«Разработка моделей и образцов стандартов для бакалавров и магистров по специальности»

Вид материала

Книга

Содержание Физика для бакалавров по специальности с четырёхлетним сроком обучения Физические основы механики. Молекулярно-кинетическая теория. Статистическая физика. Термодинамика. Квантовая физика. Элементы физики твёрдого тела. Основные направления развития современной физики.

Подобный материал:

• Отчет по проекту: "Разработка моделей и образцов стандартов для бакалавров и магистров, 1487.97kb.
• Рабочая программа учебной дисциплины "Химия" для подготовки: бакалавров, магистров, 154.41kb.
• Акулов О. А.    Информатика: базовый курс : [учеб для вузов, бакалавров и магистров], 567.79kb.
• Санкт-петербургский государственный университет кино и телевидения, 301.8kb.
• «Разработка моделей бакалавра по специальности и магистра по специальности. Реализация, 403.81kb.
• В соответствии с решением Совета Учебно-методического объединения по образованию, 30.38kb.
• Кафедра автомобильного транспорта, 23.01kb.
• Разработка новых моделей школьной формы в официально-деловом стиле, 237.83kb.
• Программа подготовки магистров по направлению подготовки 230400. 68 Информационные, 26.69kb.
• О подготовке бакалавров и магистров экономики в области налогов и налогообложения, 110.39kb.

Физика для бакалавров по специальности с четырёхлетним сроком обучения

Содержание программы


Предмет физики. Методы физических исследований. Статическая обработка результатов измерений.

Физические основы механики. Основные понятия механики. Кинематика. Динамика материальной точки и твёрдого тела. Законы сохранения. Механические колебания и волны. Основы механики сплошных сред. Основы релятивистской механики.

Молекулярно-кинетическая теория. Статистическая физика. Термодинамика. Макро- и микросостояния. Молекулярно-кинетическая теория. Физическая термодинамика. Статистические распределения. Явления переноса. Равновесие фаз и фазовые переходы.

Электромагнетизм. Электростатическое поле. Поле в диэлектриках. Энергия электростатического поля. Электрический ток. Магнитное поле в вакууме. Движение заряженных частиц в электрическом и магнитном полях. Магнитное поле в веществе. Основы теории Максвелла. Электромагнитные волны. Излучение электромагнитных волн.

Оптика. Распространение электромагнитных волн в веществе. Воздействие электромагнитных волн с материальными средами. Интерференция электромагнитных волн. Дифракция света. Практическое применение физических явлений интерференции и дифракции. Голография. Поляризация электромагнитных волн. Нелинейные эффекты, сопровождающие распространение света в средах.

Квантовая физика. Квантовые свойства излучения. Волновые свойства микрочастиц. Стационарные задачи квантовой механики. Стационарные задачи квантовой механики. Квантовая теория атома. Спонтанное и индуцированное излучение. Лазеры. Квантовая статистика. Эмиссия электронов из металла.

Элементы физики твёрдого тела. Зонная теория твёрдых тел. Собственная и примесная проводимость полупроводников. Контактные явления. Р-п - переход.

Элементы физики атомного ядра и элементарных частиц. Структура атомного ядра. Радиоактивность. Элементарные частицы. Взаимодействие ядерных излучений с веществом.

Основные направления развития современной физики.

Лабораторный практикум.


6.Подготовка элитных специалистов в технических университетах


Слово «элита» французского происхождения; «elite» означает «отборный», то есть избранный из всех по высокому уровню какого-либо качества [62]. Слово «элитный» имеет также значение «производящий элиту».

Термин «элитное техническое образование» вызывает различные толкования. Можно трактовать это понятие как инженерное образование для избранных, пусть даже талантливых. Во-вторых, более правильно связывать это понятие с качеством, уровнем высшего технического образования. При этом возникает много конкретных вопросов: сколько лет учить, чему, на какие средства? как лучше строить занятия, когда человека с инженерным дипломом можно считать инженером?

Элитное образование обеспечивает наилучшим образом подготовленных (образованных) выпускников, которые в будущем способны стать наиболее видными представителями какой-либо части общества и составить общественную элиту: профессиональную, научную, политическую, гуманитарную и т.д. Общественная элита – главное богатство общества.

Элитные специалисты играют выдающуюся роль в современном обществе. Их идеи и деятельность определяют прогресс практически всех областей жизни: науки, техники, технологии, культуры и искусства. Сегодня Россия экспортирует в основном сырье, а импортирует огромное число зарубежных товаров. В статью экспорта попала и интеллектуальная элита, в том числе выдающиеся ученые: математики, физики-теоретики, элитные специалисты в области микроэлектроники и компьютерной техники. Выступая на годичной Коллегии Министерства образования РФ в феврале 2003 года ректор МГУ, академик Садовничий В. А. сказал, что «… около 300 тысяч выпускников российских вузов работают в технопарках Силиконовой Долины (США), там даже семинары иногда проводятся на русском языке, так как в основном работают русские». В середине 90-х годов профессорские должности на математических отделениях были почти полностью заняты русскими – в условиях конкурсной системы замещения преподавательских должностей американские профессора им уступали.

Россия находится в числе ведущих государств мира по отдельным направлениям (энергетика, ядерная техника, космическая, вооружения). В целом, Россия по производству валового национального продукта на душу населения занимает 102 место среди 209 стран. В структуре российского импорта машины и оборудование составляют 34,9%, продовольствие 14,5%. В структуре экспорта энергоресурсы составляют 48,1%, машины и оборудование 9,7% [63].

Существуют высокотехнологичные, наукоемкие области техники, в которых наша страна занимала самые передовые позиции в мире. Атомная промышленность создавалась под руководством академика И. В. Курчатова, космическая промышленность создавалась под руководством академика С. П. Королева, техника и технология электронных ускорителей была создана в Институте ядерной физики СО РАН (Новосибирск) под руководством академика Г. И. Будкера, технология производства экологически чистых эффективных термоядерных боезарядов разработана под руководством академика Ю. Б. Харитона.

Базой для подготовки научно-технической элиты являются научные школы, которые, развивая науку, создают систему отбора и обучения талантливых учеников, обеспечивая свою долговечность и конкурентоспособность. Базой русской математической школы, одной из трех великих наряду с французской и немецкой, всегда был мехмат МГУ. 80% выдающихся математиков России, которые причислены к мировой математической элите, являются выпускниками МГУ.

Большинство выдающихся физиков России представители научных школ: Ленинградского Физико-технического института имени А. Ф. Иоффе, Московского Физического института им. П. Н. Лебедева, Московского Института физических проблем им. П. Л. Капицы и Института теоретической физики им. Л. Д. Ландау.

В Томском политехническом университете предложены признаки элитного инженерно-технического специалиста [62]:

• природная одаренность к точным наукам, талант, изобретательность,
  
• фундаментальное образование, прежде всего в области математики, теоретической и экспериментальной физики, а также квантовой химии, молекулярной биологии, компьютерных наук, глобальной экономики; приобретенное на этой базе умение логически мыслить, рассуждать и вычислять на уровне, который достигнут в области точных наук; владение современными компьютерными технологиями, методами математического моделирования и натурного экспериментального макетирования сложных систем и технологических процессов, включая нелинейные динамические,
  
• умение ставить и решать технические и технологические проблемы, доводить разработки до совершенства, обеспечивать их конкурентоспособность,
  
• способность к инновационной деятельности на базе междисциплинарного образования и культуры, умение доводить новые разработки до полного внедрения в производство и привлекать инвестиции,
  
• высокая гуманитарная культура, позволяющая понимать, оценивать и учитывать интересы партнеров и конкурентов, владение иностранными языками, умение работать к команде.
  

Отсюда следуют основные составляющие системы элитного технического образования:

• отбор талантливых,
  
• фундаментальное образование,
  
• инженерная составляющая,
  
• инновационная составляющая,
  
• гуманитарная культура, в том числе владение иностранными языками и умение работать в команде.
  

Системы высшего образования передовых стран всегда занимались подготовкой элитных специалистов, выпуск которых значительно поднимал конкурентоспособность университетов на рынке образовательных услуг. Выдающийся американский экономист, лауреат Нобелевской премии Джон Кеннет Гэлбрейт вспоминает, что президент США Франклин Рузвельт, начиная реформу американской экономики, призвал к руководству страной целый курс выпускников Гарвардского университета. Их деятельность под руководством президента сыграла выдающуюся роль по выводу страны из великой депрессии.

В США более 1000 университетов, но наиболее способные ученики школ стремятся в «первую десятку» университетов, дипломы которых гарантируют престижные высокооплачиваемые места работы и возможности для карьеры в различных областях, включая наукоемкий бизнес.

В «первую десятку» университетов входят Гарвардский, Массачусетский технологический институт, Принстонский, Корнельский, Колумбийский, Нью-Йоркский, Калифорнийский, Калифорнийский технологический институт, Стенфордский и др. Год обучения в этих университетах стоит более 30 тысяч долларов.

В Европе заслуженной славой пользуются Оксфордский и Кембриджский в Великобритании, Парижский университет (включая Сорбонский) и Парижский политехнический университет (Ecol Polytechnique) во Франции, Мюнхенский технический университет в Германии.

Лидерами российского высшего образования являются МГУ им. М. В. Ломоносова, Санкт-Петербургский госуниверситет, Московский физико-технический институт, МГТУ им. Н. Э. Баумана, Томский политехнический университет, Санкт-Петербургский политехнический университет, Горный институт и др.

Особенно важен опыт вузов, которые нацелены на выпуск только элитных инженерных специалистов, отбирая для этого наиболее способных из большого числа желающих.

К таким вузам относится, например, французский Ecol Polytechnique, которому более 200 лет. Среди выпускников этого университета Коши, Пуанкаре, Ампер, Карно, Гей-Люссак, Монж, Бертолле. И в наши дни авторитет и вклад в развитие науки Франции этого университета велик. Главными принципами организации учебного процесса являются:

• жесткий конкурсный отбор учащихся,
  
• непосредственное участие научных институтов в учебном процессе,
  
• первый (подготовительный) цикл обучения кандидаты проходят за пределами Ecol Polytechnique в других университетах или колледжах в течении 2 - 4 лет, затем конкурс документов, рекомендаций, конкурсные экзамены; из допущенных к экзаменам отбор 1:10;
  
• обучение начинается со второго (фундаментального) цикла (2 -2,5 года): всего 6 аудиторных дисциплин – математика, общая и теоретическая физика, квантовая химия, молекулярная биология, компьютерные науки, глобальная экономика; языки и гуманитарные науки вне аудиторных занятий; количество обучающихся – 1500 человек;
  
• учебный процесс поддерживают 25 крупных научных лабораторий, которые, как правило, получают финансирование от 3-х ведомств Франции, играющих роль Министерства науки;
  
• на третьем курсе перед третьим циклом (специализацией) каждый обучаемый имеет контракт с будущим местом работы.
  

МФТИ был создан для выпуска элитных специалистов в области прикладной физики. Формировали «систему физтеха», заведовали кафедрами, читали лекции студентам лауреаты Нобелевской премии академики: П. Л. Капица, Л. Д. Ландау, Н. Н. Семенов, А. М. Прохоров, академики: С. А. Христианович, А. А. Дородницын, М. А. Лаврентьев, М. В. Келдыш, Б. В. Раушенбах, В. С. Владимиров, С. М. Никольский, Н. Н. Моисеев, трижды Герой социалистического труда К. И. Щелкин и многие другие. Природные способности, высококачественное образование, мотивированность на интенсивный, напряженный труд, а также опыт работы в лучших научных коллективах страны позволяет выпускникам МФТИ всех поколений занимать лидирующее положение в научной и производственной сферах, в органах государственного управления, крупном бизнесе. Среди выпускников МФТИ более 50 членов РАН, известные ученые, государственные деятели, руководители министерств, космонавты, журналисты, бизнесмены. Важнейшими принципами МФТИ также являются жесткий конкурсный отбор учащихся студентов и непосредственное участие в учебном процессе академических и отраслевых НИИ.

Опыт ведущих технических университетов, нацеленных на подготовку элитных специалистов, позволяет сформулировать основные принципы элитного технического образования:

• жесткий конкурсный отбор способных студентов,
  
• первостепенная роль фундаментального физико-математического образования,
  
• участие научно-исследовательских институтов в учебном процессе,
  
• сильная мотивация студентов и преподавателей,
  
• сильная мотивация научных организаций и работодателей.
  

Важным является организация системы подготовки элитных инженеров из небольшого числа наиболее способных студентов отобранных по конкурсу в крупном политехническом университете наряду с обучением большого числа студентов. Надо научиться учить талантливых не дольше и не больше, а эффективнее.

В Томском политехническом университете предлагается многоступенчатая архитектура элитного технического образования, построенная на конкурентной среде как для студентов, так и для преподавателей. Планируется построить многоступенчатую систему, в которой с 1 по 4 курс будет несколько (4-5) уровней обучения студентов. Распределение по первым трем начинается после первого семестра по данным академической успеваемости творческим способностям. При этом студенты мотивированы получать более высокие баллы, чтобы попасть на более продвинутую образовательную программу с более квалифицированными преподавателями. Конкурентная среда создается также и для преподавателей на основе отечественной и международной сертификации, например, на звание «Европейский преподаватель». Для определения рейтинга преподавателя учитываются его достижения в науке: ученая степень, публикации, монографии, учебники и учебные пособия, владение иностранными языками, опыт преподавания в России и за рубежом.

Проект системы элитного технического образования в ТПУ состоит из трех циклов:

1. подготовительный (1-2 курсы),

2. фундаментальный (3-4 курсы),

3. специализация (5-6 курсы).

Фундаментальная подготовка в ТПУ не разделяется по времени обучения в университете на уровни. Обучение математике, физике, химии и другим предметам сразу на 1-2 курсах осуществляется на трех уровнях, на которые отбираются студенты по результатам успеваемости. При этом преподаватели допускаются к обучению студентов на этих трех уровнях в зависимости от их рейтинга. В ТПУ разрабатываются программы обучения трех уровней: верхнего, среднего и нижнего – лекционных, практических, лабораторных и самостоятельных занятий при одинаковом объеме часов.

В 2002 году исследования ТПУ показали, что приблизительно 5% от общего числа студентов технических факультетов способны стать элитными специалистами. На втором курсе обучается 2000 студентов, следовательно, приблизительно 100 из них способны получить элитное образование, однако не все по разным причинам пожелают преодолевать такой трудный барьер, как двухлетний фундаментальный цикл (3-4 курсы), поэтому реально после 2 курса всех технических факультетов для системы элитного инженерного образования отбирать порядка 50 студентов. К преподаванию фундаментальных курсов предполагается приглашать ученых отечественных и мировых научных центров. Для второго цикла чрезвычайно важными являются задачи мотивации студентов и преподавателей, организация отбора студентов на фундаментальный цикл, разработка учебных программ фундаментального цикла, организация самостоятельной студентов, в том числе участие их в работе научных лабораторий, в семинарах и олимпиадах. Важна также программа гуманитарного образования, включая изучении е двух иностранных языков (английский – обязательно, французский или немецкий – по выбору).

Цикл специализации отличается большим разнообразием учебных программ и траекторий: разрабатываются индивидуальные планы обучения с использованием будущего места работы согласно контракту; планируются длительные стажировки в ведущих научных центрах в России и за рубежом; подготовка по совместным программам ТПУ-зарубежный университет, ТПУ-НИИ и т.д.; обучение по профессиональным магистерским программам на базе ведущих научных школ ТПУ. Особое внимание должно уделяться инновационной составляющей элитного инженерного образования. Опыт передовых стран показывает, что элитный выпускник должен быть готов к внедрению новой разработки вплоть до создания своего малого предприятия.

В работе [63] разрабатывается концепция академического инновационного университета, который ориентирован на развитие инновационного образования с применением междисциплинарных, проблемно- и проектно-ориентированных технологий обучения, осуществление опережающей подготовки элитных специалистов на основе интеграции академического образования и научных исследований в наиболее перспективных областях знаний, стимулирование развития фундаментальных исследований и инновационной деятельности, формирование инновационной корпоративной культуры и внутренней конкурентной среды.

Анализ внутреннего российского рынка показывает, что большая часть наиболее покупаемых технически сложных потребительских товаров произведена за рубежом. Этот перечень открывают утюги, кофемолки, кофеварки, стиральные машины, телевизоры, компьютеры, велосипеды, автомашины, и даже самолеты. Как правило, они качественнее отечественных, более надежны, удобны и эстетичны. Абсолютным предпочтением пользуется импортное оборудование, в котором используются высокие технологии: мобильные телефоны, навигаторы, ультразвуковое медицинское оборудование, томографы и др. На слуху названия зарубежных компаний: Siemens, Philips, LG, Intel, Microsoft, Tefal [68].

Все меньше примеров, когда российская техника конкурентоспособна на мировом рынке, хотя 35% выпускников наших вузов подготавливаются в области техники и технологии. Возникают вопросы – где их продукция? К чему их приготовила система образования страны?

Возникает вопрос – почему инженеры с российским высшим образованием не могут создать качественную и конкурентоспособную технику в России? Что же действительно необходимо привнести в российское инженерное образование? Ответ один – инновационную составляющую [64]. Российское инженерное образование должно стать инновационным инженерным образованием и готовить специалистов к инновационной инженерной деятельности. Что это означает? Определений много и разных. По сути, это разработка и создание новой техники и технологий, доведенных до вида товарной, конкурентоспособной продукции. В таком случае, инновационное инженерное образование – это процесс и результат целенаправленного формирования определенных знаний, умений и методологической культуры, а также комплексная подготовка специалистов в области техники и технологии к инновационной инженерной деятельности за счет соответствующих содержания и методов обучения. Имеется в виду подготовка специалистов, кроме высокой профессиональной квалификации обладающих навыками и умением организовывать производство конкурентоспособной продукции, умением нестандартно мыслить, работать в команде и с командой.

Последняя четверть XX века и начало нового тысячелетия ознаменовались формированием постиндустриального информационного общества, основанного на знаниях, когда потребность в инновациях ставит на один уровень значимость фундаментальной и прикладной науки. В эпоху индустриального общества основой технологического развития была фундаментальная наука. На базе нее создавались прикладные научные знания, используемые на практике. На этом принципе формировался и подход к инженерному образованию, широко используемый в настоящее время. Его суть заключается в том, что студентам вначале предлагается изучить математику и естественнонаучные дисциплины, мало акцентируя внимание на том, где и как можно и нужно использовать эти знания на практике. Затем студентам предлагаются общеинженерные и специальные дисциплины, как прикладные науки, также, в основном, на уровне знаний без особых требований к их творческому использованию в реальном деле. Главным недостатком такого подхода к инженерному образованию является то, что в результате выпускник «может все знать, но не уметь делать ничего» [64]. Переход к информационному обществу вызвал необходимость изменения системы образования, его технологий, методик обучения, усиления их действенности по развитию творческого мышления, его инновационности, формирования «опережающего» образования. Образование должно опережать в своем развитии другие формы активности людей, особенно их хозяйственную деятельность. Исключение должна составлять только наука, прежде всего фундаментальная, которая является главным источником наполнения «образовательного потенциала» [67]. В постиндустриальную эпоху обществом уже накоплена масса фундаментальных и прикладных знаний, создан огромный информационный ресурс и главной целью становится создание конкурентоспособной продукции за счет умелого управления знаниями. Инновации в технике и технологии в настоящее время формируются на междисциплинарной основе в результате передачи знаний из одной области в другую.

В этой связи, развивается новый подход к инженерному образованию – необходимость формирования у специалиста в области техники и технологии не только определенных знаний и умений, но и особых «компетенций», сфокусированных на способности применения приобретенной профессии на практике при создании новой продукции. Изменяются образовательные программы и учебные планы. Уже в первый год обучения студентам показывают связь предлагаемого учебного материала с их будущей инженерной деятельностью. Это позволяет выработать у студентов столь необходимую мотивацию к обучению, большую восприимчивость к теории при освоении ее через практику. В настоящее время многие зарубежные университеты применяют проблемно-ориентированные методы и проектно-организационные технологии обучения. В результате достигается новое качество инженерного образования, обеспечивающего комплекс компетенций, включающий фундаментальные и технические знания, умения анализировать и решать проблемы с использованием междисциплинарного подхода, владение методами проектного менеджмента, готовность к коммуникациям и командной работе.

Одним из перспективных методов, используемых в инновационном инженерном образовании, является «контекстное обучение», когда мотивация к усвоению знания достигается путем выстраивания отношений между конкретным знанием и его применением. Не менее важным является «обучение на основе опыта», когда студенты имеют возможность ассоциировать свой собственный опыт с предметом изучения. Особую значимость в инновационном инженерном образовании имеют проектно-организационные технологии обучения работе в команде. При этом создаются условия, практически полностью соответствующие реальной инженерной деятельности, и, таким образом, студенты приобретают опыт комплексного решения задачи инженерного проектирования с распределением функций и ответственности между членами коллектива.