Для сравнения результатов академической успеваемости по курсу ТАУ при традиционной и экспериментальной системе обучения в качестве контрольной группы мы выбрали также студентов (34 человека) специальности “Технология машиностроения”, но 1997-1998 учебного года. Оценка качественного состава ЭГ и КГ была произведена на основе анализа результатов вступительных экзаменов (по физике и математике), результатов экзаменов за I-ый и II-ой курс по ТОЭ и высшей математике, специально разработанного диагностического задания [Прил. 1]. Данные опроса показали, что средний балл на вступительных экзаменах у студентов экспериментальной группы составляет: по физике 3,9; по математике 3,8; у студентов контрольной группы - 3,7 и 3,8 соответственно. Средний балл по высшей математике за I-ый и II-ой курс у студентов ЭГ - 3,7 (КГ - 3,6); по ТОЭ в обеих группах - 3,8. Средний балл за диагностическое задание в экспериментальной и контрольной группах составил 3,3.

Чтобы исключить влияние на результаты эксперимента различных индивидуальных стилей педагогической деятельности, в обеих группах лекционные занятия проводил один и тот же преподаватель, а лабораторные работы - другой.

На аудиторные занятия программой отводится 119 часов. Обучение в экспериментальной группе велось по программе модульного обучения.

Мы основывались на методологических подходах В.П. Беспалько, Е.П. Бочаровой, П.Я. Гальперина, Л.С. Выготского, Е.А. Климова, Н.В. Кузьминой, Г.В. Никитиной, А.А. Реана, Н.Ф. Талызиной, В.Д. Шадрикова и других и принципах гуманистической педагогики.

Успешность профессиональной деятельности инженера-механика зависит от уровня развития у него творческих умений (основанных на способности к саморазвитию), формирование которых и является одной из важных задач преподавателей технического вуза. Исходя из этого, суть предлагаемой нами экспериментальной программы заключается в подходе к учебному процессу как процессу управления, где большая часть времени отводится на самостоятельную работу студентов, а преподаватель выступает в качестве руководителя.

Важную роль в образовательном процессе играют и возрастные особенности обучающихся, которые также необходимо учитывать.

В. Шляпентох отмечает, что возраст относится к числу тех признаков, которые в той или иной степени оказывают воздействие на все характеристики человека. А по мнению В.А. Калмык, возраст в среднем характеризует жизненную силу человека, его здоровье, работоспособность; его личные качества и свойства - восприимчивость к новым условиям труда и его организации, степень внимания, память и другие умственные и психологические способности к труду [129].

Студенты III курса (19-20 лет) относятся к юношескому возрасту. Согласно теории Э. Эриксона, он характеризуется как период жизненного самоопределения, планирования ближайшего будущего, активного поиска себя, становления мировоззрения [196].

Именно в этом возрасте, как подчеркивает А. Маслоу, усиливается процесс самоактуализации личности (т.е. использование и развитие у человека задатков и превращение их в способности), возрастает роль самооценки, изменяются взаимоотношения с другими людьми [110].

С другой стороны, в 19-20 лет обострены чувства максимализма, категоричности, самоуверенности, самолюбия.

Усилия педагога, на наш взгляд, в этот период должны быть направлены на выявление, дальнейшее развитие и закрепление у студентов таких личностных качеств, которые в последующем окажут положительное влияние не только на успешность профессиональной деятельности, но и на выбор принципов жизнеопределения.

С целью выявления недостатков традиционной системы обучения нами было проведено анкетирование студентов по методике Е.П. Бочаровой, касающейся оценивания знаний студентов в учебном процессе, а также анкетирование преподавателей по модифицированной методике Е.П. Бочаровой относительно самостоятельной учебной деятельности студентов и организации учебного процесса.

Наиболее важные для деятельности инженера-механика умения мы выделили на основании данных профессиографического опроса, проведенного по методике Г.В. Никитиной и В.Н. Романенко.

Для оценки сформированности профессиональных умений мы использовали уровни усвоения учебной информации В.П. Беспалько: I) узнавание - студент выполняет каждую операцию деятельности, опираясь на описание действия, подсказку, намек (репродуктивная деятельность); II) воспроизведение - студент самостоятельно воспроизводит и применят информацию в ранее рассмотренных типовых ситуациях, при этом его деятельность является репродуктивной; III) применение - характеризует способность студента использовать приобретенные знания и умения в нетиповых ситуациях (продуктивная деятельность) [15].

Для диагностики исходного уровня профессиональных умений студентов было использовано расчетно-графическое задание по профилирующим для инженера-механика дисциплинам, оценка которого производилась по критериям В.П. Беспалько.

Предположив, что на формирование умений оказывают влияние мотивация и профессиональная направленность, мы исследовали их уровни соответственно по методикам А.А. Реана и Е.А. Климова, а эмоциональное состояние студентов при традиционной и экспериментальной системах обучения - по модифицированной методике Н.В. Кузьминой “Эмоции на занятиях”.

На завершающем этапе эксперимента диагностика уровня сформированности профессиональных умений студентов обеих групп на основе теста, результаты которого оценивались также по критериям В.П. Беспалько.

Оценка значимости изменений проводилась с помощью дисперсионного параметрического анализа по критериям Стьюдента и Пирсона.

2.2 Анализ недостатков традиционной системы обучения

Постоянное снижение активности самостоятельной работы студентов в последние годы и следующее за ним ухудшение качества подготовки инженерных кадров имеют множество причин. Это стереотипы пассивных форм обучения, десятилетиями насаждаемые в средней школе, и падение престижности инженерных специальностей, а следовательно, ослабление внешней мотивации, ранее побуждавшей студентов к активной творческой самостоятельной работе. Это и упущения вузовской системы преподавания: чрезмерно большой объем обязательных аудиторных занятий, не учитывающих индивидуальные качества студентов; недостатки технологии обучения, когда традиционно весь программный материал студент получает через преподавателя, выступающего в качестве простого информатора, а не берет самостоятельно и т.д.

Анализ организации учебного процесса в высшей школе позволяет выявить ряд стереотипов, мешающих качественной подготовке специалистов. Основным недостатком существующей технологии обучения является ее экстенсивный характер, чему в немалой степени способствует деление учебного года на 2 семестра, в течение которых студент сразу знакомится с большим набором изучаемых дисциплин. Это приводит к достаточно малой недельной дозировке объема изучаемой информации по отдельным предметам. Цельная картина по изучаемому предмету может возникнуть у студента только в период активной самостоятельной работы в сессию, но не всегда, к сожалению, возникает в силу дефицита времени. Мировая же практика давно пришла к выводу, что доля обязательных аудиторных занятий не должна превышать половины объема часов, отводимых на обучение. Рассредоточенность курсов мешает формированию в течение семестра представлению о каждом предмете в целом и внутренних его связях.

Посетив 80 лекционных, практических и лабораторных занятий студентов II-V курсов по общетехническим и специальным дисциплинам (ТОЭ, ТММ, электрические машины, электро-, гидро, пневмопривод, вычислительное моделирование и т.д.), мы пришли к выводу, что лишь при подготовке к лабораторным работам студенты регулярно занимаются самостоятельной работой - выполняют предварительный расчет. Однако и в этом случае она носит репродуктивный характер, т. к. производится по аналогии с примерами, приведенными в методических указаниях. Кроме того, расчет выполняет только один человек из рабочей бригады (бригада 3-5 человек), а остальные занимаются переписыванием. Еще одной характерной особенностью является то, что на исследуемых нами IV-V курсах при подготовке к лабораторным работам предварительный расчет требуется лишь по дисциплине “Вычислительное моделирование”, следовательно, на старших курсах доля самостоятельной работы снижается. Данные по самостоятельной работе на лекционных и практических занятиях приведены в табл. 1.

Таблица 1

Доля самостоятельной работы на практических и лекционных занятиях в традиционной системе обучения

Вид занятий	Внеаудиторная контролируемая	Внеаудиторная неконтролируемая	Аудиторная контролируемая	Аудиторная неконтролируемая
Лекционные (40 занятий)	12,5%	37,5%	-	-
Практические (20 занятий)	5%	35%	25%	35%

Результаты исследования показывают, что только на 50% посещенных нами лекций преподаватели ставили перед студентами вопросы, требующие самостоятельной проработки, причем в 37,5% из них последующая проверка не проводилась. На практических занятиях самостоятельной работе отводится уделяется больше внимания, но вся она сводится в основном к тому, что либо один из студентов решает у доски, а вся группа наблюдает, либо всей группе на дом выдается одновариантное задание. К тому же на старших курсах по специальным и общетехническим дисциплинам учебными планами не предусмотрены практические занятия, поэтому доля самостоятельной работы на III-V курсе снижается по сравнению с I-II курсом.

Опрос 150 студентов инженерно-технических специальностей [Прил. 2] показал, что 117 человек (78%) считают, что результаты которых они достигают в своей учебной деятельности, ниже возможных, причем 100 (66,67%) из них причину этого видят в отсутствии учебной самоорганизации и недостаточном интересе к учению. 93 человека (62%) ответили, что оценки по разным учебным предметам частично соответствуют их уровню знаний, 34 студента (22,67%) - соответствуют и 23 (15,33%) -не соответствуют. На вопрос, в каких случаях оценка доставляет большее удовлетворение, 138 человек (92%) сообщили, что, когда их оценивают правильно.

Таким образом, мы пришли к выводу, что экстенсивному характеру обучения способствует и практически неорганизованная, неконтролируемая, нестимулируемая никакими факторами самостоятельная работа. В сложившейся системе организации учебного процесса эта работа неизбежно носит характер “залатывания дыр” вместо целеустремленного, планомерного и глубокого усвоения того или иного курса. Самостоятельная работа, как и результаты рубежного контроля знаний студента в течение семестра, непосредственно не учитываются в итоговой экзаменационной оценке, которая не всегда отражает в полной мере уровень знаний, умений и навыков студента.

Наконец, существенным недостатком высшего технического образования, на наш взгляд, является инвариантность его содержания относительно типа предстоящей инженерной деятельности (организаторской, конструкторско-технологической, исследовательской), а также индивидуальных склонностей и способностей обучаемого.

30 преподавателям общетехнических и специальных дисциплин была предложена анкета для выяснения различных точек зрения по поводу существующей системы обучения [Прил. 3]. Только 9 педагогов (30%) на вопрос, знакомы ли студенты с нормами оценки знаний, умений и навыков по их предмету, ответили положительно; 3 преподавателя (10%) всегда и 7 преподавателей (23,33%) не всегда обращают внимание студентов на необходимость проведения самоконтроля; методы активного обучения и проблемные лекции в своей практике всегда применяют лишь 4 педагога (13,33%), а не всегда - 12 (40%), промежуточный контроль всегда осуществляют 8 преподавателей (26,67%), а не всегда - 10 (33,33%); при выдаче индивидуальных заданий способности студента всегда учитывают 5 педагогов (16,67%), а не всегда - 2 (6,67%). С другой стороны, 27 человек (90%) отметили, что продолжительность преподаваемого ими курса недостаточна, а 25 человек (83,33%) недовольны тем, что большая часть лекционного времени тратится на конспектирование.

Проанализировав данные этого опроса, мы пришли к выводу, что основные недостатки традиционной системы обучения заключаются в следующем:

студенты большую часть учебного времени тратят на лекции, в ходе которых занимаются преимущественно пассивными формами работы;

тратя значительную часть времени на почти механическое переписывание лекций, студенты не читают специальную литературу;

студенты не приобретают навыков говорить на специальные темы, так как большую часть учебного времени они слушают;

сложившаяся система контроля (только итоговый контроль) не имеет действенной обратной связи;

не проводится полноценной работы с теоретическим материалом в аудитории;

жесткое разделение лекций и практических занятий.

Все отмеченные выше недостатки такой традиционной системы обучения свидетельствуют о том, что она не носит деятельностного характера и, как следствие, трудно поддается профессиональной мотивации.

Одним из путей совершенствования традиционной системы обучения и устранения ее недостатков является модульное обучение, в основу которого положены следующие основные принципы:

модульность, т.е. учебный материал, охватываемый модулем, должен являться настолько законченным блоком, чтобы существовала возможность конструирования единого содержания обучения, соответствующего комплексной дидактической цели, из отдельных модулей;

представление студенту в каждом модуле времени (например, 1 неделя), полностью свободного от аудиторных занятий, для самостоятельной работы, которая обязательно должна завершаться проведением одной из форм промежуточного контроля по модулю;

принцип дифференцированного образования, ставящий содержание изучаемых курсов в зависимость от индивидуальных склонностей и способностей обучаемого, а также типа предстоящей инженерной деятельности;

принцип максимальной индивидуализации обучения, состоящий в предоставлении студенту:

а) свободного посещения занятий в случае успешного прохождения промежуточного контроля;

б) возможности опережающего индивидуального темпа обучения;

разумное использование персональных компьютеров в учебном процессе;

оценивание результатов обучения студента при помощи индивидуального кумулятивного индекса.

Итак, мы предполагаем, что введение модульного обучения, базирующегося на формировании системы потребностей и мотивов (достижения и познавательных) обучающихся, приведет к развитию у студентов-механиков следующих профессиональных умений: 1) сформулировать цели работы; 2) найти недостающие данные и перевести единицы измерения; 3) произвести расчет, оценить полученный результат и найти “выпадающие” цифры; 4) синтезировать систему и технически грамотно объяснить полученный результат; повышению эффективности учебного процесса и, как следствие, к качеству подготовки будущего специалиста.

2.3 Профессиональные умения, необходимые инженеру-механику

Мировое общество, профессиональные общественные организации активно работают в области идеологии, методологии, методов и практики инженерного образования. В результате сформулированы требования к выпускнику, а также основные факторы, определяющие уровень его подготовки.

Требования к инженеру XXI века включают в себя следующие позиции:

профессиональная компетентность - сочетание теоретических знаний и практической подготовленности выпускника, его способность осуществлять все виды профессиональной деятельности, определяемые образовательным стандартом по направлению или специальности подготовки;

коммуникативная готовность - владение литературной и деловой письменной и устной речью на родном языке, а также владение, как минимум одним из наиболее распространенных в мире иностранных языков; умение разрабатывать техническую документацию и пользоваться ею, умение пользоваться компьютерной техникой и другими средствами связи и информации, включая телекоммуникационные сети; знание психологии и этики делового общения; владение навыками управления профессиональной группой или коллективом;

развитая способность творческого подхода к решению профессиональных задач, умение ориентироваться в нестандартных условиях и разрабатывать план действий, готовность к реализации плана и ответственность за его выполнение;

устойчивое осознанное позитивное отношение к своей профессии, стремление к постоянному совершенствованию;

владение методами технико-экономического анализа производства с целью его рационализации, оптимизации и реновации, а также методами экологического обеспечения производства и инженерной защиты окружающей среды;

владение методами моделирования, прогнозирования, проектирования, а также методами исследований и испытаний, необходимыми для создания интеллектуальных ценностей и материальной продукции;

понимание тенденций и основных направлений развития науки и техники [51].

Методология оптимальной разработки требований к выпускнику инженерного вуза заключается не только в учете подходов и взглядов сфер высшего образования и профессиональной деятельности специалиста, не только в интегральном отражении общих и специфических черт современного работника техносферы, но и в учете всех связей личности профессионала с обществом, окружающей средой и профессиональной сферой (рис.1).

Представленные на рис.1 связи являются базовыми, ориентирующими при формулировании требований к программам высшего технического образования и при работе образовательных стандартов профессиональной подготовки.

Основой для оценки качества специалистов являются государственные требования к достаточному содержанию и к уровню подготовки выпускников, освоивших одну из программ высшего технического образования.

Опираясь на Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования, можно выделить следующие требования, предъявляемые к выпускнику по специальности 120100 “Технология машиностроения”:

Рис.1. Система факторов, определяющая требования к выпускнику инженерного вуза

Знать методы и средства разработки , построения и управления высокоэффективными производственными процессами изготовления машин, общие и конкретные данные передовой практики инженерного искусства создания машин, их производство, области применения, технологическое оборудование, оснастку и средства контроля.

Уметь использовать прогрессивные концепции совершенствования производства, достижения высокого качества продукции.

Быть способным к выполнению междисциплинарных технологических проектов [41].

Инженер по специальности 120100 в соответствии с фундаментальной и специальной подготовкой может выполнять следующие виды профессиональной деятельности: а) производственно-технологическую; б) производственно-управленческую; в) проектно-конструкторскую; в) экспериментально-исследовательскую.

Опираясь на требования квалификационной характеристики к инженеру-механику по специальности 120100 “Технология машиностроения” [41] и данные профессиографического опроса, проведенного среди специалистов, имеющих стаж работы по специальности от 4 до 40 лет [Прил. 4], можно выделить следующие группы базовых и профессиональных умений.

Базовые умения:

Систематизировать и записывать результаты наблюдений и экспериментов.

Группировать данные.

Оценивать статические и динамические характеристики результатов.

Представить результаты в табличной и графической форме, выбрать правильный масштаб.

Выполнить простейший расчет без использования литературы, сложный расчет - с использованием литературы.

Провести численный анализ и графическое решение задачи разными способами.

Пользоваться номограммами, диаграммами, различными справочными таблицами.

Анализировать положительные и отрицательные результаты.

Найти “выскакивающие” результаты.

Сгладить график, графически интегрировать и дифференцировать.

Использовать персональный компьютер.

Пользоваться размерностями.

Оценить особенности измерительной системы.

Провести планирование эксперимента.

Провести анализ, синтез и моделирование системы.

Оформить результаты расчетов и экспериментов.

Четко формулировать цели работы.

Пользоваться литературой.

Пользоваться терминологией.

Профессиональные умения:

Использовать полученные знания по ранее изученным базовым дисциплинам (физика, химия, материаловедение, сопротивление материалов, теория механизмов и машин, технология металлов, теоретическая механика, детали машин и т.п.).

Выполнять и читать чертежи деталей и конструкций.

Расшифровать маркировки материалов (металлов и сплавов);

Подобрать требуемый материал (сплав, металл) для изготовления детали (конструкции).

Спроектировать деталь (конструкцию).

Подобрать (рассчитать) соответствующие подшипники, резьбы, зубчатые колеса.

Выбрать технологию изготовления и ремонта детали (конструкции).

В связи с тем, что эксперимент проводился в ходе изучения курса “Теория автоматического управления”, который является базовым для студентов-механиков, мы ставили своей целью развитие непосредственно базовых умений в условиях модульного обучения.

Перечень профессиональных умений базовой ступени, довольно разнообразен. С целью окончательного определения значимости этих умений для деятельности инженера-механика мы попросили участников опроса охарактеризовать каждое из перечисленных выше умений как: 1) обязательно нужное; 2) необязательно нужное; 3) не нужное и проранжировать их по значимости. Результаты опроса приведены в табл. 2.

Таблица 2

Ранжирование профессиональных умений базовой ступени, необходимых для деятельности инженера-механика

№	Умение	Обязательно нужно	Необязательно нужно	Не нужно	Ранг
1	Систематизировать и записывать результаты наблюдений и экспериментов.	20	-	-	3
2	Группировать данные	15	5	-	13
3	Оценивать статические и динамические характеристики результатов	19	1	-	5
4	Представить результаты в графической и табличной форме, выбрать правильный масштаб	17	3	-	12
5	Выполнить простейший расчет без использования литературы, сложный расчет - с использованием	20	-	-	4
6	Провести численный анализ и графическое решение задачи разными способами	18	2	-	9
7	Пользоваться номограммами, диаграммами, различными справочными таблицами	20	-	-	10
8	Анализировать положительные и отрицательные результаты	20	-	-	6
9	Найти “выскакивающие” результаты	18	2	-	7
10	Сгладить график, графически интегрировать и дифференцировать	16	2	2	19
11	Использовать персональный компьютер	14	5	1	17
12	Пользоваться размерностями	18	1	1	18
13	Оценить особенности измерительной системы	15	5	-	16
14	Провести планирование эксперимента	10	10	-	11
15	Провести анализ, синтез и моделирование системы	20	-	-	2
16	Оформить результаты расчетов и экспериментов	12	8	-	15
17	Четко формулировать цели работы	20	-	-	1
18	Пользоваться литературой	19	1	-	8
19	Пользоваться терминологией	19	1	-	14

Проанализировав данные опроса, мы сочли возможным сгруппировать наиболее похожие (взаимодополняющие друг друга) умения и выделить среди них 4 наиболее значимых для деятельности инженера-механика: умение сформулировать цели работы; умение найти недостающие данные и перевести единицы измерения; умение произвести расчет, оценить полученный результат и найти “выпадающие” цифры; умение синтезировать систему и технически грамотно объяснить полученный результат.

2.4 Уровень профессиональных умений студентов-механиков в традиционной системе обучения

Для диагностики исходного уровня профессиональных умений 102 студентам-механикам было предложено выполнить расчетно-графическое задание по профилирующим дисциплинам [Прил. 5], оценка которого производилась по критериям В.П. Беспалько: 1-ый уровень - узнавание; 2-ой уровень - воспроизведение; 3-ий уровень - применение.

После выполнения расчетно-графического задания по степени сформированности базовых умений (умение сформулировать цели работы; умение найти недостающие данные и перевести единицы измерения; умение произвести расчет, оценить полученный результат и найти “выпадающие” цифры; умение синтезировать систему и технически грамотно объяснить полученный результат) студенты были поделены на три условные группы: с высоким, низким и средним уровнем сформированности указанных умений.

I группа - слушатели с низким уровнем сформированности базовых умений.

Студент не осознает конечной цели работы.

Выполняет задание с подсказкой хода процесса решения всего алгоритма или его отдельных операций, что показывает осведомленность студента в учебном материале, но недостаточную подготовленность к самостоятельной профессиональной деятельности.

Не может оценить полученные результаты, найти цифры, “выпадающие” из общего целостного вида решения.

Затрудняется в выборе масштабов при построении графиков. Путается при переводе единиц измерения из одной системы в другую. Вызывает сложности работа со справочной литературой. Слабо владеет технической терминологией.

II группа - слушатели, имеющие средний уровень сформированности базовых умений.

Студент не четко видит цель работы.

Решает типовые задачи по специальности на уровне буквального воспроизведения по памяти алгоритма решения и его применения в данных конкретных условиях.

Способен оценить полученные результаты, найти цифры, отрицательно влияющие на общее решение.

Достаточно хорошо владеет навыками работы со справочной литературой, перевод единиц измерения из одной системы в другую не вызывает затруднения. Свободно строит типовые графики. Речь технически грамотна, хотя и не лишена стилистических ошибок.

III группа - слушатели с высоким уровнем сформированности базовых умений.

Студент четко формулирует цели работы.

Выполняет нетиповые, реальные задачи, усложненные недостаточностью условий, необходимых для решения.

Способен найти альтернативные варианты решений, оценить положительные и отрицательные результаты, строить сложнейшие графики, свободно пользуется справочной литературой. Прекрасно владеет технической терминологией.

Уровень сформированности базовых умений оценивалось по четырехбалльной шкале: “5” - умение выражено ярко , “4” - достаточно ярко, “3” - слабо, “2” - не проявлялось.

Средний показатель соответствовал одному из трех уровней: от 5 до 4 баллов - высокий, от 4 до 3 - средний, от 3 до 2 - низкий.

В табл. 3 отражены результаты экспертной оценки базовых умений опрошенных студентов.

Таблица 3

Экспертная оценка уровня сформированности базовых умений

Умение	Уровень,%
	высокий	средний	низкий
Сформулировать цели работы	20,59	38,24	41,18
Найти недостающие данные и перевести единицы измерения	23,53	52,94	23,53
Произвести расчет, оценить полученный результат и найти “выпадающие” цифры	8,82	38,24	52,94
Синтезировать систему и технически грамотно объяснить полученный результат	11,76	47,06	41,18

Таким образом, четко сформулировать цели работы смог лишь 21 студент (20,59%), 39 человек (38,24%) неясно представляли стоящую перед ними задачу, а 42 студента (41,18%) вообще не имели представления о том, что от них требуется. Умением найти недостающие данные и перевести единицы измерения на высоком и низком уровне обладают по 24 человека (23,53%), на среднем - 54 (52,94%). Произвести расчет, оценить полученный результат и найти “выпадающие” цифры на высоком уровни смогли только 9 студентов (8,82%), на среднем - 39 человек (38,24%), на низком - 54 (52,94%). Умением синтезировать систему и технически грамотно объяснить полученный результат на высоком уровне обладают 12 студентов (11,76%), на среднем - 48 (47,06%), на низком - 42 (41,18%). Интересно отметить, что ярко выражено какое-либо одно из перечисленных умений только у 6 человек (5,88%), причем также у 6 человек (5,88%) все четыре умения выражены ярко.

Проанализировав состав ошибок, допущенных студентами при выполнении расчетно-графического задания, мы пришли к выводу, что ребята, как правило, не задаются вопросом, что же в конечном итоге они должны получить, не могут перенести полученные ранее знания в новые условия, пользоваться справочной литературой, произвести оценку полученного результата.

Мы также попросили участников эксперимента дать самооценку сформированности у них четырех выделенных нами базовых умений согласно критериям, приведенным выше. В табл. 4 представлены результаты сравнения среднего арифметического экспертной оценки и самооценки базовых умений.Таблица 4

Сравнение экспертной оценки и самооценки уровня сформированности базовых умений

Умение	Оценка	Самооценка
Сформулировать цели работы	2,85	3,5	-0,65
Найти недостающие данные и перевести единицы измерения	3,06	3,27	-0,21
Произвести расчет, оценить полученный результат и найти “выпадающие” цифры	2,62	3,05	-0,43
Синтезировать систему и технически грамотно объяснить полученный результат	2,76	3,43	-0,67

Анализ показывает, что самооценка студентов в большинстве случаев превышает оценку экспертов. Причем у студентов со средним и низким уровнем сформированности базовых умений самооценка завышена гораздо чаще, чем у студентов с высоким уровнем.

Нас также интересовал такой фактор, влияющий на развитие базовых умений, как склонность к избранной профессии типа “человек-техника”. Для выявления этого показателя был использован дифферинцированно-диагностический опросник Е.А. Климова [Прил. 6].

Результаты опроса приведены в табл. 5, где приняты следующие обозначения: П - природа, Т - техника, Ч - человек, З - знак, Х - художественный образ.

Таблица 5

Склонности к типам профессий

	Тип профессии
	П	Т	Ч	З	Х
Опрашиваемые студенты, %	8,82	38,24	23,53	11,76	17,65

Данные показывают, что склонность к избранной профессии имеют 39 студентов (38,24%), что является одним из важнейших факторов формирования профессиональных умений. Следовательно, для дальнейшего развития профессиональной направленности необходима такая организация деятельности студентов, которая актуализировала бы противоречия между требованиями предпочитаемой деятельности и ее личностным смыслом (мотивами) для человека.

Для выявления мотивов, побудивших выбрать данную профессию, и отношения к ней мы попросили студентов ответить на следующие вопросы: 1) Почему Вы выбрали данную профессию? 2) Чего Вы ожидаете после окончания вуза? 3) Хотели бы Вы сменить профессию? Варианты ответов давали сами студенты, а мы сгруппировали наиболее часто повторяющиеся из них. Результаты опроса приведены в табл. 6.

Таблица 6

Мотивы выбора и отношение к избранной профессии

Вопрос	Студенты, %
Почему Вы выбрали данную профессию? а) целенаправленно б) получить высшее образование в) финансовое положение родителей не позволило поступить на другую специальность г) прочее (не идти в армию, друзья посоветовали и т.п.)	14,71 8,82 52,94 23,53
Чего Вы ожидаете после окончания вуза? а) стать специалистом б) найти работу по специальности в) найти любую работу (карьера, финансовое благополучие) г) получить диплом д)ничего	5,88 8,82 23,53 23,53 48,24
Хотели бы Вы сменить профессию? а) да б) нет в) не знаю	79,41 14,71 5,88

Тревогу вызывают данные, касающиеся вопроса профессиональной мотивации: лишь 15 студентов (14,71%) целенаправленно избрали данную профессию, а к третьему курсу обучения 81 человек (79,41%) высказал желание сменить ее. Эти показатели объясняются тем, что в последние годы престиж инженерно-технических профессий резко упал; в условиях политической и экономической нестабильности выпускники технических вузов оказываются невостребованными на рынке труда.

Таким образом, на основе проведенного диагностического задания, наблюдения экспертов и данных самооценки студентов мы пришли к выводу, что у участников эксперимента - студентов-механиков - такие базовые умения как сформулировать цели работы; найти недостающие данные и перевести единицы измерения; произвести расчет, оценить полученный результат и найти “выпадающие” цифры; синтезировать систему и технически грамотно объяснить полученный результат развиты на довольно низком уровне и требуют дальнейшего совершенствования.

В ходе проведения эксперимента были выявлены и положительные моменты, такие как наличие у студентов склонности к избранной профессии и их стремление к постоянной, равномерной работе по изучаемым дисциплинам.

Обобщая все сказанное выше, мы посчитали необходимым использование в рамках учебного процесса программы модульного обучения для развития базовых умений студентов-механиков.

2.5. Программа модульного обучения по курсу “Теория автоматического управления”

Результаты констатирующего эксперимента показали, что в процессе обучения необходимо развивать базовые умения (сформулировать цели работы; найти недостающие данные и перевести единицы измерения; произвести расчет, оценить полученный результат и найти “выпадающие” цифры; синтезировать систему и технически грамотно объяснить полученный результат) будущего инженера-механика.

При решении профессиональных задач человек всегда оперирует уже имеющимися у него знаниями. Именно поэтому в ходе обучения усвоение знаний и их применение должно быть взаимосвязано и неразрывно.

С другой стороны, познавательная активность студента сама собой не возникает, она является результатом содержания и методов обучения - активных, интенсивных и проблемных. Но какие бы методы не применялись, важно создать такие психолого-педагогические условия, в которых студент может занять активную личностную позицию и в полной мере проявить себя как субъект учебной деятельности.

На этих принципах и основана предлагаемая нами программа модульного обучения, которая включает в себя следующие основные положения:

синтетический характер лекций;

проведение преподавателем лекций проблемного характера по узловым разделам курса;

разделение учебной группы на малые группы (по 5 человек), каждой из которых предлагается профессиональная задача, например, проведение части лекции или практического занятия по определенной теме;

постановка преподавателем в ходе лекций и лабораторных работ вопросов, требующих работы с учебной литературой;

проведение разнообразного систематического контроля;

система оценивания результатов обучения на основе индивидуального кумулятивного индекса.

В структуре курса “Теория автоматического управления” нами было выделено три основных функциональных модуля (ФМ) системно-операционного типа: 1) основные понятия и определения в области ТАУ; 2) устойчивость линейных систем и качество процесса управления; 3) синтез систем автоматического управления. Построение модулей по системно-операционному принципу способствует наряду с развитием умений практической деятельности будущего специалиста формированию у него системы фундаментальных и профессиональных знаний, определяющих перспективное развитие и адаптацию к новым, изменяющимся задачам и условиям труда. В Прил. 7 представлена рабочая учебная программа всего курса ТАУ, а на рис. 2 блок-схема II модуля “Устойчивость линейных систем и качество процесса управления”.

Рис. 2. Блок-схема модуля “Устойчивость линейных систем и качество процесса управления”

В связи с тем, что учебным планом не предусмотрены практические занятия по курсу ТАУ для специальности 120100, первой особенностью эксперимента является отмена лекций в общепризнанном виде. Занятия носят синтетический, комбинированный характер. На них одновременно присутствуют и информирующий компонент обучения, свойственный лекции, и компонент практического применения теоретических знаний; все это дополняется компонентом контроля знаний, который в данном случае выступает как компонент учения. При этом все эти компоненты сочетаются, переплетаются, переходят друг в друга.

В традиционной системе обучения материал, излагаемый на лекции, уже систематизирован, “разложен по полочкам”. Студенты при этом пассивны, лишены возможности мыслительных операций. В эксперименте же часть лекций проводилась проблемного характера. На первом этапе перед студентами ставились информационные вопросы типа “Что понимается под автоматическим управлением?”, “По каким признакам классифицируются САУ?” и т.д. По мере изучения курса предлагались проблемные вопросы - “Каковы основные задачи САУ?”, “Сравните основные критерии устойчивости и области их применения” и т.п. Такая манера проведения лекций побуждает студентов к участию в дискуссии, к выработке информационно-аналитических умений (определить задачу, сформулировать аргументы и выводы, проанализировать информацию) и речевых умений (стилистически и грамматически верно изложить мысли, оперировать профессиональной терминологией).

Заметим, что в ходе каждой лекции перед студентами обязательно ставились вопросы, требующие работы с учебной литературой. А весь курс лабораторных работ, выполнялся на персональных компьютерах и был построен таким образом, что предварительный расчет требует самостоятельного изучения теоретического материала, построения графиков, использования справочных таблиц и номограмм. Пример лабораторной работы по теме “Типовые динамические звенья и их характеристики” приведен в Прил. 8.

Следующей составляющей эксперимента является организация преподавателем профессионального общения студентов на более сложном уровне - друг с другом. Суть ее заключается в следующем: после проведения преподавателем первого тематического контроля (через три недели после начала семестра) с целью подтверждения (опровержения) уровня сформированности базовых умений каждого студента, определенного на констатирующем этапе эксперимента, и степени усвоения пройденного материала группа делится на подгруппы (по 5 человек), каждой из которых предлагается подготовить и провести часть лекции или практического занятия по определенной теме (тема задается преподавателем в зависимости от уровня сформированности базовых умений членов группы). Занятие, проведенное подгруппой, обсуждается и анализируется всей группой. Преподаватель же управляет работой и в случае затруднения помогает преодолеть какую-либо трудность.

В ходе проведения этой работы упор, прежде всего, делается на развитие у студентов умений четко сформулировать цели работы, пользоваться литературой, доказать теоретическое положение, правильно выбрать метод и выполнить простейший расчет, анализировать положительные и отрицательные результаты, построить графики, а также коммуникативных умений.

Контроль и оценка знаний студентов являются органической частью всего процесса обучения. Важной составной частью эксперимента стал непрерывный контроль усвоения знаний путем начисления индивидуального кумулятивного индекса (ИКИ) - показателя класса подготовки студента в течение всего периода обучения.

Приступая к изучению курса ТАУ, преподаватель оценивает уровень готовности, базу для овладению этим предметом каждого студента. Для этого на первом занятии проводится контрольная работа [Прил. 1] (каждый студент имеет свой вариант задания), оцениваемая по шестибалльной системе (0-5: 1-е задание - от 0 до 1 балла; 2-е и 3-е задание - от 0 до 2 баллов) и включающая в себя задания по пройденным курсам высшей математики и ТОЭ, являющимися базовыми для дисциплины ТАУ.

По каждому из трех модулей устанавливается минимальное и максимальное количество баллов. Если количество набранных баллов составляет не менее 60% от максимально возможного, то преподаватель беседует со студентом по темам, оцененным низкими баллами. Если же количество набранных баллов составляет менее 60% от максимально возможного, то студент сдает преподавателю весь курс ТАУ.

ИКИ по каждому модулю включает в себя следующие составляющие:

оценки за текущие контрольные работы (0-5 баллов). Эти “экспресс-проверки” проводятся вначале каждой пары (по 10-15 минут) и включают в себя только практические задачи;

оценку за тематическую контрольную работу (0-5 баллов). Такая работа рассчитана на 1,5 часа и охватывает все теоретические и практические вопросы модуля. Теоретические вопросы носят проблемный характер, что исключает возможность списывания. Один из вариантов задания на тематическую контрольную работу по модулю “Устойчивость САУ” приведен в [Прил. 9] .

Критерии оценки контрольных работ были взяты нами из Словаря профессионального образования, где “5” баллов (отлично) выставляется за исчерпывающий ответ или глубокие знания, изложенные связно и грамотным литературным языком; “4” (хорошо) - за такой же ответ, но при наличии некоторых неточностей или незначительных ошибок; “3” (удовлетворительно) - когда учебный материал в основном усвоен, но сделаны существенные ошибки, однако уровень знаний учащегося позволяет усваивать дальнейшее; “2” (плохо) - при неусвоении существенной части проверяемых знаний; “1” (очень плохо) - при полном незнании данного учебного материала [158].

3) оценку за лабораторную работу (2-5 баллов), зависящая не только от правильности выполнения работы, но и от срока ее сдачи: “5” - лабораторная работа выполнена и защищена в срок, не имеет замечаний; “4” - лабораторная работа выполнена и защищена в срок, имеет несущественные замечания; “3” - лабораторная работа выполнена и защищена не позже, чем на две недели от установленного срока, не имеет замечаний; “2” - лабораторная работа выполнена и защищена позже, чем на две недели от установленного срока, не имеет замечаний;

4) оценки за работу на лекции (1 балл).

Заканчивается изучение всей дисциплины ТАУ большим расчетно-графическим заданием (РГЗ) “Анализ и синтез линейной САУ”, которое требует от студента применения всех знаний и умений, полученных в процессе изучения курса, и прежде всего, умения синтезировать систему с заданными показателями качества. Правильность расчета подтверждается моделированием САУ на персональном компьютере. После теоретического расчета и моделирования студент защищает выполненную работу преподавателю. Это задание оценивается по шкале 3-10 баллов в зависимости от качества (выбранные методы и точность расчета, умение пользоваться номограммами, диаграммами, справочными таблицами, умение оценить результаты, умение построить и скорректировать график, умение произвести графическое интегрирование, правильность и обоснованность выбора электрических и механических составляющих системы) и срока выполнения.

Необходимо отметить, что варианты заданий всех контрольных работ и РГЗ различны для каждого студента.

Таким образом, итоговая оценка по всему курсу ТАУ складывается из:

оценок по модулям;

оценки за РГЗ;

оценки за проведенную студентом лекцию или практическое занятие (0-10 баллов). Эта оценка выставляется группой.

Перевод индивидуального кумулятивного индекса в стандартную оценку производится следующим образом: студенты, набравшие 80-100% от максимально возможного количества баллов получают оценку “отлично”; 70-80% - “хорошо” и 60-70% - “удовлетворительно”.

Если студент не удовлетворен своей оценкой, то он может сдать преподавателю экзамен.

Кроме того, во-первых, на занятиях студенты пользовались уже готовым (отпечатанным) конспектом лекций, следовательно, не тратилось время на конспектирование.

Во-вторых, чтобы исключить субъективное влияние преподавателя на оценки за текущие и тематические контрольные работы, они проводились анонимно, т.е. фамилию студент писал уже после того, как работа была проверена.

В-третьих, после проведения тематической контрольной работы по второму модулю студентам, набравшим 80-100% от максимально возможного количества баллов, было разрешено свободное посещение лекций с установленными сроками контроля по следующим темам курса.

Следовательно, предлагаемая программа модульного обучения способствует созданию атмосферы, побуждающей к систематическому, самостоятельному овладению знаниями, а суть ее заключается в развитии всего комплекса базовых умений инженера-механика.

ВЫВОДЫ

Квалификационная характеристика и данные профессиографического опроса явились основой при формулировании наиболее важных базовых умений инженера-механика: сформулировать цели работы; найти недостающие данные и перевести единицы измерения; произвести расчет, оценить полученный результат и найти “выпадающие” цифры; синтезировать систему и технически грамотно объяснить полученный результат.

Диагностика исходного уровня сформированности базовых умений студентов-механиков показала, что четко сформулировать цели работы смог лишь 21 студент (20,59%), 39 человек (38,24%) неясно представляли стоящую перед ними задачу, а 42 студента (41,18%) вообще не имели представления о том, что от них требуется. Умением найти недостающие данные и перевести единицы измерения на высоком и низком уровне обладают по 24 человека (23,53%), на среднем - 54 (52,94%). Произвести расчет, оценить полученный результат и найти “выпадающие” цифры на высоком уровни смогли только 9 студентов (8,82%), на среднем - 39 человек (38,24%), на низком - 54 (52,94%). Умением синтезировать систему и технически грамотно объяснить полученный результат на высоком уровне обладают 12 студентов (11,76%), на среднем - 48 (47,06%), на низком - 42 (41,18%). Таким образом, исходный уровень сформированности базовых умений у студентов-механиков оценивался как довольно низкий.

Вызывает тревогу и данные, касающиеся вопроса профессиональной мотивации: около 80 % студентов к третьему курсу обучения высказали желание сменить профессию.

В ходе проведения первого этапа эксперимента были выявлены и положительные моменты, такие как наличие у студентов склонности к избранной профессии и стремление к постоянной, равномерной работе при изучении дисциплин.

На констатирующем этапе эксперимента были проанализированы и выделены основные недостатки традиционной системы обучения: она не носит деятельностного характера, трудно поддается профессиональной мотивации, а ее экстенсивному характеру способствует и практически неорганизованная, неконтролируемая, нестимулируемая никакими факторами самостоятельная работа.

Одним из путей совершенствования традиционной системы обучения и устранения ее недостатков является модульное обучение. Предлагаемая нами программа модульного обучения способствует созданию атмосферы, побуждающей к систематическому, самостоятельному овладению знаниями, а суть ее заключается в развитии всего комплекса базовых умений инженера-механика.

Глава III. Анализ результатов экспериментальной работы по развитию у студентов профессиональных умений

3.1 Динамика уровня усвоения знаний в условиях экспериментального обучения

При обработке результатов эксперимента нас, прежде всего интересовал момент, связанный с уровнем усвоения знаний (в данном случае по курсу ТАУ), которые являются основой для формирования и развития базовых умений.

Анализ проводился на основе многоуровневых инженерных тестовых заданий [Прил. 10] по I, II и III модулю дисциплины, оценок за РГЗ [Прил. 11] и итоговых экзаменационных оценок студентов экспериментальной и контрольной групп.

Инженерные задачи первого уровня сложности предлагали выбор правильного ответа из предложенных вариантов. Студент, выполнивший задание на этом уровне получал 2 балла.

Задания второго уровня предполагали выполнение действий по алгоритму на основе имеющихся знаний. Студент, выполнивший задание на этом уровне получал 3 балла.

Задания третьего уровня включали более сложные операции, требующие вариативных решений. Студент, выполнивший задание на этом уровне получал 4 балла.

Задачи четвертого уровня требовали умения нахождения и исправления ошибок. С помощью этого критерия анализировались гностические компоненты инженерной деятельности. Студент, выполнивший задание на этом уровне получал 5 баллов.

В качестве критерия уровня усвоения знаний нами был выбран средний балл по каждому из перечисленный видов работ студентов экспериментальной и контрольной групп.

Результаты исследования приведены в табл. 7 и табл. 8.

Таблица 7

Экспертная оценка знаний студентов по курсу ТАУ

	РГЗ	ЭКЗАМЕН
Балл	“3”	“4”	“5”	ср. балл	“3”	“4”	“5”	ср. балл
ЭГ, %	29,41	44,12	26,47	3,97	44,12	41,17	14,71	3,71
КГ, %	61,76	29,41	8,82	3,47	70,59	23,53	5,88	3,35

Анализ результатов показал (рис. 3 и рис. 4), что средний балл за выполнение РГЗ и экзамен у студентов экспериментальной группы выше, чем у студентов контрольной группы. За расчетно-графическое задание оценку “3” получили 10 студентов ЭГ (21 студент КГ), “4” - 15 (соответственно 10) студентов, “5” - 9 (соответственно 3) студентов. Оценки за экзамен распределились следующим образом: “3” - 15 в ЭГ (24 в КГ), “4” - 14 (8), “5” - 5 (2) соответственно.

Рис. 3. Экспертная оценка знаний студентов по курсу ТАУ (РГЗ)



Рис. 4. Экспертная оценка знаний студентов по курсу ТАУ (экзамен)

Таблица 8

Экспертная оценка знаний студентов на основе многоуровневых инженерных тестовых заданий

	I модуль	II модуль	III модуль
Уровень задания	1	2	3	4	1	2	3	4	1	2	3	4
ЭГ, %	35,29	29,41	26,47	8, 82	23,53	20, 59	41, 17	14, 71	17,65	23,53	35,29	23, 53
КГ, %	67,65	26,47	5, 88	-	58,82	23, 53	14, 71	2,94	50	29,41	17,65	2,94

Анализ результатов показал (рис. 5 и рис. 6), что в экспериментальной группе при переходе от модуля к модулю наблюдается положительная динамика решения студентами задач на более сложном уровне. Если при выполнении теста по I модулю задания первого уровня сложности выполнили 12 человек (35,29%), то по II модулю - уже 8 (23,53%), а по III - всего 6 (17,65%). В то же время возросло число студентов, выполнивших задание четвертого уровня сложности от 3 человек (8,82%) по I модулю до 5 (14,71%) и 8 (23,53%) соответственно по II и III модулю. В контрольной же группе такой ярко выраженной положительной динамики не наблюдается.

Рис. 5. Экспертная оценка знаний студентов экспериментальной группы на основе многоуровневых инженерных тестовых заданий

Рис. 6. Экспертная оценка знаний студентов контрольной группы на основе многоуровневых инженерных тестовых заданий

Влияние различных методов преподавания на уровень усвоения знаний и степень достоверности различий определялся по критерию Стьюдента.

Пусть Х - средний экзаменационный балл экспериментальной группы, У - контрольной группы. Величины Х и У можно считать нормально распределенными. Так как дисперсия увеличения среднего балла складывается из экзаменационных баллов отдельных студентов, а эти свойства действуют независимо от технологии обучения, то можно принять Gх = Gу (равенство дисперсий).

Таким образом, выполнены предпосылки для применения t-критерия. Получились следующие эмпирические средние значения: =3,71; =3,35.

Эмпирические дисперсии соответственно равны:

=0,517; =0,357.

Рассчитываем контрольную величину по формуле (2.1):

(3.1)

где n1, n2 - число элементов (студентов) первой и второй выборки.

Для заданного уровня значимости =0,05 и k=34+34-2=66 находим t0,05/66 = 1,960.

Так как >t/k, то нулевая гипотеза отвергается. Следовательно, с вероятной погрешностью 0,05 можно сказать, что предлагаемая программа модульного обучения эффективнее традиционной системы обучения.

Такие результаты были получены, прежде всего, благодаря тому, что в процессе обучения студенты экспериментальной группы регулярно, в необходимом для себя темпе занимались самостоятельной проработкой теоретического материала при постоянном контроле со стороны преподавателя. Этот факт еще раз подтверждает одно из основных положений теории модульного обучения S.N. Postlehwait и J.D. Russell о том, что студент, который усваивает информация в деятельности, в активной работе с учебным материалом, достигает лучших результатов, чем студент, использующий пассивные методы обучения [206].