מצגת של PowerPoint
реклама
ОБЩЕНАУЧНАЯ, ОБЩЕТЕХНИЧЕСКАЯ И СПЕЦИАЛЬНАЯ ПОДГОТОВКА ИННОВАЦИОННОГО ИНЖЕНЕРА ФОРМИРОВАНИЕ ИНДИВИДУАЛЬНОЙ ПРИКЛАДНОЙ БАЗЫ ЗНАНИЙ. ШИРОТА , ГЛУБИНА И ПРОЧНОСТЬ ЗНАНИЙ. Процесс профессиональной подготовки различных категорий специалистов определяется характером их деятельности. Чем в меньшей степени деятельность специалиста попадает под направляющие требования различного рода стандартов, правил и других нормативных документов, тем выше его свобода выбора при принятии решений. У свободы принимаемых решений должен быть свой внутренний ограничитель. Этим ограничителем являются профессиональные знания и опыт их практического применения. Инновационный инженер относится к категории специалистов, выполняемая работа которых относится к высшим формам человеческой деятельности (творческие работники, учёные, педагоги, врачи, адвокаты). Процесс подготовки этих специалистов отличается тем, что достижение ими продуктивного (или высокого) квалификационного уровня происходит через 10 - 12 лет с момента начала учёбы в университете. В отличии от традиционных образовательных методов, процесс подготовки инновационных инженеров должен иметь инновационный характер. Необходима разработка обучающих методов, которые способствуют повышению качественных показателей обучения и сокращению сроков достижения специалистами уровня профессионального мастерства. Несмотря на постоянные прогрессивные изменения в области технических средств обучения (Интернет, мультимедия), качественные показатели обучения в той же пропорции не изменились. Причиной этого является то, что консервативным элементом системы обучения является сам обучаемый. Если более конкретно, то это свойственные человеку механизмы восприятия, связанное с этим восприятием мышление и последующее запоминание учебной информации Человеческие психофизиологические возможности давно уже не соответствуют объёму подлежащей усвоению учебной информации за установленные промежутки времени. При этом, свойство человеческого мозга очищаться от воспринятой и неиспользуемой информации через некоторое время, существенно снижают объём оставшихся в памяти активных знаний. Фантастическим прорывом в образовании явилось бы, например, безболезненное и безвредное для организма введение знаний с помощью специальных препаратов, пищевых добавок или кондитерских изделий с энергоинформационным наполнением. Реальные дидактические методы должны разрабатываться с учётом возможности студентов воспринимать и эффективно усваивать определённый объём учебной информации за единицу времени. Педагогика, как наука и часть общей системы знания, не является обособленной и невосприимчивой к использованию междисциплинарных моделей. Возможность использования в разрабатываемых образовательных методах изоморфные модели других предметных областей является эффективным средством повышения КПД учебного процесса. Одной из областей, богатых на естественные модели является биология и, в частности, обменные процессы в растениях и организмах животных и человека. Процесс поглощения веществ и энергии в биологии предшествует процессу их усвоения. Фотосинтез в физиологии растений является совокупностью процессов поглощения и усвоения энергии квантов света для синтеза органических веществ на базе углекислого газа, воды и почвенных ресурсов при участии фотосинтетических пигментов Из вдыхаемого человеком и животными воздуха усваивается только часть кислорода. Из съеденной пищи усваиваются только необходимые для жизнедеятельности вещества. В соответствии с законами метаболизма, масса поглощённых веществ или количество энергии больше чем то, что усвоено растениями или живыми организмами. По аналогии, в процессе обучения, так же происходит процесс поглощения учебной информации. И так же количество поглощенной (воспринятой) информации, как правило, больше чем усвоенной. Этимология слова «усвоить» образована из слова «свой». Учебная информация усваивается (т.е. становится своей и активной) в процессе её осмысления с использованием ряда мыслительных операций (анализ, сравнение, обобщение, классификация). Процесс осмысления учебной информации семантически похож на процесс пережёвывания пищи. Чем тщательнее пища пережёвана – тем лучше она усваивается. Соответственно, всесторонне осмысленная учебная информация лучше усваивается и надолго остаётся в памяти. Усвоенную учебную информацию принято называть знаниями. Пища, съеденная с аппетитом, лучше усваивается и полезнее для организма, чем съеденная без желания. По аналогии, мотивированное восприятие учебной информации содействует её усвоению в значительно большем объёме и при более высоком показателе прочности знаний. Эффективными средствами повышения познавательной мотивации являются, например, проблемный, поисковый и исследовательский методы обучения. В современной педагогической концепции эти методы являются составной частью контекстного обучения. Априорная, до изучения соответствующих курсов, постановка проблемы, требующей мобилизации и использования обширного массива информационных ресурсов, создаёт условия для активного и прагматичного восприятия всей получаемой студентом целевой информации. Эффект данного метода обучения достигается тем, что студент, получив задание, начинает самостоятельную работу по заданной теме до чтения лекций, в которых содержится необходимая для выполнения задания или проекта учебная информация. Широта междисциплинарных знаний является одним из важных свойств знаний и критерием, определяющим квалификационный уровень инновационного инженера. Междисциплинарный подход в образовании обусловлен тем, что инновационному инженеру необходимо быть готовым к созданию технических систем, в основу работы которых положено разнообразие законов, принципов, эффектов и стандартных решений из разных предметных областей Прямые административные решения, связанные с простым увеличением количества учебных дисциплин и объёма учебного материала сталкиваются с дидактическим противоречием, которое можно сформулировать следующим образом: «Инновационному инженеру необходимо быть компетентным во множестве предметных областей, но при этом процесс обучения не должен выходить за допустимые временные и психогигиенические пределы». Наличие любого противоречия свидетельствует об изобретательском характере задачи, требующей для её решения соответствующих методов. Одним из этих методов является метод аналогий. В данном случае, в качестве аналогии могут быть использованы технологии сжатия информации, использующие содержащуюся в любых информационных структурах избыточность. Избыточностью в учебной информации является наличие в изучаемых предметах и в междисциплинарном пространстве повторяющихся изоморфных явлений, процессов, принципов и законов, которые являются различными по природе и одинаковыми по свойствам, характеру и формально-математическим описаниям. Возможность их объединения в едином тематическом построении снижает объём изучаемого материала без ущерба к его содержанию путём устранения учебноинформационной избыточности. Прочность знаний, наряду с их широтой, также относится к числу важных свойств и квалификационных критериев. Прочность материалов и прочность знаний имеют общую изоморфную модель, базирующуюся на семантике понятия «прочность». Прочность (в физике и материаловедении) — свойство материалов сопротивляться разрушению под действием внутренних напряжений, возникающих под воздействием внешних сил. Прочность знаний – критерий устойчивости знаний к «разрушительному» воздействию времени или их способность противостоять процессу самоочищения активной памяти от неиспользуемой информации. В более педагогическом определении, прочность знаний - дидактический критерий, определяющий основательность усвоения учебного материала, устойчивое закрепление его в памяти учащихся, свободное воспроизведение и применение на практике. В качестве внешней, по отношению к педагогике, модели прочности знаний может служить, например, рассматриваемая в кристаллографии кристаллическая структура минералов с высокой твёрдостью. Каждый атом кристаллической решётки связан со своими соседями прочными ковалентными связями, что обуславливает их взаимную «поддержку». Прочность конкретного знания определяется тремя факторами: --- мотивацией, как осознанием важности конкретного знания; --- количеством и характером связей конкретного знания с изоморфными явлениями, законами и эффектами других предметных областей. --- связью знаний с практической деятельностью обучаемого. Модель: твёрдость и износоустойчивость алмаза определяется конфигурацией кристаллической решётки и прочными ковалентными связями между его атомами. Прочность знаний, основанных на функциональных ассоциациях и связях с изоморфными явлениями и системными компонентами других предметных областей, существенно выше чем «непривязанные» и быстро забываемые при редком использовании знания, относящиеся к одной предметной области. Реализация процесса объединения изоморфных явлений, процессов, принципов и законов осуществляется с помощью ассоциативной дидактики, которая помимо снижения объёма учебной информации. позволяет значительно повысить коэффициент полезного действия образовательного процесса в направлении расширения междисциплинарного кругозора, развития общего и системного мышления, а также повышения прочности знаний. Основой ассоциативного дидактического метода является принцип тематического объединения, реализуемый путём взаимной ассоциативной привязки тем и решаемых задач изучаемых предметов к похожим явлениям и задачам других предметных областей. Тематическое объединение может быть произведено также на основе общего ассоциативного признака (например, общей математической модели). Практическое осуществление ассоциативного метода обучения производится путём соответствующего логического анализа учебных материалов и подбора изоморфных явлений, математических и семантических моделей из существующей системы знания, состоящей из множества взаимосвязанных предметных областей. ЗАКОН ОМА РАЗНОВИДНОСТИ РЕАЛИЗАЦИЙ ЗАКОНА ОМА: - закон Ома для магнитной цепи; - закон Ома для пневматического и гидравлического контуров; - закон Ома для механических приводов (трансмиссий); -закон Ома для подвижного железнодорожного состава и др. ЗАКОН ОМА ДЛЯ ВЕЛОСИПЕДНОЙ ЦЕПИ Количество звеньев велосипедной цепи, проходящих через воображаемое поперечное сечение за единицу времени, равно отношению разности действующего и противодействующего моментов к сумме внутреннего и внешнего сопротивлений, обусловленных трением. ЗАКОН ВОЗДЕЙСТВИЯ ДВИЖУЩЕЙ СИЛЫ НА ФИЗИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ (Междисциплинарное определение закона Ома) Результат воздействия движущей силы на какой-либо физический объект (тело или частицу) прямо пропорционален величине этой силы и обратно пропорционален величине сопротивления оказываемого этому объекту при его движении. ВИДЫ ДЕЙСТВУЮЩИХ СИЛ: --- направленная механическая сила, --- вращающий момент, --- гидравлическое, пневматическое (газовое), осмотическое, звуковое и световое давление, --- электродвижущая сила (ЭДС), --- магнитодвижущая сила (МДС), --- разность температур и др. ВИДЫ СОПРОТИВЛЕНИЙ: Электрическое, магнитное, термическое, оптическое, аэродинамическое, пневматическое, гидродинамическое, гидравлическое, акустическое, трения качения и скольжения и др. ВИДЫ РЕЗУЛЬТАТОВ ВОЗДЕЙСТВИЯ ДВИЖУЩИХ СИЛ Электрический ток, магнитный, гидравлический, тепловой и газовый потоки, скорость движения и вращения, интенсивность звукового воздействия др. ЗАДАЧИ С РЕШЕНИЕМ t = a * b / (a + b) Множество задач, имеющих отношение к механике, экономике, электротехнике и другим предметным областям имеют одно и то же решение (единую математическую модель): t = a * b / (a + b) Эти задачи могут быть объединены одним определением: «Если два (или более) производительных фактора, включившись в процесс одновременно, работают на достижение совместного конечного результата, то время достижения этого результата равно обратной величине суммы их производительностей». Семантически родственные для построения математических моделей параметры производительности : --- скорость легкового автомобиля, --- производительность труда, --- производительность технологического оборудования, --- электрическая проводимость, --- магнитная проницаемость, --- пропускная способность транспортных магистралей, трубопроводов и каналов связи, --- величины электрического тока, магнитного, теплового, воздушного, гидравлического, транспортного, информационного и др. потоков. Если говорится о достижении некого результата за определённое время, то речь идёт о величине, имеющей размерность сопротивления. Сопротивление движению автомобиля – это совокупность факторов (трение, аэродинамическое сопротивление), которые необходимо преодолевать и которые не дают возможности автомобилю разогнаться до достижения скорости света. Если бы суммарное сопротивление движению автомобиля равнялось нулю, то он был бы способен покрывть земные расстояния практически мгновенно. Если говорится о достижении некого результата за определённое время, то речь идёт о величине, имеющей размерность сопротивления. Сопротивлением (мешающими факторами) процессу производства являются его ограниченные технологические возможности, неорганизованность производства и исполнителей, неблагоприятные условия труда, усталость, отвращение к работе и др. При отсутствии факторов сопротивления процессу производства конечный результат работы получают тотчас же. Если говорится о достижении некого результата за определённое время, то речь идёт о величине, имеющей размерность сопротивления. Сопротивление резистора – это свойство материала, из которого он изготовлен, препятствовать прохождению электронов. При отсутствии электрического сопротивления в электрической цепи, содержащей источник электродвижущей силы, ток равен бесконечности. Если говорится о достижении некого результата за определённое время, то речь идёт о величине, имеющей размерность сопротивления. Величина электрического сопротивления связана с временным фактором. Она численно равна времени, за которое электрический заряд величиной в 1 Кулон пройдёт через резистор с определённым сопротивлением при приложенной к этому резистору постоянной величине электродвижущей силы в 1 Вольт. ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ РЕСУРСОВ В памяти учащихся школ, студентов колледжей и университетов законы сохранения остаются в памяти в привязке к физике – закон сохранения энергии (ЗСЭ) и к химии – закон сохранения вещества (ЗСВ). Реально существует множество законов сохранения: закон сохранения импульса и закон сохранения его момента, закон сохранения электрического заряда, закон сохранения лептонного числа, закон сохранения барионного числа и др. Энергия, вещество, время, деньги, свобода, жилищная, производственная и сельскохозяйственные площади, грузоподъёмность транспортных средств и многое другое являются системными ресурсами, сохранение которых определяется общим законом сохранения ресурсов (ЗСР). В общем случае ЗСР можно сформулировать так: «В изменяющихся процессах (энергетических, химических, социальных, финансово-экономических и др.) любой ресурс на количественном или качественном уровне не пропадает, а переходит из одной формы реализации в другую». Возможна производная формулировка ЗСР: «Если часть какого либо ограниченного ресурса использована для реализации одной конкретной цели, то для реализации других целей можно воспользоваться только его остатком». Общий закон сохранения (ЗСР) в отношении к энергии, веществу, деньгам, площадям и другим измеряемым ресурсам оперирует количественными оценками. Однако, существуют и такие ресурсы, которые не могут быть измерены и, соответственно, количественно оценены. Один из этих ресурсов – свобода. Понятие (категория) свобода в разных интерпретациях и ракурсах формулируется философией, социологией, психологией, юриспруденцией и другими науками, но в рамках системного анализа свобода является ресурсом, которым на качественном уровне оперирует ЗСР. Если, к примеру, правоохранительным и карательным органам предоставить полную свободу действий, то остальные граждане будут её лишены тоже полностью, причём с возможностью крайнего проявлением несвободы – лишением права на жизнь. Если одно лицо или группа лиц присваивает себе свободу горланить по ночам, включать громкую музыку и другие источники шума, то остальная многочисленная группа граждан лишена свободы выспаться перед наступлением нового рабочего дня. Свобода – это такой же ресурс как и пирог на столе. Если кто-то возьмёт себе больше, то кому-то или всем остальным достанется меньше. Иначе говоря, если чья-то свобода не ограничена рамками закона или принятыми обществом нормами морали, то все остальные этой свободы лишены. ГЛУБИНА ЗНАНИЙ Из трёх основных, с позиции дидактики, свойств знаний (широты, глубины и прочности) глубина знаний является наиболее неопределённым свойством из-за отсутствия чёткого критерия необходимой детализации при общеобразовательном изучении конкретной темы. Это связано с тем, что пределов познания, даже в узких предметных областях, не существует. В отношении глубины знаний при подготовке инновационных инженеров вводится принцип осознанной достаточности, который позволяет самостоятельно определять глубину необходимого знания в зависимости от сложности решаемой задачи. Более важным качеством специалиста, в этом случае, является знание того, к какой предметной области и её разделу необходимо обратиться для получения требуемой информации для решения конкретной проблемной задачи. При междисциплинарном обучении инновационного инженера представляется весьма сложным осуществление глубокого познавательного проникновения в каждую из изучаемых предметных областей. Инновационный и системный инжиниринги, в рамках системных построений ориентированы на выбор необходимых ресурсов, в соответствии с их характеристиками. При этом, выбор требуемых для осуществления проектов единиц знаний не является исключением. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Ассоциативная дидактика существенно увеличивает широту и прочность знаний благодаря синергетическому обучающему эффекту. Этот эффект достигается благодаря объединению в общем тематическом построении изоморфных явлений, процессов, принципов, законов и т.п. на основе общих объединяющих признаков. Как следствие, применение ассоциативной дидактики служит цели формирования индивидуальной прикладной базы знаний каждого из студентов. Ассоциативная дидактика предназначена, прежде всего, для целевой подготовки инновационных инженеров с уже имеющимся академическим образованием, творческим стилем мышления и необходимой мотивацией. Этот метод не предусматривает банальное повторение пройденных в университете дисциплин. Ассоциативная дидактика ориентирована на подготовку специалиста с высоким уровнем профессиональной мобильности в рамках одного из инновационных направлений для осуществления функций инновационного инжиниринга. ???
