Innovative methods of education in technical university

В Узбекистане большое внимание уделяется проблемам образования населения. Ежегодно около 53% государственного бюджета выделяется на усовершенствование системы образования в стране. Главной целью и движущей силой реализуемых в республике преобразований является человек, его гармоничное развитие и благосостояние, создание условий и действенных механизмов реализации интересов личности, изменение устаревших стереотипов мышления и социального поведения. Важное условие развития Узбекистана – формирование совершенной системы подготовки кадров на основе богатого интеллектуального наследия народа и общечеловеческих ценностей, достижений современной культуры, экономики, науки, техники и технологий [1].

Согласно национальной программе система образования призвана обеспечить подготовку высококвалифицированных специалистов, способных к профессиональному росту и профессиональной мобильности в условиях информатизации общества и развития новых наукоемких технологий. Сегодня необходима модернизация образовательного процесса посредством разработки, применения и внедрения новых подходов к обучению, инновационных технологий.

В современном вузе лабораторный практикум, так же как и все другие виды аудиторной практической учебной работы, приобретает характер учебно-исследовательской деятельности. Это означает, что, помимо практической отработки изучаемого материала, занятия развивают творческую инициативу студентов, активируют их познавательную деятельность, формируют устойчивые профессиональные интересы.

Для разработки лабораторных стендов по дисциплине «Котельные установки» было использовано действующее оборудование котельной на территории университета при спорткомплексе. Тем самым мы стремились повысить эффективность обучения, предоставляя студентам возможность проводить исследования на реально действующем оборудовании. Для разработки действующих стендов был проведен анализ всего действующего оборудования котельной и тепловых узлов, расположенных в подвальной части бассейна комплекса. По результатам анализа были выбраны отдельные блоки действующего оборудования, доступные для исследования с точки зрения пожарной и взрывоопасной безопасности. Эти блоки были тщательно изучены с целью компоновки их в один действующий лабораторный стенд.

Таким образом, были разработаны пять лабораторных стендов с использованием оборудования котельной и тепловых узлов. Для выполнения их студентами авторами были разработаны методические указания, содержащие теоретическую часть, методику выполнения, последовательность проведения, расчетную часть и контрольные вопросы [2].

В данной работе приводятся результаты проведенного анализа интерактивного обучения в высшей школе, на их основании были выбранытевиды интерактивных образовательных технологий, которые можно использовать при проведении лабораторных работ и при оценке знаний студентов.

Интерактивные методы обучения являются одним из важнейших средств совершенствования профессиональной подготовки студентов в высшем учебном заведении. Учебный процесс организован таким образом, что практически все обучающиеся оказываются вовлеченными в процесс познания, они имеют возможность понимать и рефлектировать по поводу того, что они знают и думают. В ходе диалогового обучения студенты учатся критически мыслить, решать сложные проблемы на основе анализа обстоятельств и соответствующей информации, взвешивать альтернативные мнения, принимать продуманные решения, участвовать в дискуссиях, общаться с другими сокурсниками. Для этого на занятиях организуется парная или групповая работа. По сравнению с традиционными формами ведения занятий в интерактивном обучении меняется взаимодействие преподавателя и обучаемого: активность педагога уступает место активности обучаемых, а задачей педагога становится создание условий для их инициативы [3]. Для лучшего представления взаимосвязи теоретического лекционного материала и тем лабораторных работ студентам раздается пирамида взаимосвязи основных вопросов дисциплины «Котельные установки» (рис. 1) и структурно-логическая схема дисциплины (см. рис. 2).

Рис. 1. Пирамида взаимосвязи основных вопросов дисциплины «Котельные установки»

Рис. 2. Структурно-логическая схема дисциплины

Для каждой лабораторной работы создана технологическая карта с указанием цели и задач учебного занятия (см. табл. 2, 4). В данной работе предлагаемая методика показана на примере двух лабораторных работ.

Таблица 1

Технология обучения на лабораторном занятии № 1

В работе студенты знакомятся с оборудованием котельной, исследуют установленные котлы и снимают показания основных параметров режима работы котлов с установленных измерительных приборов. Изучают технические характеристики котла КВа-0,25 Гн/Дж по паспортным данным. Анализируют полученные данные по характеристикам котла, сравнивают их с паспортными и делают выводы.

Для установления уровня готовности к лабораторной работе нами использована стратегия «Синквейн» и «Категориальная таблица» (см. рис. 3, 4, 5).

Таблица 2

Технологическая карта лабораторной работы

 «Категориальная таблица». Категория – признак, отражающий существенные свойства и отношения. «Категориальная таблица» обеспечивает объединение полученной информации на основе выделенных признаков.

Рис. 3. Категориальная таблица

«Синквейн». Слово синквейн происходит от французского слова, что означает пять. Синквейн – это стихотворение из пяти строк. Преподаватель предоставляет 5–7 минут и задает студентам тему. Эффективно синквейн  проводить попарно, каждый студент самостоятельно составляет синквейн  и затем обсуждает его с партнером, и из двух синквейнов они составляют один, с которым оба согласны. Затем вся группа ознакомится с парными синквейнами. У студентов есть возможность провести обсуждение и выбрать лучший вариант синквейна.

Правила написания синквейна следующие:

-          в первой строчке тема называется одним словом (обычно существительным);

-          вторая строчка – это описание темы в двух словах (двумя прилaгательными);

-          третья строчка – это описание действия в рамках этой темы тремя словами;

-                    четвертая строчка – это фраза из четырех слов, показывающая отношение к теме;

-                    последняя строчка — это синоним из одного слова, который повторяет суть темы [4].

Рис. 4. Синквейн – вариант 1

Рис. 5. Синквейн – вариант 2

В работе студенты изучают принципиальную схему обвязки котла при помощи виртуального ролика. Затем студенты разбиваются на малые подгруппы, выбирают лидера. Далее каждая группа самостоятельно, но под наблюдением работника котельной разбирает реальную обвязку котлов, и после обсуждения в малой группе лидер (выбранный группой) поясняет и одновременно показывает элементы, приборы и оборудование педагогу.

Таблица 3

Технология обучения на лабораторном занятии № 2

Таблица 4

Технологическая карта лабораторной работы

Студенты знакомятся с реальным тепловым режимом котельной. Выявляют вспомогательное оборудование в котельной в соответствии с тепловой схемой (водоподогреватели, насосы и т. д.) и на реальном оборудовании делают замеры технических характеристик. Обрабатывают, анализируют полученные данные и делают выводы. По полученным данным производят расчет в программе Excel.

При изучении схемы подетально на стадии ВЫЗОВА и РАЗМЫШЛЕНИЯ использована «Диаграмма Венна» (рис. 6) и «Кластер» (см. рис. 7).

Диаграмма Венна используется для сравнения или сопоставления двух или трех аспектов и показа их общих черт. Развивает системное мышление, умение сопоставлять, проводить анализ и синтез [5].

Рис. 6. Диаграмма Венна: А – коэффициент теплопередачи материала стенки – К; В – логарифмическая разность температур – ∆ t; С – количество передаваемого через стенку тепла – Q

Бакалавр должен:

1. Определить величину К и записать в А.
2. Расчитать и записать ∆ t в В.
3. Вычисленное значение Q записать в С.
4. Провести анализ, установить зависимость А и В, В и С, А и С.
5. Результат  записать в D.

Такая педагогическая стратегия, как «Кластер» (см. рис. 7), помогает студенту свободно думать по поводу какой-либо темы, размышлять о связях между идеями. Разбивка на кластеры может быть использована и в качестве средства подведения итогов того, что студенты прошли. Это письменный графический род деятельности, который может служить мощным инструментом, особенно для тех, кто не любит писать.

Рис. 7. Кластер

Для итогового контроля знаний можно использовать «Принцип «домино» (рис. 8).Студентам попарно раздаются карточки с серией вопросов и ответов, которые надо сложить по аналогии с игрой.

Рис. 8. Домино

Для диагностики и рейтинг-оценки учебных достижений студентов при защите лабораторных работ даются тесты. Здесь приводятся некоторые варианты.

Тесты с одним правильным ответом

1. 1.    Теплота сгорания топлива:

A)   количество теплоты, выделяемое при сжигании всего топлива;

B)    количество теплоты, выделяемое при сжигании части топлива;

C)    количество теплоты в топке котла.

*Г) Количество теплоты, выделяемое при полном сгорании единицы массы или объема топлива.

Тесты с двумя правильными ответами

1. 1.     Устройство, предназначенное для передачи теплоты от одного теплоносителя к другому, называется:

А) теплогенератором;

Б) теплообменным аппаратом;

В) котельным агрегатом;

Г) нагревательным прибором.

1. 2.     Удельная теплота сгорания топлива бывает:

А) средней;

Б) высшей;

В) технической;

Г) низкой.

Дополните

1. 1.  Основным горючим элементом твердого и жидкого топлива является ...
2. 2.  Теплообменник, в котором теплоносители разделены стенкой, называют ...

Установите правильную последовательность

1. 1.       Последовательность определения термического КПД:

А) установление характеристик цикла;

Б) определение температуры рабочего тела в характерных точках цикла;

В) определение количества подведенной и отведенной теплоты от рабочего тела;

Г) определение КПД цикла.

Авторами второй год проводятся лабораторные работы на действующем оборудовании котельной по изложенной методике. По нашим наблюдениям сделан вывод, что при использовании интерактивных методов обучения студентам предоставляется возможность участвовать в постановке целей не только конкретной лабораторной работы, но и всего курса. Сравнительный анализ использования данной методики и традиционного проведения лабораторных занятий показал, что студенты работают активнее, с большим интересом, обсуждая друг с другом вопросы или уточняя некоторые возникшие нюансы, т. е. используется самый результативный метод обучения – дискуссия. Кроме того, выявлено, что эффективность использования интерактивных форм обучения зависит от многих факторов, но в первую очередь от содержания самого учебного процесса, а также от конкретных форм и методов обучения.