гіпотези.
  3. Розробити методики фіксування результатів.

Щодо методики проведення експерименту, то слід зазначити її важливість. Без врахування послідовності етапів проведення експерименту, його інтелектуальних та матеріальних затрат, не буде досягнуто поставленої мети. Тому під час підготовки самого експерименту дослідник повинен:
  • розробити план цілеспрямованого спостереження за об’єктом;
  • визнати межі, у яких буде проходити експеримент;
  • створити необхідні умови з урахуванням повторюваності ситуацій, зміни впливу, характеру та умов на об’єкт дослідження;
  • провести систематичне спостереження з метою вивчення та опису об’єкта (явища), що вивчається;
  • проаналізувати результати експерименту » [4, с. 36].

Навіть Роберт Гук, який дуже рано приступив до впорядкування своєї методики постановки і проведення експериментів, - перше його повідомлення в цій області датується 1663 р., стверджує, що призначенням експериментів є відкриття речей і явищ природи. Тому, перш ніж приступити до експерименту, його потрібно спланувати і сформулювати всі ті питання, на які повинне відповісти дослідження, врахувати всі обставини експерименту і можливі дії в процесі його проведення [5, с.167].

"Незважаючи на різноманітність експериментів, можна подати загальний план їх підготовки та проведення, який містить у собі такі основні взаємопов’язані етапи:

1. Визначення мети та завдання експерименту; останні в найзагальнішому випадку можуть бути зведенні до таких:

- перевірка передбаченої теорії;

- перевірка правильності розрахунку якоїсь фізичної величини, що характеризує параметр обладнання чи процесу, який відбувається в ньому;

- дослідження взаємозв’язку певних змінних, дістати які розрахунками дуже важко.

2. Вибір об’єкта дослідження при якому зумовлюється не тільки вид досліджуваного об’єкта, але й те, в якому вигляді – натурному чи модельному – мають подаватися в експерименті його параметри, які змінюватимуться в процесі експерименту, а які будуть сталими.

3.Теоретична підготовка експерименту. У процесі проведення експерименту дослідник, щоб перевірити передбачення теорії, має проаналізувати її та виявити, так би мовити, "критичні" точні, в яких вона найбільш різко розбігається з існуючими поглядами на явища та процеси.

4.Приладне оснащення експерименту. Цей етап включає в себе проектування вимірювальної апаратури, в тому числі зразка для експерименту, спеціальних дослідницьких стендів, вибір конкретних вимірювальних приладів (в разі їх відсутності – проектування спеціальних приладів), розробку схем увімкнення вимірювальних приладів, забезпечення обліку зовнішнього впливу й умов роботи вимірювальних приладів.

5.Виготовлення, монтаж і наладка вимірювальної апаратури» [1, с. 69].

Важливо також розглянути прилади для виконання експериментальних досліджень, їх класифікацію та види, тому що ще Ф. Бекон (1561-1626) найважливішим досягненням якого обґрунтування зв’язку експериментального метода з практикою, вважав, що "техніка та технологія виробництва мають прямий аналог у наукових приладах та прийомах експериментування, а досконалість наукових приладів та можливість поставити більш-менш складний дослід безпосередньо залежать від рівня техніки" [5, с. 146], тобто техніка або прилади мають далеко не останнє значення у проведенні експериментального дослідження.

Вимірювальні прилади – та частина обладнання, яка сприймає, обчислює, вимірює, спостерігає, запитує і показує параметри установок і режимів [2, с. 67].

Вимірювальна апаратура – сукупність пристроїв, які необхідно мати для проведення експерименту (у тому числі вимірювальні прилади та досліджуваний об’єкт ) [1, с. 67].

Пристрій - найважливіший засіб пізнання, а його використання – розрізнювальна особливість емпіричного, а також й експериментального, дослідження. Специфіка пристрою в тій чи іншій мірі обумовлює й специфіку різновидів емпіричного пізнання. Їх можливо поділити на п’ять основних груп:

1. пристрої, що збільшують силу й діапазон почуттєвого сприйняття (мікроскопи, телескопи, рентгенівські пристрої);

2. вимірювальні пристрої (лінійки, годинники, барометри, термометри, лічильники Гейгера);

3. технічні пристрої, що дозволяють розчленити предмети, проникнути в їх внутрішню структуру (прискорювачі, перегінні куби, фільтри, призми);

4. технічні системи, які забезпечують необхідні для експерименту умови (барокамери, аеродинамічні системи, вібросистеми);

5. фіксуючі пристрої (кіно-, фото-, телеапаратура, тощо).

В сучасному науковому пізнанні, як правило, використовуються не окремі пристрої, а їх комплекси.

Для проведення експерименту необхідно мати також зразок – це об’єкт, який підпадає під дослідження і який при необхідності можна замінити іншими. В окремих експериментах його в явному вигляді може й не бути, наприклад при дослідженні нового засобу виробництва чи технології [1, с. 68].

Експериментальні дослідження відіграють дуже важливу роль у про­цесі пізнання людиною навколишнього світу. Видатний експериментатор Клюв’є якось сказав: "Спостерігач слухає природу, а експериментатор запитує і примушує її розкриватися".

Результативність експерименту залежить від правильності обраної методики та врахування попереднього досвіду у дослідженні тої чи іншої проблематики. На основі отриманих результатів експерименту можна дійти висновків про їх вірність або хибність, розробити теоретичні положення і практичні рекомендації та втілити в практику результати дослідження.

Експеримент як науковий метод необхідний для спеціального вивчення окремих питань з участю тих, хто підлягає експерименту, його реалізація передбачає створення спеціальних умов та груп за певним параметрами, яких потребує гіпотеза. Завдяки експерименту апробовують навчальні програми з різних дисциплін, з’ясовується їх ефективність.

Підготовка сучасного спеціаліста у вищій школі потребує не тільки формування в нього спеціальних і світоглядних знань, а й обов’язкового вироблення відповідних творчих навичок та умінь.

По-перше, це пояснюється тим, що сучасна науково-технічна ре­волюція, яка торкнулася всіх сторін суспільного буття, істотно впливає сьогодні на економіку, техніку, науку та соціально-політичне життя суспільства.

По-друге, розвитку суспільного виробництва на сучасному етапі притаманні надзвичайно високі темпи впровадження наукових досягнень у народне господарство країни, завдяки чому відбувається істотна мо­дернізація техніки та технології, що в свою чергу спричинюється до швидкого зростання продуктивності праці.

По-третє, сам процес перебудови вищої школи призвів до того, що навчання в вузі стало процесом творчим, який вимагає від студента уміння аналізувати здобуті знання, перевіряти теоретичні положення на практиці, ставити й вирішувати нові завдання, тісно пов’язані з потребами практики.

Що ж до студентів інженерно-педагогічних спеціальностей, то в них необхідність формування творчих умінь і навичок пов’язана ще й з тим, що праця сучасного викладача - це по суті нескінченний пошук нових форм і методів удосконалення навчального процесу та постановки педагогічних експериментів, нескінченний ланцюг спроб на шляху форму­вання пізнавальної активності учнів. Сьогодні завданням вищої школи є навчити молодих спеціалістів уміти проводити експериментальні дослідження та розуміти мету їх здійснення, уміти узагальнювати набуті знання та застосовувати їх на практиці, у майбутній сфері професійної діяльності.

Висновки та перспективи подальших досліджень. Отже, вказані недоліки педагогічної теорії і практики породжують протиріччя між: зростаючими вимогами суспільства до інженерних кадрів та недостатнім рівнем їх професійної підготовки; вимогами посилення практичного компоненту підготовки інженерних кадрів та недостатнім рівнем розробки його теоретичних основ; необхідністю здійснення студентами експериментальних досліджень та відсутністю методики навчання студентів електромеханічних спеціальностей проведенню експериментальних досліджень при вивченні технічних дисциплін. Викладені суперечності зумовлюють необхідність розв’язання питання: яким чином слід підготовлювати студентів до здійснення експериментальних досліджень, щоб вони могли якісно та швидко засвоювати зміст технічних дисциплін. На сьогоднішній день нами зроблено аналіз стану проблеми навчання проведенню експериментальних досліджень, що існує в педагогічній теорії, обґрунтовано структуру діяльності з проведення студентами електромеханічних спеціальностей експериментальних досліджень при вивченні технічних дисциплін, розроблений алгоритм її здійснення і на цій основі визначено мету та зміст навчання проведенню експериментальних досліджень. Розроблена методика навчання студентів електромеханічних спеціальностей проведенню експериментальних досліджень в процесі вивчення технічних дисциплін, яка вже знаходить відповідні підтвердження своєї ефективності в контексті Болонського процесу. Щодо питання подальших розвідок, то планується експериментально перевірити розроблену методику, а також розробити та впровадити в навчальний процес підготовки студентів електромеханічних спеціальностей методичні рекомендації стосовно навчання їх проведенню експериментальних досліджень.

Література

  1. Артюх С.Ф. Основи наукових досліджень: Навч.посібник.-Х.: НМК ВО,1990.-120с.
  2. Словарь иностранных слов.-16-е изд.,испр.-М.:.Рус.яз.,1988.-624с.
  3. Вишнякова С.М. Профессиональное образование: Словарь.Ключевые понятия, термины, актуальная лексика.-М. : НМЦ СПО, 1999, - 583 с.
  4. П’ятницька–Познякова І.С. Основи наукових досліджень у вищій школі: Навчальний посібник. – К.: 2003. – 116с.
  5. Боголюбов А.Н. Роберт Гук (1635-1703).- М. : Наука, 1984-240с.


Несторук Н.А.

Формування технічної творчості засобами експериментальної діяльності

У статті обґрунтована необхідність нового підходу до навчання студентів електромеханічних спеціальностей, проведенню експериментальних досліджень в процесі вивчення технічних дисциплін.


Несторук Н.А.

Формирование технического творчества посредством экспериментальной деятельности

В статье обоснована необходимость нового подхода к обучению студентов электромеханических специальностей, проведению экспериментальных исследований в процессе изучения технических дисциплин.


N.A. Nectoruk

Forming of technical creativity by means of experimental research activity

The article gives the substantiation of new approach necessity of students‘ teaching for electromechanics specialities in conducting of experimental research in the process of technical disciplines studying.


Стаття надійшла до редакції. 05.09.2006р.