Математизация, гуманитаризация, информационные технологии, педагогика и психология в многоступенчатом образовательном процессе

УДК 378.1

Математизация, гуманитаризация, информационные технологии, педагогика и психология в многоступенчатом образовательном процессе

Э.М. МОВСУМЗДДЕ, д.х.н., проф., чл.-корр. РАО, советник ректора

ФГБОУ ВО Уфимский государственный нефтяной технический университет (Россия, 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, д. 1). E-mail: eldarmm@yahoo.com

В статье рассмотрены проблемы интенсификации процесса обучения. Показаны приоритеты современного технического образования, гарантирующие его высокое качество. Предложено создание в структуре технических высших учебных заведений подразделений специальной подготовки на выпускающих кафедрах, которые в дальнейшем могут быть преобразованы в кафедры инженерной педагогики. Отмечено, что формирование у студентов знаний, компетенций и ценностей, касающихся социогуманитарных смыслов их будущей деятельности, будет способствовать пониманию того, что их индивидуальная, частная деятельность представляет собой часть общей деятельности коллектива, отрасли, производства и страны в целом.

Ключевые слова: интенсификация процесса обучения, эффективность учебно-познавательного процесса, гуманитаризация и математизация инженерно-технического образования, информационные технологии.

Под интенсификацией процесса обучения понимается система технологических приемов, позволяющих задействовать резервные возможности личности обучаемого для повышения эффективности учебно-познавательного процесса.

В 2014 году Постановлением правительства РФ № 295 была утверждена Государственная программа РФ «Развитие образования» на 2013-2020 годы. Целью программы является обеспечение высокого качества российского образования в соответствии с меняющимися запросами населения и перспективными задачами развития российского общества и экономики, повышение эффективности реализации молодежной политики в интересах инновационного социально ориентированного развития страны.

Подпрограмма 1 «Развитие профессионального образования» включает:

• обеспечение выпускников профессиональными и общекультурными компетенциями;

• формирование креативно мыслящих, готовых к самостоятельной работе инженерно-технологических кадров на уровне бакалавриата с целью дальнейшей эффективной учебы в магистратуре;

• повышение результативности работы преподавателя и самостоятельной учебной деятельности студента;

• создание современного учебно-методического обеспечения профессионального образования.

Приоритетами современного технического образования, гарантирующими его высокое качество, становятся освоение материала учебных дисциплин

посредством погружения в деятельность и овладения компетенциями через учебно-профессиональную коммуникацию, а также реализация принципа комплементарности как взаимодополняемости гуманитарной и технической подготовки.

Уфимский государственный нефтяной технический университет (УГНТУ) является опорным региональным вузом и осуществляет подготовку кадров по всему спектру деятельности нефтегазовой отрасли и ее инфраструктуры, объединяя в образовательном процессе подготовку естественно-технических и инженерно-технологических специалистов.

На современном этапе в связи с расширением университета, повышением требований ФГОС высшего образования, направленных на подготовку магистрантов, студентов и РИ (аспирантов) к преподавательской деятельности, улучшением требований к качеству преподавания инженерных дисциплин и разработке новых педагогических технологий мы предлагаем создать в структуре университета особое подразделение либо подразделение специальной подготовки на выпускающих кафедрах, которое в дальнейшем может быть преобразовано в кафедру инженерной педагогики.

Предлагаются четыре основных направления работы подразделений:

1) гуманитаризация инженерно-технического образования;

2) математизация в рамках инженерно-технического образования;

3) производственная подготовка средствами информационных технологий;

4) развитие педагогических и психолого-педагогических методик (техноло-

гий) преподавания технических дисциплин.

Предполагается формирование у студентов знаний, компетенций и ценностей, касающихся социогуманитарных смыслов их будущей деятельности. У студентов должно быть сформировано понимание того, что их индивидуальная, частная деятельность представляет собой часть общей деятельности коллектива, отрасли, производства и страны в целом. Это обеспечивается созданием и реализацией содержания обучения, отражающего данные аспекты подготовки и актуально согласованного с содержанием профильно-технологических аспектов. Гуманитаризация выражает обращение содержания деятельности инженера к экологическим (в том числе имеется в виду экология человека), эстетическим, социокоммуни-кативным смыслам, усиливая при этом историко-специальные компоненты подготовки и выводя из исторических данных факторы и условия достижения многосторонней эффективности в деятельности современного специалиста техносферы.

За последние десятилетия отечественными учеными достигнуты определенные успехи в модернизации технического образования.

Обобщение результатов научных исследований и опыта творческих педагогов, учителей-новаторов позволяет выделить следующие основные факторы интенсификации обучения:

• повышение целенаправленности обучения;

• усиление мотивации учения;

• повышение информативной емкости содержания образования;

Постановка задачи моделирования

Формулирование задачи, выбор параметров процесса

Определение цели и критериев

Составление математического описания

Аналитические методы

Экспериментальные методы

Экспериментально-аналитические методы

Составление алгоритма и реализация его в виде программы

Выбор численного метода

Составление алгоритма решения

Программирование

Отладка программы

Установление модели объек адекватности ту

Использование математической модели

Этапы разработки математической модели

• применение активных методов и форм обучения;

• ускорение темпа учебных действий;

• развитие навыков учебного труда;

• использование компьютеров и других новых технических средств.

Значимыми для нашего исследования явились работы Е.В. Гринько, М.Ю. Карелиной, Л.В. Павловой, Р.М. Петруневой, Т.А. Рубанцовой, Н.Г. Сикорской, посвященные:

• гуманитаризации высшего технического образования средствами лингвистической и юридической подготовки;

• гуманитарной подготовке студентов высших технических учебных заведений в историко-педагогическом и организационно-управленческом аспектах;

• гуманитаризации высшего технического образования в аспекте институционального анализа.

Исторические знания:

• передают студентам общую логику деятельности;

• погружают в систему человеческих ценностей;

• демонстрируют связи с обществом и общественным прогрессом;

• впускают живую жизнь в строгий мир технократии, освещая его в познавательных рассказах с высоким обучающим потенциалом;

• освещают этапы развития отрасли, знакомят студентов с видными персоналиями отрасли, их вкладом в развитие науки и практики.

Наряду с фактом введения курса «История специальности» можно отметить научно-методическое обеспечение курса, заключающееся в предназначенном для студентов комплексе учебных заданий междисциплинарного характера, работа над которым предусмотрена в рамках курса.

Математизация и моделирование инженерно-технического образования предполагает формирование у будущих инженеров действенного математического аппарата решения инженерных задач. Математизация означает приве-

дение содержания дисциплины «Математика» к потребностям инженерных специалистов, а не просто раскрытие математических знаний самих по себе, что в значительной степени снижает их ценность для студентов и усложняет их понимание. Математизация предполагает создание математической подготовки, соединяющей фундаментальные математические знания с типами инженерных задач и раскрывающей возможности их решения. Это существенно усиливает практическую ориентацию математической подготовки и подводит фундаментальную математическую базу под подготовку в рамках собственно инженерной составляющей.

Развитие математического образования в вузе соответствует Концепции развития математического образования в Российской Федерации, утвержденной Распоряжением правительства Российской Федерации от 24.12.2013 г. № 2506-р.

Математизация и математические модели являются основным методом решения задач оптимизации химико-технологических процессов.

Метод математического моделирования применяют при изучении свойств процессов, для которых имеется достаточно точное математическое описание. При этом важно учесть степень полноты математического описания, то есть полноты системы уравнений, описывающей все основные стороны моделируемого процесса и все числовые значения параметров этих уравнений.

Этап установления адекватности модели является заключительным в последовательности этапов, выполняемых при ее разработке. Общая схема разработки математической модели представлена на схеме.

В зависимости от конкретной реализации процесса и его аппаратурного оформления все многообразие химико-технологических процессов можно разделить на четыре класса, исходя из временного и пространственного признаков:

- процессы, переменные во времени (нестационарные);

- процессы, не меняющиеся во времени (стационарные);

- процессы, в ходе которых их параметры изменяются в пространстве;

- процессы без пространственного изменения параметров.

Так как математические модели являются отражением соответствующих объектов, то для них характерны те же классы, а именно:

1) модели, неизменные во времени,

- статические модели,

2) модели, переменные во времени,

- динамические модели,

Исходное вещество

О

Исходные вещества

Продукт

I

Продукт

1/с1 > 50

Рис. 2. Пример схемы аппарата, реализующего модель идеального вытеснения

Рис. 1. Пример схемы аппарата, реализующего модель идеального смешения

3) модели, неизменные в пространстве, - модели с сосредоточенными параметрами,

4) модели, изменяющиеся в пространстве, - модели с распределенными параметрами.

Модели с сосредоточенными параметрами. Для данного класса моделей характерно постоянство переменных в пространстве. Математическое описание включает алгебраические уравнения либо дифференциальные уравнения первого порядка для нестационарных процессов. Примером объекта, описываемого данным классом моделей, может служить аппарат с идеальным (полным) перемешиванием потока. Скорость мешалки такова, что концентрация во всех точках аппарата одинакова (рис. 1).

Модели с распределенными параметрами. Если основные пере-

менные процесса изменяются как во времени, так и в пространстве, или если указанные изменения происходят только в пространстве, то модели, описывающие такие процессы, называются моделями с распределенными параметрами. Их математическое описание включает обычно дифференциальные уравнения в частных производных либо обыкновенные дифференциальные уравнения в случае стационарных процессов с одной пространственной переменной. Примером процесса, описываемого такими моделями, служит трубчатый аппарат с большим отношением длины к диаметру и значительной скоростью движения реагентов (рис. 2).

Динамическая модель отражает изменение объекта во времени. Математическое описание таких моделей обязательно включает производную по времени. Часто динамическую модель объекта строят в виде передаточных функций, связывающих входные и выходные переменные (представление динамических моделей в виде передаточных функций особенно удобно для целей управления объектом). Примером динамической модели может служить модель рассмотренного выше аппарата полного смешения, но работающего в неустановившемся режиме. В этом случае математическое описание аппарата включает следующие уравнения материального баланса:

60

А

— (0АО 0А) к0А0В;

6 V

—В = V °ВО ~ 0В) " к0А0В

Математическая модель является системой уравнений математического описания.

В рамках данного направления реализуется деятельность по формированию компьютерных средств подготовки и способностей ими пользоваться у будущих специалистов в целях решения производственных задач. Подразумевается существенное усиление внимания к возможностям информационно-компьютерной составляющей подготовки, использованию информационно-компьютерных средств в проектировании и реализации практической деятельности будущего специалиста. Будет иметь место включение информационно-компьютерных форм в структуру производственной деятельности, выполнение с помощью информационно-компьютерных технологий различных работ (в том числе расчетно-графических), относящихся к практике подготавливаемого специалиста (фото).

Реализация направления предполагает раскрытие психологических и психолого-педагогических закономерностей, оснований, технологий преподавания инженерно-технических дисциплин с учетом технических объектов, таких как повышенные требования к безопасности, энергоэкономичности и т. п. Это требует повышенного внимания к психологии, логике построения знаний об объектах, к наличию в составе материала сведений о физико-химических законах их создания, к аспектам (целям, условиям, нормативам) технологического использования технических объектов, а не простого механического приведения составляющих их технических деталей.

Необходимо обратить внимание на все направления будущего подразделения, которые станут определяющими в подготовке технических специалистов нефтяного профиля, формирование креативно мыслящих и готовых к самостоятельной работе инженерно-технологических кадров.

Гуманитаризация высшего инженерно-технического образования обеспечивается лингвистическими и юридическими средствами. Также гуманитарная подготовка студентов высших технических учебных заведений осуществляется в историко-педагоги-ческом и организационно-управленческом аспектах.

В то же время математизация инженерно-технических и естественно-научных направлений является основой естественно-технических предметов обучения будущих специалистов. Вопросы оптимизации, моделирования, инструментализации, расчета и конструирования, автоматизации, экономики производства и управления

связаны с математическим языком обучения и интерпретации естественно-технических предметов. Математизация является теоретической основой объяснения естественно-технических процессов и производств.

Возможности производственной практики студентов в последние 10-15 лет достаточно осложнены, так как связаны с коммерциализацией производств и предприятий.

Использование теоретических предложений реализации процессов на мониторе компьютера с изучением процессов и изменением параметров их протекания позволяет ввести будущих специалистов в производство. Информационные технологии современного уровня открывают возможности использования тренажеров для обучения и подготовки специалистов.

И наконец, педагогический, а еще важнее - педагогико-психологический аспект, который является составным и важным компонентом подготовки инженеров. И это направление педагогической и психологической методики (технологии) преподавания естественно-технических дисциплин является основополагающим в организации подразделения, а именно кафедры инженерной педагогики.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

I. Черноглазкин С.Ю., Пушина Л.А., Мовсумзаде Э.М., Балыхин М.Г. Гуманитарно-ориентированная подготовка специалистов легкой промышленности: методологическое введение // История и педагогика естествознания. 2016. № 1. С. 9-13.

2.Черноглазкин С.Ю., Пушина Л.А., Кобраков К.И. и др. Гуманитарно-смысловое моделирование подготовки инженерно-промышленных кадров: ведущие принципы // История и педагогика естествознания. 2016. № 3. С. 16-19.

3. Черноглазкин С.Ю., Балыхин М.Г., Пушина Л.А., Мовсумзаде Э.М. Легкая промышленность в национальном производстве: гуманитарное измерение // История и педагогика естествознания. 2016. № 2. С. 17-20.

4. Колчина Г.Ю., Мовсум-заде Н.Ч., Бахтина А.Ю., Мовсумзаде Э.М. Зарождение и хронология этапов развития квантовой химии // История и педагогика естествознания. 2015. № 4. С. 34-43.

5. Колчина Г.Ю., Мовсум-заде Н.Ч., Бахтина А.Ю., Мовсумзаде Э.М. Квантовая химия: перспективы и достижения // НефтеГазоХимия, 2016. № 1. С. 51-60.

6. Керимов В.Ю., Осипов А.В., Мустаев Р.Н. Новые направления подготовки кадров для топливно-энергетического комплекса // История и педагогика естествознания. 2016. № 4. С. 6-8 .

7. Бахтизин Р.Н., Шемяков А.О., Керимов В.Ю. и др. Курс «История специальности» как реализация гуманитаризации технического образования // История и педагогика естествознания, 2016. № 4. С. 9-16.

8. Мастобаев Б.Н., Шаммазов А.М., Мовсумзаде Э.М. Химические средства и технологии в трубопроводном транспорте нефти. М.: Химия, 2002. 295 с.

9. Шаммазов А.М., Бахтизин Р.Н., Мастобаев Б.Н. и др. История нефтегазового дела России. М.: Химия, 2001. 315 с.

10. Мовсумзаде Э.М., Сыркин А.М. От древней химии до современной нефтепереработки. Уфа: Изд-во УГНТУ, 2000. 211 с.

II. Мовсумзаде Э.М., Сыркин А.М. История нефтепереработки и нефтехимии Башкортостана. Уфа: Изд-во УГНТУ, 1997. 124 с.

12. Орешников И.М. Философия техники и инженерной деятельности: учеб. пособ. Уфа: Изд-во УГНТУ, 2008. С. 89-86.

13. Орешников И.М. Культурно-гуманистическая парадигма инженерно-технического образования // История и педагогика естествознания, 2015. № 4. С. 9-12.

14. Филиппов В.М. Место фундаментального естественно-научного образования в новой образовательной парадигме // Вестник РУДН, серия: Фундаментальное естественно-научное образование. 1995, № 1, С. 5-7.

15. Мамардашвили М.К.Мысль в культуре // Сознание и цивилизация. СПб.: Азбука, 2011. 288 с.

16. Аккредитационный центр Ассоциации инженерного образования России [Электронный ресурс]. URL: http://www. ac-raee.ru (дата обращения: 30.06.17).

17. Болонский процесс: Результаты обучения и компетентности подход (книга-приложение 1) / под науч. ред. д-ра пед. наук, проф. В.И. Байденко. М.: Исследовательский центр проблем качества подготовки специалистов. 2009. 536 с.

18. Гребнев Л.С. Болонский процесс и «четвертое поколение» образовательных стандартов // Высшее образование в России, 2011. № 11. С. 29-41.

19. Кирсанов О.И., Кирсанова Е.С. Гуманитарные науки в инженерно-техническом вузе и проблема воспитания // Высшее образование в России, 2012. № 8/9. С. 104-10.

20. Владимиров А.И. Об инженерно-техническом образовании. М.: 2011. 81 с.

21. Профессиональная педагогика: учеб. пособ. / под ред. С.Я. Батышева, А.М. Новикова. М.: ЭГВЕС, 2009. 456 с.

MATHEMATIZATION, HUMANITARIZATION, INFORMATION TECHNOLOGY, PEDAGOGICS AND PSYCHOLOGY IN A MULTI-STAGE EDUCATIONAL PROCESS

MOVSUMZADE E.M., Corresponding Member Russian Academy of education, Dr. Sci. (Chem.), Prof., Adviser to the Rector. Ufa State Petroleum Technological University (USPTU) (1, Kosmonavtov St., 450062, Ufa, Republic of Bashkortostan, Russia). E-mail: eldarmm@yahoo.com

ABSTRACT

The article considers the problem of intensification of the learning process. It shows the priorities of modern technical education, ensuring its high quality. It proposed the establishment of technical institutions of higher education units of special training in the graduating departments, which can later be converted into the Department of engineering pedagogy. It is noted that the formation of students knowledge, skills and values relating to social and humanistic meaning of their future activities, will contribute to the understanding that their individual, private activity represents part of the overall activities of the team, of industry, of production and of the country as a whole.

Keywords: intensification of training process, efficiency of educational process humanization and the mathematization of engineering education, information technologies.

REFERENCES

1. Chernoglazkin S.YU., Pushina L.A., Movsumzade E.M., Balykhin M.G. Humanitarian-focused training of experts in light industry: a methodological introduction. Istoriya ipedagogika yestestvoznaniya, 2016, no. 1, pp. 9-13 (In Russian).

2. Chernoglazkin S.YU., Pushina L.A., Kobrakov K.I., Balykhin M.G., Movsumzade E.M. Humanitarian and semantic modeling of training of engineering and industrial personnel: the guiding principles. Istoriya i pedagogika yestestvoznaniya, 2016, no. 3, pp. 16-19 (In Russian).

3. Chernoglazkin S.YU., Balykhin M.G., Pushina L.A., Movsumzade E.M. Light industry in national production: humanitarian dimension. Istoriya i pedagogika yestestvoznaniya, 2016, no. 2, pp. 17-20 (In Russian).

4. Kolchina G.YU., Movsum-zade N.CH., Bakhtina A.YU., Movsumzade E.M. Origin and chronology of development stages in quantum chemistry. Istoriya i pedagogika yestestvoznaniya, 2015, no. 4, pp. 34-43 (In Russian).

5. Kolchina G.YU., Movsumzade N.CH., Bakhtina A.YU., Movsumzade E.M. Quantum chemistry - prospects and achievements. NefteGazoKhimiya, 2016, no. 1, pp. 51-60 (In Russian).

6. Kerimov V.YU., Osipov A.V., Mustayev R.N. New directions of personnel training for the fuel and energy complex. Istoriya i pedagogika yestestvoznaniya, 2016, no. 4, pp. 6-8 (In Russian).

7. Bakhtizin R.N., Shemyakov A.O., Kerimov V.YU., Pakhomov S.I., Mastobayev B.N., Movsumzade E.M. Course "History of specialty" as realization of the humanitarization of technical education. Istoriya i pedagogika yestestvoznaniya, 2016, no. 4, pp. 9-16 (In Russian).

8. Mastobayev B.N., Shammazov A.M., Movsumzade E.M. Khimicheskiye sredstva i tekhnologii v truboprovodnom transporte nefti [Chemical means and technologies in pipeline oil transportation]. Moscow, Khimiya Publ., 2002. 295 p.

9. Shammazov A.M., Bakhtizin R.N., Mastobayev B.N., Movsumzade E.M. Istoriya neftegazovogo dela Rossii [History of oil and gas business in Russia]. Moscow, Khimiya Publ., 2001. 315 p.

10. Movsumzade E.M., Syrkin A.M. Ot drevney khimii do sovremennoy neftepererabotki [From ancient chemistry to modern oil refining]. Ufa, UGNTU Publ., 2000. 211 p.

11. Movsumzade E.M., Syrkin A.M. Istoriya neftepererabotki i neftekhimii Bashkortostana [History of oil refining and petrochemistry of Bashkortostan]. Ufa, UGNTU Publ., 1997. 124 p.

12. Oreshnikov I.M. Filosofiya tekhnikiiinzhenernoy deyatel'nosti [Philosophy of technology and engineering]. Ufa, UGNTU Publ., 2008. pp. 89-86.

13. Oreshnikov I.M. The cultural and humanistic paradigm of engineering education. Istoriya i pedagogika yestestvoznaniya, 2015, no. 4, pp. 9 - 12 (In Russain).

14. Filippov V.M. The place of fundamental natural science education in the new educational paradigm. Vestnik RUDN, 1995, no. 1, pp. 5-7 (In Russian).

15. Mamardashvili M.K. Mysl' vkul'ture. Soznaniye i tsivilizatsiya [Thought in culture. Consciousness and civilization]. Saint-Petersburg, Azbuka Publ., 2011. 288 p.

16. Akkreditatsionnyy tsentr Assotsiatsii inzhenernogo obrazovaniya Rossii

17. Bolonskiyprotsess: Rezul'taty obucheniyaikompetentnostnyypodkhod [Bologna process: Learning outcomes and competence approach]. Moscow, Issledovatel'skiy tsentr problem kachestva podgotovki Publ., 2009. 536 p.

18. Grebnev L.S. Bologna process and the "fourth generation" of educational standards. Vyssheye obrazovaniye v Rossii, 2011, no. 11, pp. 29-41 (In Russian).

19. Kirsanov O.I., Kirsanova Ye.S. Humanitarian sciences in engineering and technical university and the problem of education. Vyssheye obrazovaniye v Rossii, 2012, no. 8/9, pp. 104-110 (In Russian).

20. Vladimirov A.I. Ob inzhenerno-tekhnicheskom obrazovanii [About engineering education]. Moscow, Nedra Publ., 2011. 81 p.

21. Professional'nayapedagogika [Professional pedagogy]. Moscow, EGVES Publ., 2009. 456 p.