Моделирование профессиональной деятельности в процессе преподавания «Электротехники и электроники»

Значение электротехники для всех областей человеческой деятельности очень велико в наше время. Специалисты среднего звена должны иметь понятия о процессах, протекающих в электрических цепях, а также об электрических приборах и установках. Это актуально в реализации программы подготовки наших студентов по специальности «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования» (по отраслям).

Выпускнику необходимо обладать набором профессиональных знаний, комплексом конкретных умений. Уметь, также, планировать свою работу, делать расчеты, принимать оперативные решения на основе анализа сложившейся ситуации, контролировать ход (и результат), своего труда и т.д.

Но и этого недостаточно, чтобы специалист был востребован современным рынком труда. Необходимо обладать еще и гибкой (читай стабильной) системой конкурентноспособности. Важно воспитывать в студентах способность входить в систему общественно - производственных отношений и ценностей.

Для этого в профессиональной деятельности нужны умения:

- быть коммуникабельным в отношении с руководством;

- осваивать какие-либо знания по собственной инициативе;

- работать самостоятельно без постоянного руководства;

- анализировать новые ситуации и применять уже имеющиеся знания для такого анализа;

- уживаться с другими. (Рис.1)

    Как же строить учебно–воспитательный процесс? Как в этом процессе совершенствовать профессиональную подготовку студентов?  

Взгляд на студента как на субъект будущей трудовой деятельности заставил автора статьи несколько по-иному расставить акценты.

Для подготовки студентов, необходимо моделировать профессиональную деятельность в процессе преподавания. Моделировать в качестве отдельных элементов, а еще лучше в виде непрерывной системы. Что это дает?  

Применение системы имитационного моделирования помогает (сознательно со взглядом в специальность) сформировать в будущем специалисте важный и необходимый для его профессиональной деятельности набор компетенций.

Моделирование профессиональной деятельности в учебном процессе нельзя понимать, как решение конкретной профессиональной задачи. Если решение профессиональной задачи - это действие, направленное на выполнение конкретной производственной цели в заданных условиях, то решение учебно-производственной задачи направлено не, собственно, на достижение производственной цели, а на овладение способом ее достижения.

Суть ее состоит в том, что студенты воспроизводят профессиональную деятельность в процессе обучения в специально созданных условиях. Эта деятельность носит условно профессиональный характер, а при выполнении операций отражаются лишь наиболее существенные ее черты. Такую деятельность еще называют «квазипрофессиональной». Она является проходной от учебной к профессиональной. Студенты не выполняют профессиональную деятельность, а имитируют ее.                                                                                                                               

Проблема профессиональной подготовки специалистов связана с противоречием между теоретическим и предметным характером обучения и практическим межпредметным характером реальной профессиональной деятельности. Поэтому имитационное моделирование профессиональной деятельности в рамках одной дисциплины не даст должного результата.

Эту важнейшую составляющую учебно-воспитательного процесса необходимо обеспечить в системном сочетании межпредметных связей (как минимум) дисциплин профессионального модуля или (что более результативно) дисциплин профессионального учебного цикла. Это задача цикловых комиссий.

Моделирование профессиональной деятельности в учебном процессе    реализуется тогда, когда можно имитировать соответствующую производственную ситуацию не только мысленно, но и имея надлежащее оснащение как в виде тренажеров, так и в виде подбора необходимых комплектов нормативной документации для каждого, работающего индивидуально или в малой группе.

«Электротехника и электроника» дает основополагающие знания по профессии. Лабораторные и практические занятия относятся к прикладной стороне профессионального обучения. Их можно рассматривать ка основной модуль, позволяющий имитировать профессиональную деятельность в процессе преподавания.

Имитационное моделирование профессиональной деятельности приобретает особый смысл, если лабораторные и практические работы проводить не только при исследовании реальных схем и устройств, но и при помощи специальных компьютерных программ.

Первые развивают у студентов навыки проведения экспериментальных исследований, знакомят с методами исследований процессов в электрических цепях и техникой измерения их параметров, обращения с электротехническими устройствами и электроизмерительной аппаратурой.  Т.е. позволяют получить практические навыки по управлению электрическим оборудованием и технике безопасности при работе с ним.

Виртуальная же лаборатория позволяет рассчитывать и анализировать характеристики, как отдельных элементов, так и электрических установок в целом, изучать поведение электрических установок при изменении тех или иных параметров. Не боится ошибок, при которых происходят критические ситуации, ведущие к выходу из строя не только элементов цепей, но и всего виртуального оборудования. Позволяет отрабатывать (в качестве тренажера) правильные действия и исправлять ошибки. Виртуальная лаборатория не требует большого количества лабораторного оборудования, универсальна и легко воспроизводима.

Создание системы подготовки специалистов, как процесс комплексного решения учебно-производственных задач в реальной и виртуальной лабораториях это инновационная форма активного обучения, ведущая к более качественной профессиональной подготовке.

И у реальной и у виртуальной лабораторий (у каждой из них) есть свои недостатки. Но в комплексном применении и в системном сочетании позволяет студентам в процессе обучения овладеть способами (действиями, операциями) профессиональной деятельности настолько полно, что обеспечивает безболезненный переход к реальному выполнению своих трудовых обязанностей (профессиональных функций).

С этой целью созданы рабочие места в лаборатории «Электротехники и электроники». Десять лабораторных стендов (реальная лаборатория) и десять компьютеров с электронными программами моделирования электрических и электронных цепей и программами выполнения электрических и электронных схем. (виртуальная лаборатория). Рис.2,3.

На рабочем месте могут работать по 2 человека (звено). Каждая группа разбита на две специализированные бригады. Специализированные - т.к. выполняют однородные технологические процессы.

Бригадир – студент, имеющий более высокие умения и навыки работы с электрическими цепями и оборудованием. Усвоивший необходимые технологические инструкции и правила. Он выполняет свою работу значительно быстрее других. Контролирует соблюдение дисциплины, соблюдение технологического процесса (сборка цепей). Консультирует, в случае необходимости частично подменяет в ходе сборки цепей или снятии показаний. Дает разрешение на включение цепи (окончательное разрешение за преподавателем).

Опираясь на мнение бригадира, преподаватель подтверждает разрешение почти без проверки. В 99% процентах случаев бригадир дал разрешение правильно. Обучение умениям и навыкам происходит только в практической деятельности. В данном случае при выполнении лабораторных и практических работ. Причем, на мой взгляд, очень важно видеть в первую очередь отличие (не сходство) лабораторных и практических работ. А это зависит от постановки целей в ходе имитационного моделирования профессиональной деятельности.

Лабораторная работа-это исследование, закрепление теоретических знаний, проверка на опыте положений теории. Лабораторные работы отличаются постановкой комплексных целей и исследовательских или частично исследовательских задач.

Практическая работа-это работа по получению и закреплению практических умений и навыков. Практическая работа

предполагает более узкие цели и не направлена на исследование.       

Модульный подход к организации лабораторных и практических работ позволяет рассматривать их (работы) по разным темам не как отдельные этапы формирования умений и навыков, а как непрерывный процесс имитационного моделирования профессиональной деятельности.

Рассмотрим это на примерах:

1. Одновременное (двумя бригадами) фронтальное (по одной теме) выполнение практической работы «Экспериментальное определение параметров элементов цепей переменного тока». Одна бригада работает на лабораторных стендах, другая-в электронной программе «Начала ЭЛЕКТРОНИКИ».  Бригада за лабораторными стендами, на предыдущем занятии работала за компьютерами. В виртуальной лаборатории ими получены навыки сборки цепей постоянного тока, что не могло не сказаться на более уверенной работе в реальной лаборатории в данный момент. Другая, работала собирая реальные цепи постоянного тока.  

Самоуверенно расслабившись (за компьютерами) эта бригада столкнется с неожиданностью. В правильно собранной схеме, с правильно выставленными номиналами элементов (окно «Параметры деталей» в данной программе) постоянно будет «сгорать» резистор. Цепь не работает!!! Недоумение, поиск, выявление (лучше если самостоятельное) проблемы, определение и выбор вариантов ее устранения. А это алгоритм решения ситуационной профессиональной задачи. Компьютер, в данном случае, тренажер для создания, анализа и решения производственных ситуаций.

При работе на стендах резисторы рассчитаны на определенную мощность. Студенты данных расчетов просто не касаются при сборке реальных цепей. При столкновении с этой ситуацией в виртуальной лаборатории, студенты учатся правильно подбирать оборудование с необходимыми параметрами или рассчитывать параметры электрических цепей. В данном случае (на мой взгляд) интуитивный подбор мощности резистора предпочтительнее, чем ее расчет. Ведь овладение профессиональной деятельностью предполагает не только овладение практической сферой, но и выработку такого отношения к ней, которое придает самой деятельности личностный смысл, определяет включенность в нее будущего профессионала.

В виртуальной и реальной работах, на основе измеренных напряжений, необходимо рассчитать общее напряжение в цепях переменного тока, содержащих реактивные элементы. Методы расчета общего напряжения являются основой для важнейшего вывода о сходстве и отличии последовательных цепей переменного и постоянного тока. Комплекс и направленность созданных затруднений выступают как осознанное противоречие между необходимостью выполнения профессиональной деятельности и недостаточностью знаний и умений, обеспечивающих успешность этого выполнения. Это обстоятельство имеет двоякое влияние на профессиональное становление: с одной стороны, положительное, так как является «источником, стимулятором познавательной активности, мобилизационной готовности к решению проблем», с другой - отрицательное, подавляющее личность, ее эмоции и творческое начало. Необходимо обеспечение такого уровня сложности (затруднений), который создал бы возможности преодоления трудностей у студентов (формирование привычки преодолевать трудности). Если этого недостаточно, то уже необходимо сбалансированное внешнее воздействие на планирование действий студента и контроль за их реализацией. В первую очередь со стороны бригадиров.

2.формирование умений и навыков продолжается на лабораторной работе «Однофазная электрическая цепь переменного тока с последовательным соединением элементов. Резонанс напряжений». Это более высокий уровень.

Бригада, работавшая в виртуальной лаборатории, садится за стенды, а в реальной за компьютеры. И «наступает на те же грабли» - «горят» резисторы. Суть в том, что в разных работах чередуются похожие запланированные трудности. Эта бригада решает задачу легче, профессиональнее и быстрее.  Тренаж же в решении профессиональных задач продолжается, т.к. бригады боковым зрением ощущают друг друга.

У мультиметра виртуальной лабораторной работы отсутствует функция измерения переменного тока. Поэтому только на основе измерения напряжений на активном и реактивных участках можно изучать работу цепи. Одна бригада это уже делала в практической работе. Теперь бригаде, измеряющей напряжения на участках виртуальной цепи, необходимо зафиксировать и «уловить» причины резонанса напряжений.

Замечательно то, что при анализе лабораторной работы одна бригада будет говорить о резонансе, акцентируя внимание на повышении тока в цепи. Другая же бригада будет рассматривать этот процесс с точки зрения равенства напряжений на реактивных участках последовательной цепи. Роль преподавателя-закрепить полученные ранее знания, создав целостное представление о резонансе напряжений. Непосредственно перед лабораторной работой рассматривалась тема: «Причины, влияющие на величину «косинуса фи», и меры, принимаемые для его увеличения». Т.е. произошло опережающее обучение по теме электродвигатели. Так вот, чтобы понять экономическое значение коэффициента мощности, необходимо на практике увидеть процесс доведения цепи до явления резонанса. При этом усвоить, что уменьшение реактивной составляющей увеличивает долю активной мощности. Уменьшает сдвиг фаз, увеличивает коэффициент мощности, т.е. я бы сказал «оздоравливает» цепь.

В коллоквиуме, в качестве контроля, рассмотрены способы увеличения «косинуса фи», а в итоге лабораторной работы все они сошлись в одной точке:

уменьшение реактивной составляющей электрической цепи переменного тока. Таким образом, студенты подведены к пониманию одной из важнейших задач производства, через имитационное моделирование профессиональной деятельности в ходе выполнения практических и лабораторных работ.

Но это еще не все. Студенты по своим возрастным особенностям (преимущественно от 16 до 22 лет) относятся к периоду ранней юности или юности.  По своей жизненной позиции это люди, прошедшие первую ступень профессионального самоопределения, поскольку ими сделан выбор профессионального учебного заведения. Значение дисциплины невозможно переоценить в жизни человека в целом и студента в частности.

Формированию дисциплины способствует строгая и четкая организация одновременной работы бригад в реальной и виртуальной лабораториях, в процессе имитационного моделирования профессиональной деятельности.