close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

ЧелтыбашевАА Исследовательская подготовка студентов...

код для вставкиСкачать
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГУМАНИТАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
А.А. Челтыбашев
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ПОДГОТОВКА СТУДЕНТОВ
(НА ПРИМЕРЕ ОБЩЕТЕХНИЧЕСКИХ ДИСЦИПЛИН)
МУРМАНСК
2013
УДК 378.001.891
ББК 74.58в6
Ч40
Печатается по решению совета по научно-исследовательской работе и
редакционно-издательской деятельности Мурманского государственного гуманитарного университета
Рекомендовано к печати кафедрой технологии и сервиса МГГУ (протокол
№ 9 от 07.05.2013 г.)
Автор: А.А. Челтыбашев, к.п.н., руководитель студенческого исследовательского бюро МГГУ
Рецензенты: Д.Г. Левитес, д.п.н., профессор кафедры педагогики МГГУ,
заслуженный учитель РФ;
А.И. Прыгунов, д.т.н., профессор, зав. кафедрой технической
механики и инженерной графики МГТУ, заслуженный работник
высшей школы РФ
Челтыбашев А.А.
Исследовательская подготовка студентов (на примере общетехнических дисциплин) / А.А. Челтыбашев. – Мурманск: МГГУ, 2013. – 115 с.
Монография посвящена выявлению особенностей обучения студентов исследовательской деятельности на примере общетехнических дисциплин. Автором уточнено понятие «основы методологии исследовательской деятельности»,
описана методическая система обучения исследовательской деятельности на основе системы заданий и задач, приведены результаты апробации системы обучения, выявлены возможности системы обучения как средства развития исследовательской деятельности. Особое внимание уделено вопросу построения системы
заданий и задач для технических дисциплин.
Исследование выполнено в 2013 г. в соответствии с государственным
заданием на научно-исследовательскую работу (проект № 6.7689.2013 «Технологические аспекты модернизации высшего профессионального гуманитарного
образования»).
Печатается в авторской редакции.
ISBN 978-5-4222-0191-4
 Челтыбашев А.А., 2013
 Оформление. ФГБОУ ВПО «Мурманский
государственный гуманитарный университет», 2013
2
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
4
ГЛАВА 1. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОРГАНИЗАЦИИ
ОБУЧЕНИЯ СТУДЕНТОВ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
В ВУЗЕ…………………………………………………………………………….. 7
1.1. Исторический обзор проблемы обучения студентов исследовательской
деятельности в образовательном процессе вуза………………………………… 7
1.2. Методологические основания и методические основы
исследовательской подготовки студентов на современном этапе развития
педагогической науки……………………………………………………………. 13
1.3. Исследовательская деятельность как фактор повышения
профессионального потенциала будущего специалиста……………………….. 24
ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЗВИТИЯ
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРИ ИЗУЧЕНИИ
ОБЩЕТЕХНИЧЕСКИХ ДИСЦИПЛИН………………………………………….28
2.1. Специфика технического знания и его особенности как факторы
развития исследовательской деятельности студентов………………………….. 28
2.2. Использование модели обучения исследовательской деятельности при
изучении общетехнических дисциплин………………………………………… 34
ГЛАВА 3. МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОБУЧЕНИЯ
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ………………………………….. 42
3.1. Основные подходы к разработке системы задач и заданий для обучения
исследовательской деятельности………………………………………………… 42
3.2. Обучение исследовательской деятельности на основе системы
заданий и задач…………………………………………………………………… 46
3.3. Анализ и оценка эффективности использования методической системы
для обучения исследовательской деятельности………………………………….61
ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………….74
ЛИТЕРАТУРА…………………………………………………………………….. 76
ПРИЛОЖЕНИЯ…………………………………………………………………… 86
3
ВВЕДЕНИЕ
Удовлетворение новых запросов общества к подготовке выпускников вуза требует в первую очередь перестройки методики преподавания
дисциплин с учетом современных реалий. Важнейшие требования, которые предъявляет к системе образования современность, – глобализация и
интернационализация, инновационность, стандартизация и унификация,
открытость и доступность, высокое качество образовательных услуг, обеспечивающих конвертируемость образования, социальную и профессиональную мобильность выпускника, его конкурентоспособность.
Происходящие в последнее время существенные изменения почти во
всех странах мира связаны с формированием экономики инновационного
типа, что получило свое отражение в концепции «экономики знаний» и
«экономики инноваций». Общепризнанно, что реализация различных сценариев инновационного развития возможна только за счет качественных
изменений существующего человеческого капитала. Иными словами, во
всем мире, инновационность проявляется, прежде всего, в способности работников предприятий генерировать, а затем трансформировать знания в
создание новых продуктов, технологий, процессов и услуг.
В настоящее время для нашей страны инновационный путь экономического развития считается единственной альтернативой зависимости от
экспорта природных ресурсов. Данная позиция находит свое отражение не
только в многочисленных декларациях, но и в различных правительственных программах, призванных создать условия, как для реализации существующего потенциала такого развития, так и его роста. В связи с этим меняется представление о традиционном статусе образования, его роли в социально-экономическом развитии общества, поскольку знания и исследовательские умения становятся фактором, обеспечивающим стабильный и поступательный экономический рост.
Это позволяет определить роль системы высшего образования в переходе к инновационному пути развития, которая заключается в формировании новой генерации специалистов с высоким уровнем общей и профессиональной подготовки, обладающих аналитическим мышлением, владеющих научно-исследовательским инструментарием, и нацеленных на созидательную деятельность.
Необходимость формирования исследовательских компетенций декларируется во многих программных документах, регламентирующих деятельность вузов (Закон о высшем и послевузовском образовании, Концепция модернизации высшего образования в РФ и др.). В настоящее время в
России существует целый ряд программ, направленных на стимулирование
инновационной деятельности молодежи («Кулибин», «У.М.Н.И.К.» и т.д.).
Однако проведенный анализ реальной практики образования говорит, о
преобладающем репродуктивном подходе в подготовке студентов. Систе4
ма исследовательской подготовки студентов в большинстве вузов традиционна и ориентирована в основном на курсовые и выпускные квалификационные работы, в которых проводимые эксперименты направлены не на
получение нового знания, а репродукцию уже существующего, практически отсутствуют научно-исследовательские работы студентов, содержащие
инновационные идеи. Переход на двухуровневую систему в данных условиях не сможет обеспечить качественного скачка в исследовательской подготовке выпускников. Этому способствуют как имеющиеся в обществе
стереотипы, так и существующая система организации учебного процесса.
Изменение содержания образования, складывавшегося в ВУЗах в течение
длительного времени, не может в полной мере обеспечить выполнение современного социального заказа, не вполне соответствуют концепциям устойчивого развития.
Поднимаемая проблема не нова, вопросы совершенствования содержания подготовки специалистов в профессиональной школе нашли свое
отражение в работах С.Я. Батышева [23], В.В. Шапкина [145], А.Е. Шильниковой [148].
Проблемами влияния знаний и обучающих процессов на качество
подготовки будущих специалистов к НИОКР занимались П. Ромер [115],
К. Эрроу [154], Р. Лукас [161], Э. Хелпман [139]. В их исследованиях раскрыты современные источники знания и сконструированы модели обучающих процессов в ходе непосредственного обучения, практической деятельности, исследований и социальных контактов. В работах М. Гиббонса
[159], Х. Этцковица [15], Л. Лейдесдоффа [169] разработаны модели получения знаний в университетах и раскрыт процесс трансформации миссии
университетов в условиях формирования экономики знания. Согласно разработанной учеными теории в условиях формирования экономики знаний
университет выполняет не только роль образовательного, научного и культурного центра, но и становится ядром интеграционных процессов в сфере
образования.
Различные аспекты готовности к инновационной деятельности активно изучаются учёными: принятие решений относительно новшества
(Б. Твисс) [131]; инновационная культура и инновационная деятельность
как фактор становления и. развития сотрудника (А. Николаев) [166].
В научно-педагогической литературе отражены различные направления исследования исследовательской инновационной деятельности в работах В.И. Загвязинского [52, 53], В.В. Краевского [19], Е.В. Бережновой
[19], Н.Д. Никандрова [95, 96]. Особенности инновационных явлений в современной системе образования рассмотрены М.В. Клариным [69],
В.В. Лихолетовым [84], С.Д. Поляковым [109], Л.С. Подымовой [95],
В.А. Сластениным [127].
При всей несомненной значимости данных исследований, без внимания остаются вопросы теоретического обоснования и практического при5
менения содержательных, процессуальных и результативных средств исследовательской подготовки кадров в университете для высокотехнологичной инновационной экономики.
Современные информационные технологии привели к тому, что накопление багажа чистых знаний при обучении само по себе утратило
прежнюю ценность. В большинстве учебных заведений сейчас на первый
план выдвигаются задачи не только создания у выпускников необходимого
багажа фундаментальных знаний, но и овладение технологиями самостоятельного поиска информации и генерации новых идей. При формировании
инновационного потенциала личности, обучение саморазвитию становится
ключевой целью подготовки дипломированных кадров для высокотехнологичной экономики.
От качества образования, развития заложенного творческого потенциала каждого человека во многом зависит благосостояние общества.
Творческие и интеллектуальные возможности человеческого капитала составляют основное богатство любой страны и, в значительной мере, определяют ее экономический, культурный и военный потенциал и конкурентоспособность нации.
Для
сложившейся
в
настоящее
время
социально-
педагогической ситуации, важнейшей характеристикой является существующая неопределенность и многозначность жизненных ситуаций, что обусловлено сменой типа культурно-исторического наследования, выражаемым в виде перехода от передачи свода прошлых
образов в виде логически завершенной системы знаний и правил – к
активному овладению ситуацией социальных перемен. Переход к
экономике инновационного типа требует от вузов подготовки специалистов нового типа, владеющих навыками инновационной, исследовательской деятельности.
6
7
ГЛАВА 1. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОРГАНИЗАЦИИ
ОБУЧЕНИЯ СТУДЕНТОВ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ
ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В ВУЗЕ
1.1. Исторический обзор проблемы обучения студентов
исследовательской деятельности в образовательном процессе вуза
Технология лекционно-практической системы обучения долгое время оказывалась наиболее эффективной для массовой передачи знаний,
умений и навыков молодому поколению. Происходящие в настоящее время изменения в общественной жизни требуют развития новых способов
образования, педагогических технологий, имеющих дело с индивидуальным развитием личности, творческой инициацией, формирования у обучающегося универсального умения ставить и решать задачи для разрешения возникающих в жизни проблем – профессиональной деятельности, самоопределения, повседневной жизни. Акцент переносится на формирование у обучающихся способности самостоятельно мыслить, добывать и
применять знания, тщательно обдумывать принимаемые решения и чётко
планировать действия, эффективно сотрудничать в разнообразных по составу и профилю группах. Это требует широкого внедрения в образовательный процесс альтернативных форм и способов ведения образовательной деятельности и обуславливает введение в образовательный контекст
образовательных учреждений, методов и технологий на основе проектной
и исследовательской деятельности обучающихся.
Организация проектной и исследовательской деятельности студентов вуза требует грамотного научно-обоснованного подхода и решения
комплекса задач организационно-управленческих, учебно-методических,
информационных, дидактических и психолого-педагогических. Поэтому
современным преподавателям потребуется определённый уровень научнометодической подготовки, владение технологией проектирования и исследовательским
методом.
Основным
путем
обучения
научноисследовательской деятельности является вовлечение в различные формы
НИР в процессе обучения. Поэтому формирование научноисследовательской деятельности в условиях профессионального становления специалиста является отражением стратегии развития современной
высшей школы.
При выявлении оптимальных путей ее решения в современной науке
уделяется особое внимание опыту прошлого, изучением которого занимался ряд исследователей (А.М. Акатьев, В.В. Балашов, Т.А. Долговицкая и др.)
[1, 16, 47]. В ХХ веке в России с общественным признанием силы науки
было положено начало целенаправленной подготовке научноисследовательских кадров в вузах, но обучение носило стихийный узконаправленный характер и было сосредоточено в ведущих научных центрах и
8
в основном по естественнонаучным дисциплинам. Переход от стихийного
обучения проведению исследований к системе целенаправленной подготовки студентов к научно-исследовательской деятельности произошел во
второй половине ХХ века [16].
Массовое развитие высшего образования в послереволюционной
России началось с 1923 г. В июле 1922 г. вышел Декрет «Положение о
высших учебных заведениях», который регламентировал деятельность
вновь создаваемых высших учебных заведений. В начале советского периода подготовка педагогических кадров в основном осуществлялась в образовательных учреждениях среднего звена и так называемых учительских
институтах. Исследовательская подготовка в то время осуществляется на
уровне послевузовского образования. Однако и процесс вузовского образования постепенно дополняется отдельными элементами исследовательской подготовки (студенческие научные кружки, лабораторные и практические работы и т.д.). В то же время образование ориентировано на подготовку работника-специалиста, поэтому все элементы исследовательской
подготовки выполняют скорее не собственно научные, а учебные функции.
В связи с введением в стране всеобщего начального образования
(1930 г.), а также интерпретации образования как одного из основных элементов ускоренного прогресса страны возникла потребность в подготовке
большого количества педагогов, вследствие чего принимается решение о
расширении сети вузов и укреплении их базы [97].
В 1933 г. вышло положение о научно-исследовательской работе вузов, подтвердившее особую роль научной деятельности как источника перспективного развития высшей школы. Неслучайно в этот период начинают
создаваться и развиваться студенческие научные общества, а в учебный
процесс как самостоятельная форма работы включается выполнение студентами дипломных проектов [16].
Определенный спад в развитии научно-исследовательской работы
(НИРС) произошел по понятным причинам в годы Великой Отечественной
войны, однако задача развития в студентах качеств самостоятельности в
освоении профессиональных программ не была исключена из требований к
подготовке студентов. Об этом свидетельствует утвержденное в 1944 г.
«Положение о научно-исследовательской работе в вузах», закрепившее их
ориентацию на подготовку научных кадров и поддержку наиболее способных из обучающегося контингента студентов [16].
В послевоенные годы создаются новые стимулы к развитию НИРС, в
ежегодные отчеты вузов вводится как самостоятельный раздел «Научноисследовательская работа студентов». Обязательным элементом образовательного процесса становится выполнение студентами исследовательских
работ [148].
С конца 50-х гг. начинается развитие программ проведения Всесоюзного конкурса на лучшую студенческую научную работу. В последую9
щие годы набирает темпы государственная политика в поддержку массового охвата студентов научной работой, что вызвало необходимость новой
принципиальной доработки Положения о НИРС в высших учебных заведениях (1962 г.) [16].
Статус студенческой науки и ее прикладной значимости закрепило
подготовленное в 1968 г. «Положение о студенческих бюро по различным
специальностям». В последующем развитии данного направления постепенно отрабатывается система управления НИД в форме создания советов,
организующих, направляющих и координирующих эту деятельность. В
1968 г. важные созидательные функции принял на себя Всесоюзный совет
по научной работе студентов. Свою организующую роль призваны были
сыграть и Типовые положения о советах по научной работе студентов на
республиканском и городском (областном) уровнях. Активно была подхвачена вузами инициатива проведения ежегодной Всесоюзной олимпиады «Студент и научно-технический прогресс» (с 1973 г.) [16].
Новые позиции в развитии исследовательской деятельности студентов были закреплены в утвержденном в 1974 г. «Положении о научно- исследовательской работе студентов вузов». В данном положении четко прозвучало разграничение НИРС, выполняемой:
 в учебном процессе (курсовые и дипломные работы, рефераты);
 во внеучебное время (участие в творческих кружках, научных конференциях) [33].
К середине 70-х гг. в вузах страны сложилась достаточно эффективная
система поддержки научного потенциала молодых специалистов. Все большее внимание начинает уделяться комплексному подходу к организации
НИРС с учетом ее реализации на всех этапах профессионального обучения
студентов. Большую роль в становлении научно-исследовательской деятельности студентов в это период сыграл научно-исследовательский институт (НИИ) проблем высшей школы и Всесоюзного совета по научной работе [47].
Тот факт, что немалое значение придавалось развитию НИРС и в
80-е гг., подтверждает вышедшее постановление «О мерах по дальнейшему развитию научно-исследовательской работы студентов». В 1987 г. был
образован Всесоюзный координационный совет научно-технического
творчества молодежи. К этому времени во всех вузах важными структурными подразделениями становятся научно-исследовательские части и секторы (НИЧ и НИС), научно-исследовательские институты (НИИ), всевозможные конструкторские бюро, на базе которых и развернулись исследования студентов и молодых ученых [132, с. 30].
Обзор событий и преобразований, происходивших в истории отечественных вузов в связи с анализируемой проблемой, позволяет исследователям (А.П. Акатьев, В.В. Балашов и др.) прийти к выводу о том, что
вплоть до 1991–1992 гг. в вузах наблюдалась устойчивая положительная
10
тенденция в развитии научной деятельности студентов и молодых ученых
[1, 16]. Прогресс просматривался по разным параметрам:
 в постоянном обновлении организационных форм НИРС;
 в совершенствовании управления этой деятельностью как в самом
вузе, так и на государственном и региональном уровнях;
 в развитии материально-технической базы научных исследований; в
большом внимании к разработке нормативной документации.
90-е гг. XX в. – время реформирования российской высшей школы.
Выходят два особо важных федеральных закона: «Об образовании»
(1992 г.) и «О высшем и послевузовском профессиональном образовании»
(1996 г.). Указывается на необходимость научно-исследовательской подготовки студентов вузов в целях улучшения качества подготовки специалистов. Участие во всех видах научно-исследовательских работ определяется
как неотъемлемое право студентов [16].
Особенно сложным можно назвать положение высшей школы в 1993–
1994 гг., наблюдается спад в НИРС, т.к. в связи с политическими преобразованиями, происходившими в стране, и неустойчивым экономическим положением наблюдается ухудшение финансирования науки в вузе, потеря спроса на научно-технические разработки, сокращение в учебных планах часов
на НИРС, значительное снижение участия студентов в НИР. Такое положение не могло не встревожить вузовскую общественность и соответствующие
госструктуры, отвечающие за потенциал страны [97, с. 31].
Требовались незамедлительные меры по преодолению кризисных
явлений в системе НИРС в вузах России. Необходимость улучшения положения особенно остро осознавалась самими вузами и организациями
Госкомвуза России, В этот период заметно активизировались исследования, посвященные разработке новой концепции развития исследовательской работы студентов и научно-технического творчества учащейся молодежи, поиску эффективных методов стимулирования этой сферы в жизни
вуза. Для изменения положения в лучшую сторону большое значение имели:
 создание «Фонда содействия развитию малых форм предприятий в
научно-технической сфере» (1994 г.);
 правительственная Федеральная программа «Государственная поддержка интеграции высшего образования и фундаментальной науки
на 1997–2000 годы» (1996 г.);
 Положение о Всероссийской студенческой олимпиаде (1999 г.);
 Положение об открытом конкурсе на лучшую научную работу студентов (2000 г.);
 программа «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009–13 гг. (2008 г.);
 межрегиональные, всероссийские научно-практические конференции,
симпозиумы, семинары по соответствующей проблематике [97 с. 32].
11
За последние годы можно также констатировать активную деятельность самих российских вузов по возвращению прежнего статуса в решении задачи всемерного стимулирования творческого потенциала студентов, как важнейшего показателя качества их образовательной деятельности. Ярким подтверждением этого стал Всероссийский проект под названием «Фестиваль науки», стартовавший по инициативе МГУ им. М.В. Ломоносова в 2006 г. [162].
Большим стимулом в переоценке роли НИРС в вузе во многом
должна была стать гуманистическая парадигма модернизации высшего образования, рассматривающая в качестве одной из важнейших целевых доминант усиление внимания к созданию в вузовской среде максимально
благоприятных условий для творческого саморазвития личности будущего
специалиста. Кроме того, влияние на формирование условий для НИР оказал опыт зарубежных образовательных заведений.
В настоящее время в практике зарубежной школы сложилась и активно проявляет себя тенденция применения гибких вариативных форм
организации научной деятельности:
 вводные пропедевтические курсы и просеминары (Германия);
 работа над исследовательскими проектами (США, Германия, Япония);
 обучение на проблемно-ориентированных курсах (Германия, Франция, Англия);
 работа в малых исследовательских группах в рамках проектного
обучения (США, Япония) [97, с. 33].
Особого внимания при изучении развития научного потенциала студентов заслуживает опыт мировой практики по созданию «исследовательских университетов». Основная особенность такого рода университетов
заключается в том, что, обучая студентов, университет должен быть также
и местом свободной научной работы. Эта идея была положена в основу работы Берлинского университета, созданного по проекту Вильгельма Фон
Гумбольдта в 1810 г. [16]. Одна из главных целей преподавания в нем состояла в том, чтобы научить студентов мыслить и познакомить их с основными принципами научного исследования.
Анализируя опыт зарубежных учебных заведений Германии,
Ф.Л. Ратнер утверждает, что если способности и навыки к самостоятельному научному труду не прививаются в вузе, то студенты не смогут в фазе
непосредственного включения в НИР полностью применить и использовать свои возможности [114], то есть необходимо обеспечить готовность
студентов к НИД.
Этой же точки зрения придерживается и Ю.З. Гильбух, который отмечает, что при определенном развитии каждый из видов учебных способностей, определяющих успешность обучения и воспитания, усвоения зна12
ний, умений и навыков, может сложиться в соответствующую научно- исследовательскую способность [37].
Многие ученые (Сластенин В.А., Краевский В.В. и др.) отмечают, что
готовность к научно-исследовательской деятельности обуславливается не
только наличием ряда соответствующих умений и сформированностью
способностей, но и интеллектуальной активностью, которая рассматривается с точки зрения активности самой личности. Субъектная активность заключается в умении поставить цель, оптимально организовать процесс решения выдвинутой задачи и грамотно управлять этим процессом [74, 126].
Следовательно, в процессе формирования готовности к научно- исследовательской деятельности студент выступает как субъект этой деятельности, и его степень готовности характеризуется определенным уровнем активности. В свою очередь, саму активность в научноисследовательской деятельности многие ученые связывают с креативностью личности [123, 126], так как творческая личность постоянно расширяет базу экспериментирования, а именно научно-исследовательская деятельность обладает возможностями для такого экспериментирования.
Среди ученых есть мнение (А.М. Новиков, В.А. Сластенин, и др.),
что уровень готовности к научно-исследовательской деятельности (НИД)
зависит от развитости определенных качеств личности. К ним относится
любознательность – свойство личности как потребность в познании не
только определенных феноменов, но и их систем [99, 126]. Ее необходимо
отличать от любопытства, которое представляет собой субъективное проявление ориентировочного рефлекса, притом эмоционально окрашенное. В
качестве важного фактора указывается трудолюбие – моральное качество,
характеризующее субъективное расположение личности к своей трудовой
деятельности, внешне выражающееся в количестве ее результатов [125]. В
психологическом плане трудолюбие предполагает отношение к труду как к
основному смыслу жизни, потребность и привычку трудиться. Для создания условий для развития трудолюбия необходимо, чтобы человек видел и
понимал смысл и результаты своего труда.
Ряд исследователей (Б.М. Кедров и др.) отмечают, что необходимыми качествами для формирования готовности студентов к НИД являются
способность к самостоятельному мышлению; умение создавать собственные концепции, планировать и осуществлять свою исследовательскую деятельность, защищать свою точку зрения; ответственность, которая проявляется в способности понимать соответствие результатов своих исследовательских действий поставленным в обществе целям, работоспособность и
организованность. При организации НИД встречается немало субъективных трудностей, прежде всего связанных с такими важнейшими характеристиками, как мотивация (увлеченность самим процессом научного творчества); компетенция (уровень знаний; эрудиция, владение современным и
средствами и методами научного познания); творческие способности (ин13
дивидуально-психологические особенности). При этом отмечается, что условия макро- и микросреды не всегда благоприятствуют развитию качеств
личности, необходимых для исследовательской деятельности. Кроме того,
важным остается вопрос о личностных и деловых качествах будущего исследователя [67, 97] .
На основании вышесказанного основными параметрами, определяющими состояние готовности студентов к НИД являются способности к
НИД, включающие в себя комплекс умений и навыков (уровень знаний;
эрудиция, владение современными средствами и методами научного познания), качества личности (трудолюбие, любознательность, ответственность и.т.д.); мотивацию (увлеченность самим процессом научного творчества, осознание социальной и личностной значимости деятельности).
1.2. Методологические основания и методические основы
исследовательской подготовки студентов на современном этапе
развития педагогической науки
Несмотря на то, что в настоящее время уделяется значительное внимание научно-исследовательской подготовке на разных ступенях обучения, в работах А.В. Леонтовича и др. говорится о дефиците методологической культуры у большинства преподавателей, участвующих в организации исследовательской деятельности [80].
Выпускник, подготовленный к решению задач исследовательского
обучения, должен обладать рядом характеристик и владеть набором специфических умений. Главными из них являются те, которые необходимы
успешному исследователю. К ним относятся умение видеть проблему, умение разрабатывать гипотезу, умение наблюдать, экспериментировать и др.
Помимо этого, необходимо иметь ряд особых специфических способностей и умений:
 обладать чутьем к проблемам, быть способным «удивляться»;
 уметь находить и ставить реальные исследовательские задачи в понятной форме;
 быть способным к выполнению функций координатора и партнёра в
исследовательском поиске;
 быть терпимым к ошибкам партнеров, допускаемым ими в попытках
найти собственное решение поставленной проблемы;
 всячески развивать критическое отношение к исследовательским
процедурам;
 уметь генерировать предложения по улучшению работы и координировать выдвижение новых, оригинальных направлений исследования
[78].
14
Однако на основании результатов исследований различных ученых
можно говорить об отсутствии у значительной части исследователей знаний по методологии своей науки. Это позволяет прийти к заключению, что
проблема преодоления методологической малограмотности является основной из задач повышения квалификации всех занимающихся научноисследовательской деятельностью и системообразующим фактором при
подготовке будущих работников с целью повышения их профессиональной компетентности [73].
В настоящее время в современной науке методологию рассматривают в двух плоскостях: как теоретическую составляющую, и она тесно связана с таким разделом философского знания как гносеология, так и практическую, ориентированную на решение практических проблем и преобразование мира. Говоря о методологической и методической исследовательской подготовке будущих выпускников вуза и, требуется уточнить понятие
«методология исследовательской деятельности» и рассмотреть используемые методы, классифицируемые по самым различным критериям. В настоящее время в работах ряда ученых (А.М. Новиков, В.С. Степин и др.)
говорится, что как система методов методология не может быть ограничена лишь сферой теоретического научного познания, она должна выходить
за ее пределы и непременно включать в свою орбиту и сферу практики.
При этом необходимо иметь в виду тесное взаимодействие этих двух сфер
[73, 100, 127, 135].
В современной философско-методологической литературе различают несколько аспектов метода как такового. Так, согласно одной из существующих концепций каждый метод имеет три основных аспекта: объективно-содержательный, операциональный и праксеологический. Первый
аспект выражает обусловленность (детерминированность) метода предметом познания через посредство теории. Операциональный аспект фиксирует зависимость содержания метода не столько от объекта, сколько от субъекта познания, от его компетентности и способности перевести соответствующую теорию в систему правил, принципов, приемов, которые в своей
совокупности и образуют метод. Праксеологический аспект метода составляют такие его свойства, как эффективность, надежность, ясность,
конструктивность и т.п. [70, 72, 127].
К числу характерных признаков научного метода чаще всего относят: объективность, воспроизводимость, эвристичность, необходимость,
конкретность и др. [70, 72, 127].
Так, например, рассуждая о методе, крупный британский философ и
математик XX в. А. Уайтхед считал, что любой метод задает «способ действий» с данными, с фактами, значимость которых определяется теорией.
Последняя и «навязывает метод», который всегда конкретен, ибо применим только к теориям соответствующего вида. Поэтому, хотя, согласно
Уайтхеду, каждый метод представляет собой «удачное упрощение», «од15
нако с помощью любого данного метода можно открывать истины только
определенного, подходящего для него типа и формулировать их в терминах, навязываемых данным методом», а не каким либо методом «вообще»
[134, с. 321].
В настоящее время в философии и методологии науки методы классифицируют также по области применимости, выделяя философские методы, общенаучные методы, частнонаучные методы, дисциплинарные методы, методы междисциплинарного исследования [70, 72, 127].
Среди философских методов наиболее известными являются диалектический и метафизический. По существу каждая философская концепция
имеет методологическую функцию, является своеобразным способом мыслительной деятельности. Поэтому философские методы не исчерпываются
двумя названными. К их числу также относятся такие методы, как аналитический (характерный для современной аналитической философии), интуитивный, феноменологический, герменевтический и др.
Философские методы – это не «свод» жестко фиксированных регулятивов, а система «мягких» принципов, операций, приемов, носящих всеобщий, универсальный характер, т.е. находящихся на самых высших (предельных) «этажах» абстрагирования. Поэтому философские методы не
описываются в строгих терминах логики и эксперимента, не поддаются
формализации и математизации [72, с. 13].
Следует четко представлять себе, что философские методы задают
лишь самые общие регулятивы исследования, его генеральную стратегию, но
не заменяют специальные методы и не определяют окончательный результат
познания прямо и непосредственно. Опыт показывает, что «чем более общим
является метод научного познания, тем он неопределеннее в отношении
предписания конкретных шагов познания, тем более велика его неоднозначность в определении конечных результатов исследования» [72, с. 56].
Все возрастающую роль в современном научном познании играет
диалектико-материалистическая методология. Она реально функционирует
не в виде жесткой и однозначной совокупности норм, «рецептов» и приемов, а в качестве диалектической и гибкой системы всеобщих принципов и
регулятивов человеческой деятельности, в том числе мышления в его целостности.
Поэтому важная задача диалектико-материалистической методологии состоит в разработке всеобщего способа деятельности, в развитии таких категориальных форм, которые были бы максимально адекватны всеобщим законам существования самой объективной действительности. Однако каждая такая форма не есть зеркальное отражение последней, и она
не превращается автоматически в методологический принцип [127].
Диалектический метод нельзя, разумеется, сводить к универсальным
логическим схемам с заранее отмеренными и гарантированными ходами
мысли. Однако ученых интересуют, строго говоря, не сами по себе катего16
рии «развитие», «противоречие», «причинность» и т.п., а сформулированные
на их основе регулятивные принципы. При этом, они хотят четко знать, как
последние могут помочь в реальном научном исследовании, каким образом они могут способствовать адекватному постижению соответствующей
предметной области и познанию истины. Вот почему все еще приходится
слышать от ученых призывы к созданию прикладной философии – своеобразного моста между всеобщими диалектическими принципами и методологическим опытом решения конкретных задач в той или иной науке [72].
При неверной реализации и применении принципов диалектики возможны многочисленные искажения их требований, а значит, отклонения
от пути к истине и возникновение заблуждений. Это, в частности, объективизм и субъективизм (в многообразных формах): односторонность или
субъективистское объединение случайно «вырванных» сторон предмета;
игнорирование его сущности или подмена ее второстепенными, несущественными моментами; абстрактный подход к предмету без учета определенных условий места, времени и других обстоятельств; некритическое его
рассмотрение; модернизация или архаизация прошлого; отождествление
(смешение) предпосылок возникновения предмета с ним самим; понимание
разрешения противоречия как «нейтрализации» его сторон и ряд других
[72].
При использовании в научно-исследовательской работе для решения
творческих задач Алгоритма Решения Изобретательских Задач (АРИЗ)
диалектический метод выходит на одну из доминирующих ролей, определяя не только формулируемые в ходе исследования объекта противоречия,
но и получаемые на их основе результаты [8, 10].
Рассматривая общенаучные подходы и методы исследования, которые получили широкое развитие и применение в современной науке, можно сделать вывод, что они являются промежуточным звеном между философией и фундаментальными теоретико-методологическими положениями
специальных наук. К общенаучным понятиям чаще всего относят такие
понятия, как «информация», «модель», «структура», «функция», «система», «элемент», «оптимальность», «вероятность» и др.
Характерными чертами общенаучных понятий являются, во-первых,
интегративность в их содержании отдельных свойств, признаков, понятий
ряда частных наук и философских категорий. Во-вторых, возможность их
формализации, уточнения средствами математической теории, символической логики.
Понятию метода научного исследования посвящено большое количество
работ различных авторов (Ф. Бэкон, Р. Декарт, Г. Гегель, Э. Гуссерль и др.)
[72]. В науке известна дихотомическая модель деления методов научного исследования на эмпирический и теоретический уровни, где эксперимент представляется только как эмпирический метод. На основе общенаучных понятий и концепций формулируются соответствующие методы и принципы
17
познания, которые и обеспечивают связь и оптимальное взаимодействие
философии со специально-научным знанием и его методами. К числу общенаучных принципов и подходов относятся системный и структурнофункциональный, кибернетический, вероятностный, моделирование, формализация и ряд других [72].
При использовании в научном исследовании рациональных способов
решения возникающих творческих задач, основанных на Теории Решения
Изобретательских Задач (ТРИЗ) и функционально-стоимостного анализа
ФСА, одним из доминирующих методов при анализе исследовательской
ситуации будет системный анализ, позволяющий более четко структурировать проблему [9]. Проводимый анализ основывается на общенаучных
подходах к проводимому исследованию, которые формально носят «промежуточный характер» и опосредствуют взаимопереход философского и
частнонаучного знания (а также соответствующих методов, частнонаучных и дисциплинарных) [126].
Таким образом, методология не может быть сведена к какому-то одному, даже «очень важному методу». «Ученый никогда не должен полагаться на какое-то единственное учение, никогда не должен ограничивать
методы своего мышления одной-единственной философией» [72, с. 86].
Термин «методология» происходит от греческого «methodos» – путь,
способ и «logos» – понятие, идея. Методология является не просто суммой
отдельных методов, их «механическим единством», но способом организации проведения исследования. Существует много определений методологии, в результате анализа которых можно выделить два наиболее полно характеризующих методологию научного исследования.
Методология – сложная, динамичная, целостная, субординированная
система способов, приемов, принципов разных уровней, сферы действия,
направленности, эвристических возможностей, содержаний, структур и т.д.
[72].
«Методология – система принципов и способов организации и построения теоретической и практической деятельности, а также учение об
этой системе» [137, с. 125].
Объектом методологии является вся научно-познавательная деятельность. Подразумевая под методологией систему принципов и способов организации деятельности, необходимо определиться с пониманием «организации деятельности». А.М. Новиков в своей работе «Методология» выделяет
отдельно понятие «организация», давая ему три трактовки:
1. Внутренняя упорядоченность, согласованность взаимодействия
более или менее дифференцированных и автономных частей целого, обусловленная его строением.
2. Совокупность процессов или действий, ведущих к образованию и
совершенствованию взаимосвязей между частями целого.
3. Объединение людей, совместно реализующих некоторую програм18
му или цель и действующих на основе определенных процедур и правил.
Организация деятельности – это процесс, направленный на упорядочивание деятельности в целостную систему с четко определенными характеристиками, логической структурой и процессом ее осуществления –
временнόй структурой (исходя из пары категорий диалектики «историческое (временнόе) и логическое»).
Логическая структура деятельности включает в себя следующие
компоненты: субъект, объект, предмет, формы, средства, методы деятельности, ее результат.
Внешними по отношению к этой структуре являются следующие характеристики деятельности: особенности, принципы, условия, нормы. Методология имеет четко выделяемую структуру и состоит из:
1. Оснований методологии: философия, логика, психология, информатика, системный анализ, науковедение, этика, эстетика.
2. Характеристик деятельности: особенности, принципы, условия,
нормы деятельности.
3. Логической структуры деятельности: субъект, объект, предмет,
формы, средства, методы, результат деятельности, решение задач.
4. Временной структуры деятельности: фазы, стадии, этапы.
5. Технологии выполнения работ и решения задач: средства, методы,
способы, приемы [100].
Основанием называется достаточное условие для чего-либо: бытия,
познания, мысли, деятельности [137]. Рассматривая методологию как учение об организации деятельности, следуя за Г.П. Щедровицким [145, с. 67],
можно выделить следующие три основания современной методологии:
1. Философско-психологическая теория деятельности [69, 118 и др.].
2. Системный анализ (системотехника) – учение о системе методов
исследования или проектирования сложных систем, поиска, планирования и
реализации изменений, предназначенных для ликвидации проблем [99, с. 28].
3. Науковедение, теория науки. В первую очередь, к методологии
имеют отношение такие разделы науковедения, как гносеология (теория
познания) и семиотика (наука о знаках) [127].
Методология обобщает проверенные в широкой общественно- исторической практике рациональные формы организации деятельности.
Исторически известны разные типы культуры организации деятельности. Современным является проектно-технологический тип, который
состоит в том, что продуктивная деятельность человека (или организации)
разбивается на отдельные завершенные циклы, которые называются проектами [99]. Данный тип организации культуры научно-исследовательской
деятельности полностью вписывается в широко используемый при решении творческих технических задач Алгоритм Решения Изобретательских
Задач (АРИЗ) [10]. Анализ соответствия между собой проектнотехнологического типа организации деятельности и АРИЗ проведен в таб19
лице 1, на основании чего можно сделать следующее заключение: по логической структуре и содержанию компонентов, несмотря на ряд отличий
в формулировках, они практически совпадают.
Таблица 1
Сравнение структур проектно-технологического типа
деятельности и АРИЗ
Структура проектно-технологического
типа деятельности
Фазы
Стадии
Этапы
Структура АРИЗ
Стадии
Выявление
противоречия
ФормулироваКонцептуальная ние проблемы
Определение
стадия
проблематики
Определение цели
Фаза проектирования
Стадия
моделирования
Стадия
конструирования
Выбор критериев
Построение
моделей
Оптимизация
Выбор (принятие
решения)
Декомпозиция
Агрегирование
Исследование
условий
Построение
программы
Этапы
Анализ задачи
Анализ модели
задачи
Аналитическая стадия
Определение
идеального
конечного
результата и
физических
противоречий
Стадия
технологической
подготовки
Мобилизация и
применение
вещественнополевых ресурсов
Применение
Технологиче- информационного фонда
ская фаза
Изменение или
замена задачи
Разрешение
имеющегося
противоречия
Оценка решения
Развитие
полученного ответа
Технологическая фаза
Рефлексивная
фаза
20
Анализ хода
решения
В выбранном типе деятельности процесс ее осуществления рассматривается в рамках проекта, реализуемого в определенной временнóй последовательности по фазам, стадиям и этапам, причем последовательность
эта является общей для всех видов деятельности.
Завершенность цикла деятельности (проекта) определяется тремя
фазами:
 фаза проектирования, результатом которой является построенная
модель создаваемой системы и план ее реализации;
 технологическая фаза, результатом которой является реализация
системы;
 рефлексивная фаза, результатом которой является оценка реализованной системы и определение необходимости либо ее дальнейшей
коррекции, либо «запуска» нового проекта [99].
В нашей работе для описания методологии и используемой теоретической модели обучения исследовательской деятельности можно предложить «схему структуры методологии», предложенную А.М. Новиковым:
1. Основания методологии: философия, психология, системный анализ, науковедение, этика, эстетика.
2. Характеристики деятельности: особенности, принципы, условия,
нормы деятельности.
3. Логическая структура деятельности: субъект, объект, предмет,
формы, средства, методы, результат деятельности.
4. Временнáя структура деятельности: фазы, стадии, этапы [136].
В настоящее время в науке используется традиционная двухуровневая
классификация методологии науки, которая разделяет методы научного исследования на теоретические и эмпирические. Эмпирические исследования,
конечным пунктом которых является обнаружение явления, установление
фактов без должной содержательной интерпретации, их классификации по
внешним признакам и т.п., не могут в достаточной мере обеспечить реализацию обучения студентов методологии научно-исследовательской деятельности [39]. Также как чистые теоретические исследования, не подтвержденные
экспериментом, не позволят сформировать полноценного специалиста, владеющего навыками разносторонней творческой и научной деятельности.
Наиболее перспективной из существующих моделей для обучения студентов методике и методологии исследовательской деятельности, представляется четырехуровневая модель методологии науки по М.И. Старовикову,
рис. 1, которую составляют эмпирический, экспериментально-теоретический,
теоретический и метатеоретический (философский) уровни [127]. В этой модели основанием для деления методов служат одновременно три признака:
21
1. Нацеленность на раскрытие сущности явлений (как и в двухуровневой классификации). По этому признаку эмпирический уровень методологии
отделяется от трех других.
2. Присутствие эксперимента в составе используемых методов. По
этому признаку отделяется экспериментально-теоретический уровень методологии от двух других вышестоящих уровней.
3. Наконец, метатеоретический и все нижележащие уровни разделяются по степени общности составляющих их методов. Метатеоретический уровень методологии – это философская теория познания.
Метатеоретический
уровень
методологии
Теоретический
уровень
методологии
Теоретический
уровень
познания
Экспериментальнотеоретический уровень
методологии
Эмпирический
уровень
познания
Эмпирический
уровень
методологии
Рис. 1. Четырехуровневая модель методологии науки по М.И. Старовикову
Нижележащие уровни составляют методы решения познавательных задач той или иной частнопредметной дисциплины. Выделение в составе методов науки экспериментально-теоретического уровня методологии принципиально важно для решения педагогических вопросов обучения экспериментированию. Эксперимент, отвечающий этому уровню, следует рассматривать
как один из наиболее характерных, эвристичных и значимых методов технического исследования [127]. Именно такого рода эксперимент, который
включает в себя теорию и на шаг идет впереди нее, следует считать ведущим
во многих технологических исследованиях. Единое по замыслу и воплощению научное исследование, экспериментальное или теоретическое, описывается как деятельность, т.е. как целостность, включающая все ее взаимосвязанные компоненты. В содержании обучения научно-исследовательской деятельности все эти компоненты объединяются в познавательном цикле, реализующем логику развития знания от явления к сущности. Этапы анализа
22
имеющихся фактов, постановки проблемы, выдвижения гипотезы, планирования и осуществления логико-теоретических и материально-направленных
действий, обработки, анализа и обобщения полученных данных рассматриваются в составе экспериментального исследования как его неотъемлемые
составляющие.
Согласно мнению А.М. Новикова, методы познавательной деятельности не могут быть усвоены безотносительно предметного материала [99]. С
другой стороны, жесткая «привязка» познавательных методов, приемов к
изучаемому предметному материалу приводит к тому, что оказываются востребованными только те из них, которые на данном занятии нужны для формирования «знаниевой» компоненты. В этих условиях затруднено последовательное, систематическое, углубленное изучение собственно познавательных
методов в их необходимом многообразии, поэтапное развитие соответствующих знаний и умений. Изучение экспериментального метода требует освоения достаточно разветвленного и сложного понятийного аппарата, целенаправленного формирования множества умственных и практических действий, специального изучения методов обработки результатов измерений и
численного моделирования [99].
Исследовательская деятельность подразумевает под собой анализ и
решение различных исследовательских задач. Для анализа способностей к
решению комплексных исследовательских задач важнейшее значение имеет введенное А. Деметроу понятие «причинно-экспериментального мышления» (causal – experimental thought). Это мышление, направленное на выявление причинных связей посредством экспериментирования [156]. По
классификации А. Деметроу, экспериментальное мышление является одной из пяти основных специализированных структурных систем познавательной деятельности человека. Его функцией является выявление причинных связей во взаимодействующих структурах. В состав экспериментального мышления входят следующие компоненты:
1. Комбинаторные способности. (Они являются, по А. Деметроу,
«краеугольным камнем» данной специализированной системы и необходимы для исчерпывающего поиска всех возможных взаимодействий между
переменными [157].)
2. Способности по формированию гипотез о возможных причинных
отношениях. (Главную роль здесь играют гипотезы о взаимодействиях
внутри различных сочетаний факторов. Р. Готтсданкер (1982) называет такие гипотезы комплексными, или комбинированными.)
3. Способности строить планы многофакторных экспериментов, направленных на проверку выдвинутых гипотез.
4. Способности конструирования объяснительных моделей [156].
Что касается комбинаторных способностей, то они в большинстве
случаев оцениваются на материале «чистой» комбинаторики, не «отягощенной» факторными взаимодействиями между комбинируемыми элемен23
тами. Например, испытуемому дается задание перечислить все сочетания
нескольких элементов (перечислить все цепочки, которые можно сделать,
беря по одной бусине красного, желтого, зеленого и синего цветов). Бусины, естественно, никак не реагируют на то или иное соседство, то есть между ними нет взаимодействия. Отсутствие взаимодействий неважно с точки
зрения «чистой» комбинаторики, но важно с точки зрения многофакторного
экспериментирования, которое теряет всякий смысл, если взаимодействий
между факторами нет [156].
Начиная с Ж. Пиаже, считается, что к полному комбинаторному перебору способны лишь взрослые и подростки. Наиболее эффективной стратегией полного перебора является «счетчик – стратегия». Она состоит в последовательном полном переборе всех значений одного элемента (младшего
разряда) при сохранении постоянными значений других элементов. Затем
второй элемент принимает следующее значение, после чего повторяется
цикл перебора значений младшего элемента и т.д., пока все элементы не
пройдут все свои значения.
Говоря об экспериментальном мышлении в процессе исследовательской деятельности в области технических наук, необходимо уделить значительное внимание преодолению существующих познавательных психологических барьеров, вызванных «психологической инерцией». Причинами психологической инерции являются:
 сложность оценки общественной потребности в создаваемом техническом объекте;
 наличие стереотипа на основании высказанных утверждений о невозможности решения данной задачи;
 неумение изменить область поиска (отсутствие системного подхода
к исследуемому объекту);
 незнание законов развития технических систем;
 отсутствие опыта решения творческих задач.
Все вышеперечисленные факторы, по мнению ряда исследователей,
являются препятствием для успешной научно-исследовательской деятельности в области технических наук [8, 26].
При использовании алгоритма решения изобретательских задач и
функционально-стоимостного анализа в процессе исследовательской деятельности, комбинаторика и эвристика заменяется целенаправленным поиском наилучшего, в данный момент времени, решения возникшей исследовательской проблемы. Этому способствует ориентация рациональных
методов технического творчества (АРИЗ) на достижение «Идеального Конечного Результата», через разрешение различного типа противоречий.
[10]
24
1.3. Исследовательская деятельность как фактор повышения
профессионального потенциала будущего специалиста
Исследовательская деятельность в современном информационнотехнологическом обществе относится к числу социально-значимых и экономически целесообразных сторон деятельности человека. Она обеспечивает перспективное развитие экономики, существенно обогащает культуру,
привносит запас прочности в интеллектуальный потенциал общества, определяющий социальный прогресс. Теоретической основой изучения исследовательской деятельности послужили работы, в которых даны классические представления о науке, ее структуре, методологии и функциях, научных законах (Файерабенд П., Хайдеггер М. и др.) [70, 89, 127, 135, 136].
На основании анализа работ различных ученых (В.В. Краевский,
И.Я. Лернер и др.) под исследовательской деятельностью мы будем понимать – деятельность связанную с поиском решений творческой, исследовательской задачи с заранее неизвестным результатом [74, 81, 99]. При организации исследовательской деятельности необходимо учитывать тот факт,
что существуют значимые различия в методологии исследования в различных отраслях наук: естественнонаучной, гуманитарной, технической. Результатом исследовательской деятельности (ИД) студентов является преобразование действительности, поэтому при развитии ИД необходимо
учитывать все ее структурные компоненты. Одним из компонентов развития ИД является наличие определенного стиля мышления и на его основе
формирования определенного набора умений и навыков. Исследовательские умения и навыки как базовые компоненты личности будущего специалиста отражают ведущие характеристики процесса профессионального
ее становления, выражают связи с окружающим миром, инициируют способности к творческой самореализации, определяют эффективность познавательной деятельности, способствуют успешному переносу знаний, умений и навыков исследовательской деятельности в различные области познавательной и практической деятельности [110]. Поэтому уровень сформированности исследовательских умений и навыков является одним из
критериев эффективности познавательно-творческой школы, в которой
учебный процесс, ориентированный на профессиональное совершенствование личности, построен по типу исследовательского [110].
Как было уже отмечено ранее, одной из приоритетных задач высшего образования является НИРС. Это связано в первую очередь с тем, что в
процессе НИР у студентов развивается творческое мышление, формируются умения, навыки и способы действий, способствующие самостоятельному научному поиску. Кроме этого, в рамках НИР раскрываются возможности для реализации творческого потенциала студентов. Следовательно, актуальным становится вопрос о создании условий, в которых возможно
осуществлять комплексное формирование НИРС в области технических
25
наук. В связи с этим необходимо раскрыть специфику применяемых в этой
области организационных форм и видов деятельности. Так, в диссертационном исследовании Е.Ю. Грифановой приведена следующая классификация:
 научно-исследовательская деятельность, встроенная в учебный процесс;
 научно-исследовательская деятельность, дополняющая учебный
процесс;
 научно-исследовательская деятельность, параллельная учебному
процессу [42].
Каждое из названных направлений развития творческих способностей студентов в процессе исследовательской деятельности реализуется
при определенных условиях, создаваемых для достижения искомого результата. В рамках первого направления такими условиями выступают
усиление творческой направленности содержания учебных курсов, применяемых технологий обучения и комплекс самостоятельных работ исследовательского характера. При реализации второго направления происходит
ориентация на индивидуальный подход к научным интересам и способностям студентов через студенческие научные объединения, внедрение традиционных массовых научно-технических состязательных мероприятий;
создание возможностей для студенческих публикаций. В рамках третьего
направления происходит отбор наиболее одаренных студентов и их поддержка через привлечение к участию в бюджетных и внебюджетных научных исследованиях в рамках плана НИР вуза. В нашей работе исследовательская деятельность обучаемого может быть описана в образовательном
процессе как деятельность, осуществляющаяся как в учебном процессе,
так и параллельно ему. При этом научное техническое творчество в исследовательской деятельности обучающегося должно быть четко структурировано.
Различным видам научного творчества характерны общие звенья
(фазы) творческого процесса, которые можно разделить на ряд этапов.
Существует несколько классификаций структуры уровней технического
творчества предлагаемых различными исследователями (Г.С. Альтшуллером, Г. Бушем, В.С. Шубинским и др.) [5, 7, 40, 149].
В работах Г.С. Альтшуллера и разработанном им Алгоритме Решения Изобретательских Задач (АРИЗ) выделяется следующая структура
уровней технического творчества:
1. Применение известного решения к известной проблеме.
2. Новое применение известного решения или новое решение старой
задачи – не принятыми, непривычными в данной области средствами.
3. Для принципиально новой проблемы находится принципиально
новое решение [6, с.25].
26
Все перечисленные этапы творчества требуют от исследователя проявлений особых качеств личности. Среди них по Г.С. Альтшуллеру можно
выделить следующие:
 чувство новизны, необычного;
 критичность;
 склонность к творческому сомнению;
 жажда познания (информационный голод);
 интуиция;
 творческое воображение;
 упорство;
 смелость;
 умение «держать удар»;
 достаточная глубина и ширина знаний;
 умение использовать в решении творческих задач различные эвристические и рациональные методы;
 уверенность в успехе [6, с. 127].
На основании перечисленных качеств можно сделать заключение,
что исследовательская, как и любая другая творческая деятельность должна сопровождаться определенным типом поведения, которое называют исследовательским.
Творчество человека выступает в качестве наиболее яркого проявления его исследовательского поведения. Причем, исследовательский, творческий поиск для человека важен, по меньшей мере, с двух точек зрения: с
точки зрения получения какого-то нового продукта и с точки зрения значимости самого процесса поиска. В социальном и образовательном планах
особенно важно то, что человек способен испытывать и испытывает истинное удовольствие не только от результатов творчества, но и от самого
процесса творческого, исследовательского поиска.
В нашей работе под исследовательским поведением мы будем понимать тип поведения, выстроенный на базе поисковой активности и направленный на изучение нестандартного объекта или разрешение нетипичной
ситуации.
В фундаменте исследовательского поведения – психическая потребность в поисковой активности. Основой всего выступает безусловный рефлекс, получивший от своего первооткрывателя И.П. Павлова наименование
«ориентировочно-исследовательский рефлекс» или «рефлекс – что такое?». И.П. Павлов подчеркивал, что наряду с такими безусловными рефлексами (витальными потребностями), как пищевой, половой, оборонительный, существует и ориентировочно-исследовательский рефлекс. Он
достигает особой силы у высших обезьян и у человека. И.П. Павлов писал
также о том, что эта «бескорыстная любознательность» имеет самостоятельное побуждающее значение: она не выводится из других побуждений
27
и несводима к ним. Этот рефлекс выступает фундаментом, на котором базируется поисковая активность, порождающая явление, именуемое исследовательским поведением [106].
При этом исследовательское поведение может быть качественно
разным. Оно может развиваться на основе «метода проб и ошибок», или
интуиции, а может быть и более конструктивным, выверенным логически.
То есть построенном на анализе собственных действий, синтезе получаемых результатов, оценке – логическом прогнозе. Но в данном случае мы
уже вправе говорить не столько об исследовательском поведении, сколько
о специфическом виде деятельности – деятельности исследовательской»
[148, с. 34].
Данный тип поведения необходимо формировать в студентах высших учебных заведений в процессе обучения научно-исследовательской
деятельности.
Анализ с позиции деятельностного, личностно-творческого подходов
сущности и содержания понятия «научно-исследовательская деятельность» студентов позволил определить ее как интегративный компонент
личности, характеризующийся единством знаний целостной картины мира,
умениями, навыками научного познания, ценностного отношения к его результатам. Данный компонент обеспечивает самоопределение и саморазвитие личности в процессе различного рода деятельности [155].
Анализ концепции личностно-ориентированного образования и теории развития творческой личности, изучение состояния проблемы обучения основам методологии в образовательной практике приводит к выводу
о том, что в качестве критерия результативности обучения, наряду с развитием интеллекта, может выступать получение студентами личностнозначимого продукта познавательной деятельности. Следовательно мы можем рассматривать исследовательские умения и навыки студентов как системное образование, представляющее собой совокупность образовательных профессиональных ценностей студентов, создаваемых в процессе обучения в вузе и используемых как способ учебной деятельности по приобретению новых знаний, как проявление творчества в учебном исследовании, как специфический способ самореализации сущностных сил, самоопределений и социализации.
28
ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЗВИТИЯ
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРИ ИЗУЧЕНИИ
ОБЩЕТЕХНИЧЕСКИХ ДИСЦИПЛИН
2.1. Специфика технического знания и его особенности как факторы
развития исследовательской деятельности студентов
Для нашей работы, посвященной проблеме обучения исследовательской деятельности при изучении общетехнических дисциплин, важно
разобраться в вопросах специфики технического знания и влияния техники
на общество, культуру, сознание, мышление людей. Эти вопросы являются
предметом изучения науки «Философия техники», поэтому нам потребовалось обращение к этой науке.
Философия техники исследует феномен техники в целом, а также ее
место в общественном развитии, при этом рассматривая технику в исторической перспективе [86, 120, 144], что позволяет говорить о системном
подходе. В круг проблем, ею изучаемых, также входят: методологические
проблемы технического знания и технических наук, специфика научнотехнического знания, место техники в социокультурном мире; отношения
техники и человека, техники и природы, техники и бытия; оценка технических инноваций и научно-технического прогресса, социологических, экономических и социально-психологических условий и последствий технического прогресса; взаимоотношение техники и труда, инженерной деятельности и техники, техники и окружающей среды; экологических последствий научно-технического прогресса [57, 98, 137, 146].
Философия техники долгое время занималась наиболее общими, фундаментальными проблемами и не испытывала потребности в изучении проблем техники, не только полагая их не заслуживающими внимания, но и считая, что техника сама по себе не является «предметным полем» философии. Нельзя отрицать того, что
ряд философов (Аристотель, Альберт Великий и др.) уделяли внимание технике – но лишь как естествоиспытатели и изобретатели,
при этом не исследуя технику как самостоятельный феномен [15,
29
39]. Только с осознанием того, что техника в современном обществе
является одной из всеобщих детерминант, появляется интерес к
философскому исследованию собственно техники [105].
Философские работы, посвященные осмыслению проблем
техники, впервые появились всего более ста лет назад. Одной из
первых в 1877 г. была опубликована книга философа-антрополога
Э. Каппа «Основания философии техники», в которой орудия и оружие рассматриваются им как различные виды продолжения («проекции») человеческих органов. Эта работа стала начальным пунктом систематической философской разработки проблем техники
[66].
Из работ отечественных философов необходимо упомянуть
такие труды выдающегося инженера П.К. Энгельмейера, как «Технический итог XIX века» (1898), «Теория творчества» (1910) и «Философия техники» (1910–1913 гг.) [152, 153]. В своих работах П.К.
Энгельмейер определяет предмет исследования и обрисовывает
круг конкретных вопросов в рамках общего исследования техники.
Подлинный интерес к философскому осмыслению проблем
техники возник только в конце 60-х гг. XX века. Это было вызвано
осознанием противоречия между традиционной идеей бесконечного
прогресса и ограниченностью «пределов роста», характерного для
60-х гг. XX века. В это время философия техники становится самостоятельной ветвью философского знания.
В настоящее время к сфере техники относится не только использование, но и само производство научно-технических знаний. Кроме того, сам
процесс применения научных знаний в инженерной практике не является
таким простым, как это часто думали, и связан не только с приложением
уже имеющихся, но и с получением новых знаний.
Круг проблем и вопросов, рассматриваемых в философии техники,
как мы уже отмечали выше, очень многогранен и позволяет понять ми30
ровоззренческую и логико-методологическую проблематику современной техники, знакомя с философскими основами и методологией
технических дисциплин. Для нашей работы одним из наиболее актуальных
вопросов
является
рассмотрение
специфики
научно-
технического знания. В философии техники эта проблема обычно
рассматривается следующим образом: технические науки сопоставляются с естественными (и общественными) науками. При этом могут быть выделены существующие в настоящее время следующие
позиции:
1. Технические науки трактуются как прикладная составляющая естествознания.
2. Технические и естественные науки рассматриваются как
равноправные научные дисциплины.
3. В технических науках выделяют как фундаментальные, так и
прикладные исследования.
Довольно часто в методологических и научно-исторических исследованиях технические науки трактуются как прикладное естествознание, не имеющее своих познавательных задач, средств и методов их решения. Обосновывается эта точка зрения, как правило,
тем, что технические науки исторически сформировались значительно позже естественных и преимущественно на базе практического применения естественнонаучных открытий. Кроме этого, трудности при рассмотрении вопроса о соотношении технических и естественных наук, вносит многообразие конкретных форм использования естественнонаучных знаний в технических науках: от непосредственного использования законов естествознания, без их существенных преобразований – до существенной «переформулировки»
тех или иных фундаментальных открытий естествознания, когда их
31
непосредственное применение оказывается невозможным или затруднительным.
В настоящее время все большее число философов техники
придерживаются точки зрения, что технические и естественные науки должны рассматриваться как равноправные научные дисциплины. Каждая техническая наука – это отдельная дисциплина, обладающая рядом особенностей. Техническая наука направлена на
изучение техники, но является, прежде всего, наукой, то есть направлена на получение объективного, поддающегося социальной
трансляции знания [143, 146].
«Ныне технические науки стали специфической системой научного знания, функция которого состоит в разработке идеальных
средств, повышающих эффективность трудовой деятельности человека или целенаправленно преобразующих ее, а также способов
материализации этих теоретических моделей и последующего использования их» [143, c. 14]. Анализируя в своих работах содержательные особенности технического знания, В.В. Чешев отмечает,
что научное техническое знание прежде всего вскрывает связь
структурных функциональных и естественных характеристик объекта. Поэтому самостоятельный статус технических наук в логикогносеологическом аспекте определяется наличием специфического
объекта исследования – предмета структур физической практики и
предмета исследования – взаимосвязи естественных (природных),
функциональных (технических) и конструктивных (морфологических)
параметров технических устройств [143]. Поэтому технические науки должны в полной мере рассматриваться как самостоятельные
научные дисциплины наряду с общественными и естественными
науками [137, 146]. Вместе с тем, они существенно отличаются от
32
последних по специфике своей связи с техникой. Обсудим эти отличия.
Объекты исследования технических наук представляют собой
своеобразный синтез «естественного» и «искусственного». Искусственность объектов исследования технических наук заключается в
том, что они являются продуктами сознательной целенаправленной
человеческой деятельности. Естественность же в том, что все искусственные объекты создаются из естественного материала.
В своей совокупности технические знания, наряду с научными
понятиями, представлениями, методами, закономерностями и идеализациями, включают также и знания практического характера, вырабатываемые в процессе создания, конструирования, изготовления
и функционирования технических объектов. Изучая специфические
проявления естественнонаучных закономерностей в рамках искусственных технических систем, технические науки подводят единый
научный фундамент под все многообразие технического знания.
Главной спецификой технического знания является принципиальное отличие технических закономерностей от природных, являющихся предметом изучения естествознания. Тот факт, что в основе функционирования технических объектов лежат законы,
вскрываемые естествознанием, отнюдь не свидетельствует о том,
что эти законы в обобщенной, абстрактной, естественнонаучной
форме могут служить достаточной базой создания, описания, исследования искусственных технических объектов. Технические объекты – это реальные объекты, которые создаются для выполнения
определенных функций. Техника, являясь объектом технического
творчества, представляет собой не просто реализацию естественнонаучных знаний: она имеет свои специфические законы развития,
33
которые также выступают основой технического творчества. Более
того, законы естествознания, служат лишь исходной основой дня
технической творческой деятельности. Действие общих естественнонаучных законов проявляется в специфической форме, связанной
с тем, что реальные условия их функционирования накладывают
массу ограничений конструкторского, технологического, экономического, эстетического плана.
В нашей работе нам необходимо рассмотреть не только специфику научно-технического знания, но и его методологию.
Как уже говорилось в первой главе, под методологией мы будем понимать систему принципов и способов организации и построения теоретической и практической деятельности, а также учение об этой системе [98]. Знание методологических особенностей
технических наук позволяет сфокусировать внимание студентов на
сущностных вопросах при обучении техническим дисциплинам.
Решая проблему обучения исследовательской деятельности
студентов при изучении общетехнических дисциплин с помощью
специально разработанной системы задач и заданий, мы опираемся
на особенности методологии технических наук. К основным особенностям методологии технических наук ученые относят:
 значение технических наук как основной производительной силы общества;
 общественную значимость технических наук;
 разработку средств, направленных на уменьшение последствий технического прогресса и предотвращение негативных последствий;
 влияние роли социально-производственного фактора;
 особенности постановки и решения технических задач [137].
34
В настоящее время научно-технический прогресс сделал науку
одной из основных производительных сил общества. Реализуя эту
функцию в основном через технические науки, которые обосновывают, разрабатывают и поставляют современному производству высокие технологии, способствуя интенсивному развитию наукоемкого
производства и повышению уровня жизни населения [109].
Основной методологической особенностью знаний в технике
является то, что они материализуются лишь при условии общественной потребности в данных продуктах труда [80]. Возникновение у
общества новой технической потребности продвигает науку вперед
гораздо сильнее, чем просто теоретические изыскания в десятках
университетов [81]. В своей работе «О творчестве в науке и технике» Б.М. Кедров пишет: «Технические науки связаны с общественноэкономическими науками, так как цели, ради которых в технике используются законы природы, черпаются из интересов и запросов
общественно-исторической практики» [67, с. 31].
Второй по значимости методологической особенностью технических наук является ориентация на недопущение и ликвидацию негативных последствий воздействия на окружающий мир результатов
научно-технического прогресса. Ориентация на профилактику негативных последствий научно-технического прогресса давно уже стало нормой при разработке новой техники и технологии [89]. Поэтому
стала выделяться в самостоятельную единицу новая методологическая особенность технических наук, направленная на создание технических систем, которые должны оптимизировать взаимодействие
общества и природы. Это вызвано еще и тем, что в настоящий момент времени существуют глобальные экологические проблемы,
обусловленные необдуманным воздействием человека на природу.
35
Поэтому возникли новые направления технических наук, например
«инженерная экология», которые занимаются разработкой технологий, направленных на устранение уже имеющихся негативных последствий технического прогресса [89].
Необходимо отметить, что в структуру технического знания как
составной элемент входят социальные задачи. В качестве примеров
выполнения социальных задач в технических науках можно привести следующие: использование автоматических поточных линий с
целью снижения трудоемкости или уменьшения воздействия вредных факторов на обслуживающий персонал, повышение экономических показателей конструируемых изделий, повышение эргономичности создаваемых конструкций [144].
Если социальные задачи технических наук носят более определенный характер, чем в естественных науках, то, напротив, сами
по себе конкретные технические задачи формулируются менее
строго, менее однозначно, чем в естествознании. Роль данных иногда выполняют просто описание или различные ограничения, выполняющие часто роль своеобразных принципов запрета, указывая
на то, что нельзя создавать (конструировать), но которые нужно
учесть. Большинство подобных ограничений при постановке технической задачи явно не формулируются, так как вытекают из общепринятых норм и стандартов.
Необходимость принятия решений в условиях неопределенности, обусловленной характером постановки технических задач, и
связанная с этим многовариантность их решения привели к широкому
использованию
в
технических
науках
методологических
средств системного подхода и системного анализа.
36
Говоря о системном подходе, необходимо определиться, что
мы будем понимать под понятием «система». Под «системой» в философии науки понимают логическую конструкцию вещи (модель предмета, явления в себе), рассматриваемую как множество взаимодействующих элементов и обладающую качеством, отсутствующим у самих элементов. Набор требований к элементам, по которым элементы включаются в
систему, составляют конституцию системы [39].
Сравним понятие «системы», рассматриваемое в философии науки с
аналогичным понятием в ТРИЗе, в основе которого лежит системный анализ. Под термином «система», в ТРИЗе, понимается организованное множество элементов любой природы, каким-то образом взаимосвязанных
между собой и выполняющих вместе какую-то функцию. Любой предмет
является системой, так как он состоит из частей, а части взаимодействуют.
Каждый исследуемый объект, с которым мы имеем дело, – это и есть система [6, 10].
Не зная систему, нельзя ее улучшить. С точки зрения системного
анализа, объекты, входящие в данную систему, должны рассматриваться и
сами по себе и в связи со многими другими объектами и явлениями [8].
Системный анализ в ТРИЗе основывается на идеях системного подхода. Так как системы трактуют как совокупность определенных элементов, представляющих целостное образование, системный подход ориентирует познание на раскрытие целостности, единства объекта исследования, на выявление типов внутриобъктных
связей для того, чтобы на теоретическом уровне получить отражение конкретных механизмов целостности и типологии связей объекта. Если рассмотреть с позиции системного подхода все технические объекты, то они представляют собой элементы или системы,
взаимодействующие, в свою очередь, с другими системами. То есть,
с точки зрения иерархии систем, каждая система может быть системой, надсистемой – совокупностью систем и подсистемой – элементом системы более высокого уровня (приложение 2). Например, отдельные узлы и агрегаты автомобиля выступают в качестве элементов технической системы «автомобиль», являясь подсистемами, а
37
сам автомобиль в целом рассматривается как сложная система,
входящая в надсистему «автомобильный транспорт». Использование такого подхода упрощает решение как чисто технических задач,
так и организационно-управленческих задач. При разработке крупных технических проектов системный подход позволяет широко использовать в решении технических задач в соответствии с требованиями экономики функционально-стоимостный анализ, позволяя оптимизировать разрабатываемый проект. Тем самым системный подход способствует повышению эффективности решения конкретных
технических задач, позволяя рассматривать объект в диалектическом аспекте как целое и как часть более крупной системы, используя так называемый системный эффект [5, 8, 10].
Сочетание системного анализа с рациональными методами
разрешения изобретательских и творческих задач позволяет получать наиболее «сильные» решения. В данном случае методы системного анализа направлены на выявление структуры задачи при
наличии некоторой неопределенности в начальных условиях. При
этом выбор наиболее эффективного и простого в реализации варианта решения осуществляется как на основе научного исследования, так и с использованием АРИЗа и других элементов ТРИЗ. Сочетание в процессе принятия технических решений методологических средств системного анализа с рациональными методами творчества и ФА (функциональным анализом) позволяет увеличить интеграцию технических наук и производства. Занимаясь проблемой
обучения методологии технического исследования, мы обязаны
учитывать эти особенности и строить обучение таким образом, чтобы эти тенденции были отражены в содержании и технологии обучения [8, 10].
38
Раскрывая предмет философии техники и задачи, которые она
решает, мы можем отметить следующий факт, что в инженерных
науках существует ряд особенностей, которые необходимо учитывать при разработке модели обучения. Для проводимого исследования это было особенно важно не только потому, что позволило
войти в мир технического знания и разобраться в его специфике, но
и выявило необходимость исследования методологии технических
наук как важнейшей составляющей теоретической модели процесса
обучения исследовательской деятельности в общетехнических дисциплинах.
2.2. Использование модели обучения исследовательской деятельности
при изучении общетехнических дисциплин
В настоящее время согласно концепции модернизации образования
до 2020 г. и развития высшей школы требуется уделять больше внимания,
на каждом временном этапе, научно-исследовательской подготовке будущих специалистов. Данная подготовка является одним из обязательных
требований двухуровневой системы обучения в вузе (бакалавриат – магистратура) и компетентностного подхода. Это определяет изменение требований к студентам на каждом этапе подготовки, начиная с первого курса и
до конечного результата, представляющего уровень качества продукта
деятельности учебного заведения – выпускных квалификационных работ
выпускников. Для достижения необходимого результата нужно провести
ряд определенных воздействий, направленных на формирование и поддержание соответствующего уровня их подготовки. В настоящее время научно-исследовательская подготовка во многих вузах осуществляется в основном в традиционных формах, через учебно-исследовательские работы,
к которым относятся наряду с лабораторными практикумами, курсовые и
выпускные квалификационные работы, а также в небольшом количестве
через исследовательские работы, разрабатываемые в студенческих лабораториях.
Для создания условий протекания педагогического процесса, обеспечивающего соответствующую исследовательскую подготовку, необходимо выбрать модель организации учебного процесса, при которой исследовательская деятельность станет неотъемлемым компонентом, как для
преподавателя, так и для студентов. В результате нами была выбрана модель, приведенная на рис. 2 [142].
39
Рассматриваемая модель обучения, согласно современных тенденций, существующих в образовательном пространстве, позволила учитывать, что совершенствование содержания образования должно способствовать изменению подхода к обучению не только как к способу приобретения определённой суммы знаний, но и прежде всего как к процессу развития личности, возможности реализации творческих способностей студентов [142].
В качестве исходного положения при разработке целей подготовки
специалиста, как правило, является принцип связи обучения с жизнью.
Цель обучения заключается не только в том, чтобы привести студента к овладению определенной системой знаний и способов деятельности,
но и в том, чтобы на этой основе заложить основы профессионального саморазвития личности. Однако без необходимого развития мотивов, потребностей, эмоций, познавательных, творческих и других способностей,
инженерного технического мышления затруднено и само овладение системой методологических знаний в области технических наук.
Согласно поставленной цели мы определим задачи обучения. К ним
мы относим:
 овладение технологией целеполагания и организации своей деятельности;
 обучение принципам и нормам исследовательской деятельности;
 освоение методики поиска и решения творческих задач на основе рациональных методов (АРИЗ) в различных отраслях знания;
 овладение методами исследовательской деятельности;
 повышения мотивации участия в исследовательской деятельности;
 овладение навыками системного анализа и самоанализа.
Основным принципом использования модели (рис. 2) является следующее положение: современный специалист должен владеть не только
определенным набором профессиональных и методологических знаний,
умений и навыков, но и технологией личностного профессионального саморазвития, на основе современных теорий (ТРТЛ – теория развития творческой личности, авторы Г.С. Альтшуллер, М.И. Верткин) [7].
40
Нормативно-правовые, теоретические и методологические
основания модели
Государственный стандарт ВПО
Требования к
подготовке
специалистов с высшим
образованием
Анализ
существующей
системы
подготовки
Методологические
основы
исследовательской
деятельности
Модель обучения исследовательской деятельности
Цели обучения исследовательской деятельности
Принципы
обучения
Отбор содержания
обучения
Задачи обучения
Условия стимулирования участия в исследовательской деятельности
Составные элементы технологии обучения исследовательской
деятельности
Анализ исходного уровня
подготовленности студентов к
решению творческих технических
задач
Психолого-педагогические условия
эффективного обучения
исследовательской деятельности
Виды организации
деятельности
студентов в процессе
обучения
Технологии поиска и
решения задач
Методы
стимулирования
творческой активности
Контроль за уровнем развития
исследовательской деятельности
Результат исследовательской подготовки
студентов
Рис. 2. Модель обучения исследовательской деятельности
После того как был определен основной педагогический принцип
использования модели обучения, необходимо также определить методоло41
гическую составляющую реализации выбранной модели. При теоретической разработке методологической составляющей необходимо на первоначальном этапе определиться с ее структурными элементами и критериями
их отбора. Для этого обратимся к выбранной в качестве теоретической основы структуре методологии, рассмотренной нами в первой главе, предложенной А.М. Новиковым [99].
Данная структура позволяет нам более четко определиться с отбором
необходимых элементов использования модели, задав основные направления
деятельности.
Подразумевая под методологией упорядочивание деятельности в целостную систему с четко определенными характеристиками, логической
структурой и процессом ее осуществления – временнόй структурой, был
выбран наиболее широко используемый в современном образовании проектно-технологический тип организации деятельности, состоящий из трех
фаз.
Данный выбор обусловлен тем, что в настоящее время одним
из важнейших направлений подготовки является обучение проектной деятельности. Поэтому основу разрабатываемой теоретической
модели составил проектно-технологический тип организации деятельности, при котором процесс обучения представляет собой законченные по своему содержанию структурные единицы. Освоение
каждой единицы должно завершаться представлением готового результата в виде проекта. Дополнительным достоинством предлагаемого типа организации деятельности является его четкое вписывание в основную рациональную методику решения творческих задач, а именно в один из элементов ТРИЗа – Алгоритм Решения
Изобретательских Задач (АРИЗ).
Согласно структуры методологии и рассмотренного типа культуры организации деятельности необходимо определить перечень
тех основ методологии, которыми должны овладеть студенты в ходе
обучения, отнеся их к содержанию обучения исследовательской
деятельности. В нашей работе мы выделяем следующие основы
методологии:
42
1. Построение и организацию исследовательской деятельности.
2. Средства и методы исследовательской деятельности.
3. Временнáя структура деятельности (проект).
4. Самоанализ процесса деятельности и полученных результатов.
Раскроем более подробно каждый из перечисленных компонентов.
Построение и организация исследовательской деятельности. В
процессе обучения деятельность делится на три основных фазы,
каждая из которых имеет свои стадии и этапы. Фаза проектирования
состоит из концептуальной стадии, содержащей четыре этапа, стадии построения гипотезы, стадии конструирования исследования и
стадии технологической подготовки исследования. В концептуальную стадию входят следующие этапы: выявление противоречия,
формулирования проблемы, определение цели исследования, формирование критериев. Технологическая фаза состоит из двух стадий, проведения исследования и оформления результатов исследования. Стадия проведения исследования делится на два этапа: теоретический и эмпирический. Заключительной является фаза рефлексии, где производится оценивание хода и результатов проведенного исследования, и при необходимости ставится задание на новый проект.
Средства и методы научно-исследовательской деятельности.
К средствам научно-исследовательской деятельности мы отнесем: материальные, математические, логические, языковые, информационные средства. Все средства научно-исследовательской деятельности – это специально
создаваемые средства. В этом смысле материальные, информационные,
математические, логические, языковые средства научно-исследовательской деятельности обладают общим свойством: их конструируют, создают,
разрабатывают, обосновывают для тех или иных познавательных целей.
43
Существенную, подчас определяющую роль в построении любой научной работы играют применяемые методы исследования. Методы исследования подразделяются на эмпирические (эмпирический – дословновоспринимаемый посредством органов чувств) и теоретические.
Относительно методов исследования необходимо отметить следующее обстоятельство. В литературе по гносеологии, методологии повсеместно встречается как бы двойное разбиение, разделение научных методов,
в частности, теоретических методов. Так, диалектический метод, теорию,
выявление и разрешение противоречий, построение гипотез и т.д. принято
называть, методами познания. А такие методы, как анализ и синтез, сравнение, абстрагирование и конкретизация и т.д., то есть основные мыслительные операции, – методами теоретического исследования [99].
Аналогичное разделение имеет место и с эмпирическими методами
исследования. Так, В.И. Загвязинский [53] разделяет эмпирические методы
исследования на две группы:
1. Рабочие, частные методы. К ним относят: изучение литературы,
документов и результатов деятельности; наблюдение; опрос (устный и
письменный); метод экспертных оценок; тестирование.
2. Комплексные, общие методы, которые строятся на применении
одного или нескольких частных методов: обследование; мониторинг; изучение и обобщение опыта; опытная работа; эксперимент.
При рассмотрении метода с позиции деятельности, методы
делят на методы – действия и методы – операции, теоретические и
эмпирические [10].
Таким образом, в дальнейшем мы будем рассматривать методы исследования в следующей группировке:
Теоретические методы:
 методы-познавательные действия: выявление и разрешение
противоречий, постановка проблемы, построение гипотезы и
т.д.;
 методы-операции: анализ, синтез, сравнение, абстрагирование
и конкретизация и т.д.
Эмпирические методы:
 методы-познавательные действия: обследование, мониторинг,
эксперимент и т.д.;
44
 методы-операции: наблюдение, измерение, опрос, тестирование и т.д.
Временнáя структура деятельности (проект) – под ней понимается завершенный цикл продуктивной деятельности, ограниченный
определенными временными рамками и разбитый на определенные
фазы, стадии и этапы.
Самоанализ процесса деятельности и полученных результатов
– применительно к нашему исследованию мы будем рассматривать
ее как процесс, направленный на итоговую оценку (самооценку) результатов реализации проекта через оценку изменений объекта
деятельности [98].
Вышеперечисленные компоненты являются частью содержания обучения исследовательской деятельности, основу которого составляют лабораторные, практические, контрольные и курсовые работы по дисциплинам
технического цикла. В каждый вид работ, включаются элементы исследовательской деятельности, на основе системы задач и заданий.
Не менее важным компонентом модели обучения исследовательской
деятельности является стимулирование участия в данном виде учебной работы. Для этого была разработана система оценивания успехов студентов
на основании выполнения разноуровневых заданий и задач. Причем процесс обучения организован таким образом, что нельзя не делать подобные
задания, т.к. они являются неотъемлемой частью процесса обучения, и
включены в каждую изучаемую тему, в каждое практическое и лабораторное занятие.
Учитывая положительное влияние внутренней мотивации личности
и интереса к выполняемой работе на результаты исследовательской деятельности, педагогическая модель обучения исследовательской деятельности основывается также и на положениях о структуре мотивационной сферы личности, путях формирования внутренней мотивации и познавательного интереса студентов.
Для успешного выполнения данной задачи преподавателю необходимо владеть как фундаментальными профессиональными знаниями, так и
гибкостью мышления, методикой решения творческих конструкторских,
технологических и изобретательских задач, способностью в кратчайшие
сроки самому находить оптимальные технологические, конструкторские и
дизайнерские решения разрабатываемых изделий или исследуемых процессов. Для этого необходимо обладать определенным типом мышления,
45
которое необходимо сформировать в вузе, а именно техническим мышлением. Поэтому при разработке педагогической модели нами учитывались
теоретические положения об инженерном мышлении и одной из его составляющих – креативном мышлении, которое как термин было введено
Дж. Гилфордом для описания процесса выдвижения различных и в равной
мере правильных идей относительно одного и того же объекта или при
решении одной и той же задачи [45].
Проблеме совершенствования процесса обучения, с целью формирования полноценной творческой личности посвятил свои работы целый ряд
исследователей и преподавателей высшей школы: Ю.К. Бабанский [14],
И.Я. Лернер [81], В.П. Беспалько [21], С.И. Архангельский [12] и др. Так,
С.И. Архангельский отмечал, что уровень научной и профессиональной
подготовки специалистов напрямую зависит от установления последовательности при изучении учебных дисциплин, прочных связей и взаимоотношений между предметами и видами обучения, что является «одним из
средств оптимальности содержания обучения» [17].
По мнению ряда исследователей освоение студентами общетехнических дисциплин во многих вузах в большей степени проходит на репродуктивном уровне. По мнению М.М. Зиновкиной, процесс обучения носит
нетворческий характер, при решении практических задач студентов приучают действовать «по образцу» [58, с. 21]. В ходе нашего исследования
при знакомстве с системами преподавания общетехнических дисциплин в
Мурманском государственном техническом университете, Санкт-Петербургском университете технологии и дизайна, Московском педагогическом государственным университете, Петрозаводском государственном
университете (Кольский филиал), Карельской государственной педагогической академии, приведенный выше вывод М.М. Зиновкиной нашел свое
подтверждение.
Рассмотрев особенности организации учебного процесса с включением в него исследовательской деятельности, мы пришли к заключению,
что на достижение результата обучения оказывают влияние следующие
факторы:
 использование методов стимулирования творческой деятельности
(через систему дополнительного оценивания результатов выполнения различных видов учебной работы);
 осуществление контроля за уровнем обученности исследовательской
деятельности (комплексная система контроля на основе решения исследовательских задач и заданий разного уровня сложности, определение овладения выделенными выше компонентами основ методологии исследовательской деятельности).
Сочетание вышеприведенных факторов позволяет говорить о четкой
управляемости процесса обучения исследовательской деятельности, на основе использования выбранной нами модели.
46
Полученный на основе анализа различных факторов результат, служит подтверждением возможности успешного решения проблемы обучения научной работе при изучении технических наук. Основой успешного обучения является использование системного подхода и теории решения изобретательских задач как общей концепции творческой деятельности, способствующей формированию исследовательской деятельности.
47
ГЛАВА 3. МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОБУЧЕНИЯ
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
3.1. Основные подходы к разработке системы задач и заданий
для обучения исследовательской деятельности
При существующих тенденциях развития высшего образования все
больше возрастает потребность в формировании системного типа познания, без которого немыслим современный специалист в любой области.
Это подтвердила в своих исследованиях М.М. Зиновкина, придя к выводу,
что воспитание многомерной творческой личности в вузе должно реализовываться через оптимальное сочетание фундаментального, гуманитарного
и профессионального блоков дисциплин, их взаимопроникновения на основе межпредметных связей, интегрированных курсов, междисциплинарных форм контроля, обеспечивающих формирование целостного сознания
на основе системного знания [57]. Степень интеграции в зависимости от
типов междисциплинарных связей и объёма содержания зависит от выбранной протяжённости варианта и формы: интегрированная лекция, спецкурс, итоговый интегративный курс, завершающий определённый блок
дисциплин.
В настоящее время одной из основных задач подготовки выпускников
вуза является формирование системного творческого мышления студента,
а также способности осознанно и целенаправленно генерировать новые идеи,
реализуя их на практике. Решению творческих задач и заданий студент должен научиться в вузе. При этом подбор задач и заданий для решения должен быть сделан таким образом, чтобы их условия были максимально приближены к реальности, с которой он столкнется в будущей деятельности, и
чем ближе задачи, решаемые студентами в ходе обучения к практике, тем
выше будет уровень его творческой подготовки. Это способствует повышению познавательной активности. Ведущим стимулом познавательной
активности является проблемность. «Наличие проблемной ситуации, с которой начинается мыслительный процесс, всегда направленный на разрешение какой-нибудь задачи, свидетельствует о том, что исходная ситуация
дана в представлении субъекта неадекватно, в случайном аспекте, в несущественных связях. Для того чтобы в результате мыслительного процесса
разрешить задачу, нужно прийти к более адекватному познанию», – пишет
С.Л. Рубинштейн [118, с. 347]. Проблемная ситуация – это психическое состояние интеллектуального затруднения, которое возникает у человека тогда, когда он в ситуации решаемой им проблемы (задачи) не может объяснить новый факт при помощи имеющихся знаний или выполнить известное действие прежними, знакомыми способами, а должен найти новый
способ действия [85]. Поэтому в основу разрабатываемой методики обучения исследовательской деятельности было положено проблемное, лично48
стно-ориентированное обучение, основные положения которого составили
педагогические условия обучения исследовательской деятельности.
Проблемное обучение направлено на формирование творческого мышления и получение знаний в результате собственной познавательной деятельности субъекта. Суть проблемного обучения
заключается в оптимальном сочетании репродуктивного и продуктивного усвоения знаний, причем акцент делается на воспитание
творческой самостоятельности обучаемого [76, 87].
Однако разработка методики обучения исследовательской
деятельности в процессе изучения общетехнических дисциплин не может проходить без учета необходимости развития технического
мышления.
В результате анализа исследований, посвященных процессу
обучения в высшей школе (П.Ф. Кубрушко, И.Я. Лернера, М.В. Мухиной и др.), и учета существующих условий успешной организации
процесса развития системного технического мышления студентов,
были выделены следующие основополагающие принципы: системности, научности, принцип единства теории и практики, доступности,
постепенного и непрерывного развития [75, 81, 92].
Эти принципы послужили предпосылкой для выстраивания концепции методики обучения исследовательской деятельности в процессе изучения общетехнических дисциплин. Однако постановка современных
технических задач убеждает нас в том, что для успешной творческой технической деятельности обязательным является владение
языком техники. Он является связующим звеном между теорией и
практикой. Специфическая роль любой технической схемы заключается в отображении определенных понятий с помощью различных
символов. Чтобы узнать, что изображено на схеме, необходимо хорошо знать условные обозначения и функции отдельных частей
схемы. Анализируя основные части схемы и определяя связи между
49
ними, можно установить, что изображено на схеме и каковы принцип
работы и назначение устройства, изображенного на ней. Немногие
из студентов могут сразу определить принцип работы и установить
связи между узлами схемы. Большинству из них необходимо несколько раз вернуться к схеме механизма, прежде чем его назначение будет ими понято. Владеть языком техники необходимо, т.к. при
изучении и создании технических объектов необходимо уметь создавать конструкторскую и технологическую документацию, пользоваться готовыми описаниями.
Одним из условий успешного обучения исследовательской
деятельности является наличие определенной мыслительной активности, степень которой зависит от ряда условий, одним из которых является наличие определенной базы знаний по исследуемой
проблеме. При этом как отмечает А.М. Матюшкин «Процесс мышления возникает лишь при определенной степени несогласованности
между усвоенными и усваиваемыми знаниями, соответствующей
некоторой единице, определяемой творческими возможностями и
уровнем развития субъекта. Собственно, только в этом относительно узком диапазоне рассогласования и возможен процесс мышления, приводящий к выявлению неизвестного в возникшей проблемной ситуации» [85, с. 134]. Наряду с этими обязательными условиями для успешного восприятия проблемной ситуации является наличие первоначального опыта по решению подобных задач и создание
«ситуации успеха», т.е. вера в возможность нахождения решения.
В настоящее время психологами созданы различные типологии проблемных ситуаций [69, 85]. В преподавании общетехнических дисциплин
можно выделить следующие типы проблемных ситуаций:
 Ситуации, основанные на противоречиях между имеющимися
у студентов знаниями и умениями и условиями, которые необ50
ходимы для разрешения данной учебной проблемы (поведенческая модель).
 Ситуации, требующие выбора «идеального» решения из множества имеющихся (вероятностная модель).
 Ситуации, требующие поиска и использования дополнительной информации не указанной в условии или ситуация, при которой слишком много данных (избыток информации) для решения поставленной задачи, проблемной ситуации (информационная модель).
В процессе обучения исследовательской деятельности необходимо
сформировать ряд практических умений, которыми должен обладать выпускник. К ним относятся:
 умение найти и поставить проблему;
 умение планировать свою деятельность по этапам и фазам;
 умение решать нестандартные задачи с использованием ТРИЗа;
 умение работать в коллективе и с коллективом;
 умение критически оценивать результат деятельности.
Наиболее важным из них является умение искать и формулировать проблему. Поэтому первоначально студентов необходимо
обучить использованию такой методики, как функциональный анализ (ФА). Она направлена на поиск наиболее «узких» мест в используемой проблеме и применима с некоторыми допущениями к различным видам наук.
Для реализации разрабатываемой методической системы на базе
ФГБОУ ВПО «МГГУ», нами были выбраны следующие предметы: техническое творчество, детали машин, гидравлика, теплотехника, основы конструкции автомобиля, технология материалов, сопротивление материалов,
слесарная практика. Эти дисциплины были нами использованы для поэтапного обучения студентов исследовательской деятельности в области
технических наук. Отбор делался на основании анализа возможностей
данных дисциплин для обучения исследовательской деятельности (приложение 1).
На основании проведенного отбора мы определили ключевые компоненты нашей методической системы. В ее основу легла система разноуровневых проблемных и исследовательских заданий и задач, используе51
мых как на лабораторных и практических работах, так и в ходе самостоятельной работы студентов. Данная система заданий и задач проходит
сквозной нитью через вес курс обучения в вузе.
В ходе следующего этапа, на основании анализа критериев отбора
содержания учебного материала, из числа предложенных различными учеными (П.Р. Атутовым [13], Ю.К. Бабанским [14] и др.), нами были выделены наиболее значимые из них для нашего исследования:
 Критерий целостного отражения в содержании обучения задач
формирования интеллектуальных и творческих способностей
человека, что подразумевает использование заданий и задач проблемного характера.
 Критерий практической значимости содержания обучения, отражающий необходимость приближения содержания обучения к будущей профессиональной деятельности.
 Критерий соответствия сложности содержания обучения реальным учебным возможностям студентов. По мнению Ю.К. Бабанского, если содержание обучения окажется недоступным для обучаемых соответствующего возраста и уровня подготовленности или
не будет соответствовать имеющемуся на изучение данного предмета времени, то «его нельзя считать оптимальным» [14]. Если в процессе обучения не учитывать возрастные и личностные особенности
студентов, невозможно управлять их творчеством в ходе исследовательской подготовки.
 Критерий соответствия содержания обучения имеющейся учебно-методической и материальной базе вуза.
 Критерий возможности удовлетворения интересов студентов.
По мнению психологов, студенчество как социальная группа характеризуется профессиональной направленностью, сформированностью отношения к будущей профессии, вследствие чего мотивация достижения
зачастую подчиняется познавательной и профессиональной мотивации [31].
После определения критериев и принципов отбора учебного
материала необходимо была спланирована последовательность
обучения. В качестве вводного курса при обучении исследовательской деятельности был выбран курс по выбору «Техническое творчество», главными особенностями которого являлись следующие
факты:
 Содержательный компонент дисциплины определяется преподавателем.
52
 Предмет изучается на первом курсе, что позволяет начать
подготовку фактически с начала освоения общепрофессиональных технических дисциплин в вузе.
 На занятия в рамках данного курса ходят только те студенты,
кто мотивирован на исследовательскую деятельность.
По окончании данного курса студенты должны овладеть основами системного и функционального анализа как средством поиска
и анализа исследовательских задач [83]. На изучаемом со второго
курса технологическом практикуме каждый из студентов должен выполнить проект. Это необходимо для развития одного из элементов
основ исследовательской методологической подготовки, а именно
овладения технологией разработки проектов, как завершенного цикла продуктивной деятельности, являющейся временнόй составляющей структуры деятельности. При этом данный курс направлен на
овладение практическими методами исследовательской деятельности. Изучение на третьем курсе дисциплины «Основы конструкции
автомобиля» способствует развитию системного мышления т.к. автомобиль рассматривается с точки зрения системного анализа. Не
менее важным в исследовательской подготовке студентов является
изучение цикла дисциплин, входящих в блок «Машиноведение». В
процессе изучения данного блока у студентов формируется целый
ряд компонентов, входящих в выделенные нами основы методологии. Среди них логическая структура деятельности, теоретические и
практические методы действия, освоение которых происходит при
изучении раздела «Основы конструирования» (Детали машин), а
также проектная деятельность как элемент исследовательской деятельности. В процессе изучения данного блока студенты знакомятся
с законами развития технических систем и на практике учатся про53
гнозировать развитие технических объектов. Дальнейшее овладение элементами, составляющими основы исследовательской деятельности происходило при изучении курса «Технология материалов», где им необходимо было выполнить техническое исследование в курсовой работе. Заключительным этапом исследовательской
подготовки стала разработка исследовательского проекта и его
практическая реализация при прохождении практики. При этом проект подразумевал под собой не создание технического объекта, а
деятельность, имеющую начало и конец во времени и направленную на достижение заранее определённого результата или цели,
создание определённого продукта или услуги, при заданных ограничениях по ресурсам и срокам, а также требованиям к качеству.
3.2. Обучение исследовательской деятельности на основе
системы заданий и задач
В процессе преподавания большинства общетехнических дисциплин
в вузах широко используются разнообразные расчетные работы, представляющие собой задачи и задания. В исследованиях М.М. Зиновкиной убедительно доказывается, что задания и задачи, которые решают студенты в
процессе обучения, в корне отличаются от реальных творческих проблем,
с которыми будущему специалисту предстоит столкнуться в работе, и это
деморализует молодого специалиста [57, 58, 60]. Проводимые в ходе обучения исследования зачастую не несут в себе элементов новизны, а лишь
являются повторением чужих экспериментов по определенному заранее и
много раз повторенному алгоритму. Поэтому, попав в условия реального
производства и столкнувшись с нестандартной ситуацией молодой специалист впадает «в ступор». В лучшем случае впадение в подобное состояние
при столкновении с нестандартной ситуацией прекращается через два-три
года, что неприемлемо в условиях современного производства, ну а некоторым молодым специалистам требуется еще более длительное время. Еще
хуже обстоят дела с разработкой проектов новых конструкций и изделий,
которые требуют решения ряда технических и технологических задач.
Впервые столкнувшись с настоящей творческой задачей, молодой специалист получает психическую травму, а неудачные попытки решить несколько задач методом проб и ошибок приводят его к выводу, что способ54
ностей у него нет и нечего лезть в творчество, т.е. убивают его интерес к
саморазвитию [59].
Мы решили не отходить от традиций и оставить учебные задачи
и задания одним из ключевых средств обучения исследовательской деятельности, разделив между собой эти два понятия.
«Задача – отраженная в сознании или объективированная в
знаковой модели проблемная ситуация, содержащая данные и условия, которые необходимы и достаточны для ее разрешения наличными средствами знания и опыта, является одним из методов
обучения и проверки знаний и практических навыков обучающихся,
применяемых во всех типах учебных заведений» [116].
«Задание – задача, сформулированная и предписанная для
выполнения обучаемому в процессе обучения. Задание всегда содержит в себе некоторое требование: ответить на вопрос, выполнить какое-то упражнение, доказать или опровергнуть что-то и т.п.
Если задание содержательно принимается обучаемым, то оно превращается для него в задачу, т.е. субъективно представляет собой
цель, данную в определенных условиях» [116]. На основании этих
определений сформулируем различие между заданиями и задачами
применительно к нашему исследованию. Основным различием для
нас будет разница в формулировании проблемной ситуации. Если
проблемная ситуация содержит в условии полное количество данных, необходимое для ее разрешения, или эти данные доступны
для получения из имеющихся данных, то мы будем трактовать ее
как задачу. Если же данные или их часть недоступна и их необходимо получить в ходе анализа проблемной ситуации и связанного с
этим процесса решения, то такую задачу мы будем трактовать как
задание.
Психолого-дидактическая функция учебных задач и заданий
связана с преобразованием объективных знаний, содержащихся в
55
различных источниках, в субъективные, самостоятельно выведенные знания; с управлением процессом становления и совершенствования мыслительной деятельности обучаемых [68, 84, 114, 119,
133]. Специфика учебной задачи как элемента задания состоит в
том, что при ее решении учащиеся посредством учебных действий
открывают и овладевают общим способом (принципом) решения
целого класса однородных частных задач [114]. Являясь средством
наиболее полно отвечающим требованиям технологичного подхода
к обучению, задача позволяет проектировать учебные действия
обучаемых и служит инструментом диагностики уровня усвоения
знаний и сформированности широкого круга умений [50, 68, 128, 129].
Теория учебных задач позволяет рассматривать учебные задачи как с точки зрения их структуры, так и с точки зрения их педагогической сущности и дидактической функции. Большинство задач
может решаться простым воспроизведением готовых знаний. Однако подобные задачи для нас неприемлемы, т.к. не требуют от студентов самостоятельного целеполагания, т.е. постановки цели решения задачи и разработки алгоритма решения, поэтому не формируют умений и навыков исследовательской деятельности. А обучение основам методологии при использовании таких задач фактически невозможно, ведь если они и активизируют познавательную
деятельность учащихся, то это большей частью простые мыслительные операции. На основании чего нами была разработана система задач, сформулированных не в виде четкого условия, а представленных как проблемная или изобретательская ситуация, требующая самостоятельного выявления цели, объекта, предмета исследования (решения) и использования определенного способа организации своей деятельности.
56
По мнению Д. Толлингеровой, учебные задачи являются теми
механизмами, которые позволяют предвидеть учебные действия.
«Учебные
задачи
проходят
через
весь
воспитательно-
образовательный процесс, выполняя в нем самые различные функции: активизируют и мотивируют учащихся, побуждают их к учебной
деятельности, удерживают ход учебного процесса, являются инструментом для результатов учения» [132]. По нашему мнению, при
использовании учебных задач, основанных на реальных проблемных ситуациях, объективные данные, полученные из различных источников и самостоятельно добытые при решении, преобразуются в
субъективные знания учащихся. Многофункциональность учебных
задач позволяет объединить различные составляющие технологии
обучения: цели с имеющимися условиями, со способами и средствами достижения цели, диагностикой результатов.
Разрабатывая систему учебно-познавательных заданий и задач для обучения основам методологии научно-исследовательской
деятельности, нами были изучены и проанализированы типологии
задач, предлагаемые ведущими дидактами и психологами: И.Я.
Лернером [81, 82], В.А. Сластениным [125, 126], Д. Толлингеровой
[132, 133], Т.В. Кудрявцевым [76], а также типология технических задач, рассматриваемая в ТРИЗе [145]. Рассмотрим ряд из них более
подробно.
В работах Е.В. Бережновой с целью формирования методологической культуры у студентов педагогического вуза предлагается
использовать систему заданий для каждого этапа профессиональной подготовки: теоретического, практического и педагогической
практики в школе [19, 20],
57
Для контроля знаний и оценки их качества (полнота, глубина,
оперативность, гибкость, обобщенность, системность, прочность)
ряд ученых (И.Я. Лернер [82] и др.) предлагают разрабатывать задания таким образом, чтобы при их выполнении можно было увидеть их качество и уровень.
Из монографии Т.В. Кудрявцева можно выделить предлагаемые им признаки технических задач:
1. Решение учебных технических задач, как правило, не должно
ориентироваться на получение принципиально нового результата. Они не преследуют разработки новой технической системы.
2. Конструкторско-техническая задача, по ряду причин (недостаточность знаний, опыта и т.д.) может не предполагать при решении сложных расчетов анализ конструкции. Суть решения
заключается в нахождении самой идеи конструкции.
3. Для получения оптимального результата не всегда экономические и технологические факторы имеют решающее значение.
4. Многие конструкторско-технические задачи требуют от решающего не только нахождение идеи конструкции, но и необходимость ее практической реализации в натуральной модели.
Инженер-конструк-тор часто ограничивается разработкой технической документации.
5. Решение конструкторско-технической задачи обучающимися
наряду со своими основными целями может иметь ряд дополнительных, овладение некоторыми технологическими умениями и навыками.
58
6. Многие конструкторско-технические задачи решаются индивидуально от начала и до конца. Проектно-конструкторские задачи чаще всего решаются коллективно [76].
На основании этих особенностей Т.В. Кудрявцев выделил четыре основных вида задач, классифицируя их в соответствии с целями деятельности по решению конструкторско-технических задач.
Это задачи на моделирование, доконструирование, переконструирование и собственно конструкторские задачи.
В ТРИЗ имеется своя классификация технических задач, предложенная Г.С. Альтшуллером, согласно которой все творческие задачи делятся на пять уровней в зависимости от степени преобразования исходного объекта. Эта классификация наиболее идеально
подходит к конструкторско-технологическим задачам.
Согласно этой классификации задачи делятся таким образом:
1. Задача 1-го уровня: известный объект без выбора или почти без выбора.
2. Задача 2-го уровня: выбран объект из нескольких или сделаны небольшие изменения исходного объекта.
3. Задача 3-го уровня: исходный объект меняется сильно.
4. Задача 4-го уровня: исходный объект меняется полностью.
5. Задача 5-го уровня: изменена вся техническая система, куда входил
исходный объект, или сделано научное открытие [6, с. 36].
Задачи такого типа встречаются при учебном проектировании
в тех технических дисциплинах, где необходимо разрабатывать технические конструкции, в первую очередь при курсовом проектировании «Деталей машин». Также задачи подобного рода возникают при
изготовлении проектируемых изделий на технологическом практикуме.
Теория учебных задач, разработанная известным чешским
ученым
Д. Толлингеровой, является одной из наиболее полных [132]. Со59
гласно изложенной автором концепции – главная задача учителя
составлять учебные задачи таким образом, чтобы они соответствовали преследуемым педагогическим целям и учебному материалу.
Именно учебные задачи, по мнению Д. Толлингеровой, позволяют
создать такие условия, при которых учащийся выполняет все основные мыслительные операции [133].
Иерархическая система учебно-познавательных задач, предложенная Д. Толлингеровой, предназначена для выработки у студентов умений размышлять и анализировать. В таксономию автором включены пять категорий задач, требующих:
 мнемического воспроизведения данных;
 простых мыслительных операций;
 сложных мыслительных операций;
 сообщения данных (кроме мыслительной операции включается речевой акт);
 творческого мышления.
Каждая категория задач делится на несколько подкатегорий
[133].
Первая категория – это задачи, требующие от учащихся использования мнемонических операций, содержание которых предусматривает узнавание или репродукцию отдельных факторов или их
целого.
Вторая категория – это задачи по выявлению, перечислению,
сопоставлению, обобщению и т.п., при решении которых уже необходимы элементарные мыслительные операции.
Третья категория – это задачи по индукции, дедукции, интерпретации, верификации. Решение которых требует сложных мысли-
60
тельных операций. К этой категории относятся все задачи, в которых учащиеся должны перевести что-то с одного «языка» на другой.
Четвертая категория – это задачи, предусматривающие при их
решении помимо мыслительных операций еще какой-нибудь речевой акт (устный или письменный). К ним относят задачи, требующие
не только проведения определенных операций, но и высказывания о
них.
Пятая категория – это задачи, предполагающие самостоятельность при их решении.
Использование данной таксономии больше подходит для создания учебных задач по заранее заданным параметрам: целям занятия, сложности технических задач, их направленности на определенные компоненты и т.д.
Проведя анализ типологий задач, предлагаемых различными
авторами, мы установили, что они органично связаны с целью, на
достижение которой направлено использование системы заданий.
Поэтому при разработке методики обучения основам методологии
исследовательской деятельности нами использовались в большей
или меньшей степени элементы всех приведенных подходов. Созданная нами в качестве элемента методики обучения система заданий и задач, основанная на системном подходе и рациональных методах технического творчества, направленная на развитие научноисследовательской деятельности должна соответствовать определенным принципам.
Чаще всего систему заданий [81, 132] строят по принципу постепенного повышения сложности входящих в них задач.
При определении составных компонентов основ методологии
исследовательской деятельности (см. 2.2), нами были выделены те
61
из них, овладеть которыми студенты должны в процессе обучения. К
ним относятся построение и организация исследовательской деятельности, средства и методы исследовательской деятельности,
временная структура деятельности, самоанализ процесса исследовательской деятельности и полученных в ходе ее результатов. Поэтому система задач и заданий должна быть ориентирована на
формирование всех этих компонентов. При этом система заданий
должна быть ориентирована на практику, т.е. желательно, чтобы
решаемые задачи являлись реальными и ориентированными на современные технические проблемы.
Наиболее часто процесс обучения выстраивается по принципу
от простого к сложному. Для нашей работы данная логика построения также приемлема, но реализуется она в несколько иной форме.
На каждом этапе обучения типы задач и их сложность меняются.
Причем это происходит при переходе от одного предмета к другому.
Использование разноуровневых заданий позволяет повысить
технологичность учебного процесса. Реализация данного подхода
способствует использованию заданий творческого характера с учетом индивидуальных особенностей каждого обучающегося, а также
более четко оценить уровень усвоения изучаемой дисциплины и
эффективность используемой системы обучения.
Рассмотрим задания, используемые в разных предметах и позволяющие студентам овладеть выбранными основами методологии и технологиями, способствующими повышению уровня освоения
исследовательской деятельности.
Обучение исследовательской деятельности было начато с
изучения курса по выбору «Техническое творчество» (приложение
1). В процессе обучения студенты должны овладеть функциональ62
ным и системным анализом и изучить классификацию и назначение методов и средств научно- исследовательской деятельности.
Программа курса построена по традиционной схеме, включающей в
себя лекционные и практические занятия. На лекциях студенты знакомятся
с теорией функционального анализа, а затем на практических занятиях закрепляют полученные теоретические сведения с помощью разнообразных
задач и заданий по системному анализу и прогнозу развития технических
систем.
Рассмотрим несколько используемых задач в качестве примера. Анализ технических систем в используемых задачах мы будем проводить при
помощи системного оператора, используемого в ТРИЗе и основанного на
многоэкранном анализе объекта. Системное изучение объекта начинается с
построения его иерархической модели. Данная задача будет являться наиболее простой из всех или задачей первого уровня.
В качестве задачи первого уровня рассмотрим задачу со следующим
условием: представить «молоток» как техническую систему.
Эта задача для формирования системного восприятия объектов окружающего мира. В процессе исследовательской деятельности нам приходится иметь дело с различными системами, и для успешной работы нам
необходимо уметь четко структурировать исследуемый объект. Это упрощает процесс исследования и позволяет вычленять отдельные элементы. В
данном случае молоток будет являться системой, состоящей в свою очередь из ряда подсистем, каждая из которых является системой для подсистем более низкого уровня. В то же время молоток сам является подсистемой системы более высокого уровня. Эти выводы, обучающиеся должны
сделать в процессе анализа. Иерархия систем и системный оператор рассмотрены в приложении 2.
Задача второго уровня при изучении системного анализа направлена
на использование многоэкранного системного оператора и требует рассмотрения технических систем в определенной исторической перспективе.
В качестве примера приведем следующую задачу: рассмотрите при
помощи многоэкранного системного оператора структуру и развитие в
исторической перспективе технической системы «отвертка». При системном анализе отвертки студенты должны определить, из каких подсистем состоит отвертка, в какую надсистему она входит, что ей предшествовало ранее, и предположить, чем она будет в будущем.
Задачи третьего уровня сложности требуют не только проведения
полного структурного анализа объекта и взаимодействия его или составляющих элементов с пользователем, соседними системами, внешней средой, но и определения альтернативных систем и антисистем.
63
Рассмотрим одну из задач данного уровня: проведите полный
структурный анализ технической системы «Настольная лампа» и определите альтернативные ей системы.
Для решения этой учебной задачи необходимо провести полный системный анализ при помощи системного оператора. Выявить надсистему и
определить точки ее взаимодействия с окружающим миром и пользователями. После этого нужно рассмотреть, чем была данная техническая система в прошлом и чем она может стать в будущем. Затем необходимо выявить главное назначение лампы и предложить альтернативные ей системы, несущие такую же функцию. Задачи этого уровня завершают формирование системного технического мышления, которое позволяет рассматривать все объекты в разноуровневой взаимосвязи.
Следующим компонентом предварительной подготовки к исследовательской деятельности является освоение функционально-стоимостного
анализа. Рассмотрим задачи, используемые при его изучении.
Задача первого уровня сложности:
Рассмотрите техническую систему «Игла швейная» и определите
носителей главной, вспомогательной, основной функций.
Эта задача направлена на развитие аналитических способностей и
развития умений по функциональному анализу исследуемого объекта. При
ее решении необходимо рассмотреть швейную иглу как техническую систему, определить основные подсистемы, из которых состоит игла. Затем
необходимо определить назначение или главную функцию иглы и функции всех подсистем. Определить «лишний» элемент, не несущий основную
и главную функции. Использование подобных задач способствует развитию аналитических способностей и критического отношения ко всем рассматриваемым объектам.
Задача второго уровня сложности при изучении ФА подразумевает
под собой не только системный и функциональный анализ рассматриваемой технической системы, но и выявление «узких» мест объекта.
В качестве примера приведем следующее условие задачи: рассмотрим техническую систему «Электрический чайник» и построим ее
функционально- идеальную модель. Для этого необходимо не только
определить носителей функций, но и главные параметры, характеризующие выполнение данной функции. Наиболее эффективны удельные показатели, например, плотность тока, давление, удельное сопротивление, производительность, скорость и т.д. Затем необходимо установить фактический ресурс функции, т.е. те значения выбранных параметров, которые
присущи объекту анализа. Параметры определяются количественно, а при
невозможности – качественно. Для нашей задачи это будет скорость нагрева воды и потребляемая мощность. Следующим шагом является установление требуемого ресурса функции, т.е. тех значений параметров, которые соответствуют требованиям реальности условий функционирования
64
объекта, и определение ресурса функции путем сравнения фактического и
требуемого ресурса. Студенты определяют максимальное и минимальное
допустимое время нагрева, а также минимальное и максимальное количество энергии, расходуемое на нагрев. После чего строится матрица взаимосвязи функций и их носителей. Матрица строится в виде таблицы следующим образом: на одной из осей размещаются элементы одного иерархического уровня, а на другой – функции этих элементов. На пересечении
столбцов и строк функций со своими носителями фиксируется ранг функции. В других клетках матрицы отмечается участие данного носителя в
выполнении данной функции и ресурс по этой функции. Использование
матрицы позволяет выявить дополнительные функции элементов объекта.
Эта информация в дальнейшем используется для проведения функционально-идеального моделирования (свертывания). Матрица позволяет также оценить функциональную значимость элементов экспертным путем.
На следующем этапе студенты должны построить функциональную
модель электрического чайника, отражающую иерархию функций объекта,
связанных принципом действия, но абстрагированных от конкретного вещественного воплощения. Это способствует формированию объективного
восприятия технической системы. Затем строится функциональноидеальная модель, представляющая собой структурную модель, построенную при помощи системного оператора, но без элементов-носителей нежелательных и вспомогательных функций. «Идеальное» теоретическое воплощение чайника.
Наиболее трудные задачи, решаемые при помощи функциональностоимостного анализа, требуют выявления сверхэффекта, получаемого в
результате «свертывания» технической системы или технологического
процесса. При использовании этой процедуры ставится цель ликвидации
элементов объекта, причем вспомогательные функции сворачиваемых
элементов также ликвидируется. В отношении основных функций ставится
цель их ликвидации, а при свертывании технологии – передаются оставшимся элементам [9].
Условия свертывания представляют собой требования к оставшимся
в модели объекта элементам, либо к внешней среде.
Рассмотрим задачу третьего уровня сложности: проведите ФА технической системы «Слесарная ножовка» постройте функциональноидеальную модель, выявите все технические противоречия и сверхэффект.
При решении этой задачи студентам необходимо будет проявить
умения по системному анализу объекта, его функциональному анализу.
Построить матрицу взаимосвязи функций и их носителей и представить
его в виде сначала элементной, а затем и функциональной абстрактной модели. После чего обучающимся будет необходимо выбрать условия свертывания, построить функционально-идеальную модель и сформулировать
65
требования к элементам функционально-идеальной модели объекта. На заключительном этапе анализа необходимо выявить положительные и отрицательные сверхэффекты и на их основании сформулировать имеющиеся
технические противоречия. Решение задач подобного уровня способствуют развитию навыков анализа и абстрагирования, а также овладение способами и методами теоретического познания технических объектов [9].
Следующей дисциплиной, в рамках которой мы реализуем свою методику обучения исследовательской деятельности, стал «Технологический
практикум». На занятиях по этой дисциплине студенты овладевают таким
важным аспектом исследовательской подготовки, как организация и планирование своей деятельности в ходе работы над проектом. При разработке своих работ на каждом из этапов изучения дисциплины студенты должны будут решать различные технические технологические и творческие
задачи, направленные на поиск и разработку конкретной конструкции изделия или совершенствования процесса его изготовления. Методически,
обучение организовано через систему проблемных заданий для студентов,
при выполнении которых необходимо не только найти верное решение, но
и уложиться в отведенный для этого срок.
Изучая «Основы конструкции автомобиля», студенты начинают свое
знакомство с законами развития технических систем, которые при некотором приближении являются общими для всех объектов окружающего мира
[6]. Знакомство с законами развития технических систем начинается с построения в ходе системного анализа структурной модели. Затем рассматривается, как развивалась техническая система «автомобиль» в исторической перспективе согласно S-образной кривой [97]. Следующим этапом
обучения является изучение сущности законов развития технических систем (ЗРТС), в ходе которого обучающиеся решают ряд задач по их применению к различным системам автомобиля. В качестве примера можно привести следующие проблемные задачи:
1. Объясните, почему в сильный мороз затруднен пуск двигателя и
предложите способы устранения этой проблемы.
2. Каким образом можно плавно регулировать частоту вращения и
мощность на входе из коробки передач. Предложите несколько способов.
3. Объясните, почему в дифференциале используют четыре конических
шестерни, а не две.
4. Предложите альтернативный существующим способ передачи крутящего момента от коленчатого вала двигателя к ведущим колесам.
66
В ходе изучения законов развития технических систем закрепляются
знания по ФСА. Таким образом, у студентов должны быть образованы новые связи между теоретическими знаниями, которые они имеют, и
теми, которые будут использовать для конструирования новых изделий с использованием технических данных о совершенствуемой системе. Задания этого уровня завершают элементарное усвоение законов развития технических систем. На этом этапе параллельно
происходит более полное овладение языком техники и различными
методами исследовательской деятельности.
Дальнейшее обучение исследовательской деятельности в
рамках нашей методической системы происходит в ходе изучения
следующих дисциплин: «Детали машин (основы конструирования)»,
«Теплотехника и тепловые машины», «Гидравлика гидравлические
машины и гидропривод». Учитывая большое количество часов, отводимых на их изучение, обучению основам методологии исследовательской деятельности при его освоении отводится значительное
место. В процессе обучения студенты овладевают основными методами исследования в технических науках через практические и лабораторные работы. При разработке системы технических задач,
решаемых в ходе изучения курса «Детали машин» и направленных
на развитие исследовательской деятельности, необходимо учитывать ряд обязательных факторов:
1. Задания должны быть сформулированы в доступной форме
технически грамотным языком.
2. Задания должны способствовать применению эвристических
приемов разрешения технических противоречий.
3. Задания должны содержать потенциально большое количество возможных решений.
67
4. Задания должны строиться на наглядном материале (чертежи,
макеты, схемы и т.д.) и ориентировать студентов на высказывание критических замечаний.
5. Задания должны использовать как можно большее количество
разнообразных проблемных ситуаций, которые требовали бы
от студента определения конечной цели и выявления причин,
мешающих достижению желаемого результата.
6. При решении следующего задания необходимо использование
результатов решения предыдущих задач.
7. При распределении заданий необходимо учитывать индивидуальные возможности студентов.
Система контрольных заданий по дисциплине «Детали машин»
предполагает при решении проведение мини-исследования, в ходе
которого обучающиеся должны будут выдвинуть гипотезу, доказать
или опровергнуть ее, сделать вывод и высказать свое решение
[140].
В качестве примера рассмотрим задание для расчетнографической работы по дисциплине «Детали машин»:
68
Проверочный расчет валов.
Алгоритм выполнения работы:
1. По предварительной эскизной компоновке составить расчётные схемы валов в виде балок на опорах.
2. Определить объект и предмет расчета. Сформулировать цель расчета.
3. Определить схему установки вала.
4. Определить величины внутренних напряжений, крутящих и изгибающих моментов. Построить эпюры крутящего и изгибающих моментов.
5. Произвести расчет запаса прочности по опасным сечениям.
6. Проанализировать полученные результаты и оценить результаты
компоновки по технико-экономическим показателям.
7. Записать процесс проверочного расчета валов в виде блок-схемы
[141, с. 64].
Как можно увидеть, студентам предлагается не просто выполнить
расчетно-графическую работу, а сформулировать цель, определить предмет и объект расчета, построить блок-схему.
При проведении лабораторных работ студентам также предлагается система заданий, направленных на овладение методами исследования технических систем. Например, при проведении лабораторной работы по изучению муфт студентам предлагается исследовательская задача для самостоятельной работы, решая которую
им необходимо определить, для чего нужна муфте демпфирующая
способность [141, с. 47].
В ходе решения предлагаемых заданий студенты учатся не
только проводить мини-исследования, но и критически оценивать
процесс и результаты своей деятельности. Рефлексия процесса поиска путей решения проблемы или технического противоречия позволяет студентам корректировать свои действия, уменьшая число
«тупиковых»
умозаключений
и
совершенствуя
свои
научно-
исследовательские навыки.
Использование этих заданий способствует усвоению правил
формулирования и отбора очень важных во всей исследовательской подготовке компонентов, а именно методов деятельности или
69
методов действий и познавательных моделей (гипотез). Другим
важным результатом данных задач является освоение студентами
такой важной составляющей основ методологии исследовательской
деятельности, влияющей на ее развитие, как самоанализ или рефлексия. Ведь этот элемент способствует саморазвитию исследователя в процессе своей деятельности.
При разработке методики использования системы заданий основное
внимание было сосредоточено на лабораторных и практических занятиях.
Однако разработанная система заданий была включена в учебный процесс
не только на практических, лабораторных занятиях, но и других формах
организации обучения. При этом мы соблюдали логику структуры занятия.
По дисциплинам, в рамках которых проводилось исследование, учебным
планом предусматривается проведение лабораторно-практических занятий.
Лабораторные и практические занятия обеспечивают один из важнейших
принципов дидактики – принцип связи теории с практикой. На них, как правило, изучаются модели, которые являются некоторым подобием реально
существующих установок, процессов, явлений. Основными задачами лабораторных занятий, как формы учебной работы в высшей школе, являются:
 формирование у студентов прочных профессиональных знаний;
 помощь при изучении и освоении теоретического материала;
 применение студентами в научных исследованиях теоретических
знаний, которые необходимы для их будущей профессиональной
деятельности;
 развитие у будущего учителя познавательных и конструкторских
способностей, наблюдательности, внимания, выдержки;
 формирование навыков самостоятельной работы и развития мышления [100].
Отбор, содержание и структурное построение лабораторных
работ по общетехническим дисциплинам и методы их выполнения
зависят от специализации студентов, принципов, на основе которых
строятся лабораторные практикумы, наличия лабораторного оборудования и его возможностей, квалификации и энтузиазма работников кафедр [15, 105, 122].
Разработанная нами система задач и заданий пронизывает
все лабораторные и практические работы данных предметов и в
70
итоге завершается курсовым проектом по «Технологии материалов»
выполняя двойную функцию. С одной стороны, разработанные в
рамках системы задачи и задания, способствуют успешному достижению целей обучения общетехническим дисциплинам, с другой,
они ориентированы на обучение основам методологии исследовательской деятельности (самоанализу, временной структуре деятельности, средствам и методам деятельности, построению и организации деятельности) и включают задачи и задания самого разного
уровня сложности и различной направленности. В силу этой двойственности, каждое из них необходимо подвергать анализу по следующим направлениям: соответствие разработанных задач поставленным целям занятия и их направленности на развитие всех выделенных основ методологии научно-исследовательской деятельности.
Обычно при проведении лабораторного занятия выделяют три
основных этапа:
1 этап – осмысление нового учебного материала;
2 этап – этап практических действий;
3 этап – рефлексивно-оценочный.
В формирующем эксперименте предлагалось решение задач
на всех этапах проведения занятия, с учетом дидактической цели
каждого из них.
Особенность лабораторных и практических занятий по указанным дисциплинам заключается в том, что на первом этапе занятия
студентам необходимо вспомнить часть теоретических знаний, которые были изучены на лекциях. Усвоение этого материала на лабораторном занятии с опорой на плакаты, макеты, методические пособия происходит значительно эффективней.
Для более полного усвоения нового учебного материала студентами
экспериментальных групп мы использовали в процессе обучения различ71
ные формы учебной работы, активизирующие их познавательную деятельность [3, 103]. На этом этапе обучения студенты заканчивают работу в разное время, поэтому преподаватель имеет возможность внимательно ознакомиться с результатами деятельности обучающихся, разъяснить возникшие вопросы.
Следующий этап лабораторной работы – практическая деятельность
студентов при помощи ранее освоенных типовых методов исследовательской деятельности и приемов решения творческих задач.
Очевидно, что после овладения основами методологии исследовательской деятельности, выполнение практических действий и, в частности,
проведение экспериментов будут выполняться на более высоком уровне.
Овладение методикой поиска и решения творческих задач на основе
ТРИЗа – ФА также оказывает положительное влияние на ход занятия. Основный эффект обучения заключаются в том, что как правило резко снижаются затраты времени на решение возникающих задач, значительно повышается интерес студентов к лабораторным исследованиям, создается ситуация при которой возрастает эффективность, полезность, результативность познавательной деятельности студентов.
Задачи этого этапа отличаются практической направленностью, так
как студенты осуществляют исследовательско-практическую деятельность.
Работа проводится в малых группах по 2–3 человека [28]. Перед каждой
группой ставится проблема. Группа должна выработать возможные варианты ее решения и обосновать их, основываясь на имеющихся теоретических знаниях. В случае сильных затруднений, студентам предлагается решить задачу при помощи АРИЗ [10].
На этапе самоанализа проводится диагностика хода действий по решению поставленной проблемы и заданных творческих задач. Она, как
правило, включает элементы обучающей диагностики и проводится с применением системного и функционального анализа. Основной ее особенностью является проверка «идеальности» хода решения по АРИЗ. Это способствует выявлению уровня методологической компетентности обучающихся в построении и отборе методов и средств своей учебной исследовательской деятельности. Кроме этого, задания составлены таким образом,
чтобы включать сущностный материал рассматриваемой темы, поэтому их
выполнение позволяет оценить степень достижения целей занятия. В процессе обучения частные постановки единичных задач преобразуются преподавателем в систему конкретных учебных заданий и вопросов, решение
и ответы на которые должны показать глубину и полноту овладения каждым студентом запланированными по предмету знаниями и умениями.
При составлении задач мы учитывали следующие принципы,
направленные на усвоение технических знаний:
72
 определение принципа действия устройства и назначения технического объекта (определить назначение, объяснить по кинематической схеме принцип действия устройства и процесс
работы конструкции);
 функционально-стоимостный и системный анализ конструкции
(определить основные конструктивные элементы объекта, определить их название и функцию; обосновать их конструкцию,
определить рабочие детали, их материал; выявить нежелательные эффекты и возможный «сверхэффект»);
 определение процессов и явлений, происходящих в конструкциях и устройствах, влияющих на их работоспособность (назвать процессы и явления определяющие работу технического
объекта, определить факторы влияющие на потерю работоспособности конкретной технической системы);
 анализ неисправностей технического объекта и определение
способов их предотвращения (найти основные неисправности
в техническом объекте, сделать анализ причин неисправностей, выявить способы диагностики, устранения и предупреждения их);
 анализ факторов влияющих на конструкцию и технологию изготовления определенных технических систем (определить
возможностей внесения конструктивных изменений в зависимости от технологических возможностей и технических требований к объекту).
С учетом вышесказанного нами была разработана система задач и
заданий к лабораторным, практическим, расчетно-графическим и курсовым работам по общетехническим дисциплинам. Ее использование способствует достижению целей, поставленных перед занятием и позволяет
развивать у студентов исследовательскую деятельность, через обучение
основам методологии общетехнических дисциплин.
73
Наблюдения за ходом решения студентами предлагаемых заданий и анализ данных, полученных в ходе наблюдения, позволили
выявить типичные трудности при решении творческих технических
задач, которые встречаются наиболее часто.
К трудностям можно отнести преобладание образного или понятийного плана решения задач, отсутствие тесного взаимодействия между ними. Понятийный путь решения заключается в установлении причинно- следственных отношений между элементами технической системы. Но если он слабо подкреплен живыми представлениями о реальном объекте, то успешность решения будет невелика. Обратный случай, когда имеется образный план мало связанный с логикой причинно-следственных зависимостей, также сильно
затрудняет решение.
Изучение других дисциплин, входящих относящихся к техническим, также сопровождается подобными заданиями (приложение).
Для выявления уровня у студентов сформированности навыков исследовательской деятельности, выполняется курсовой проект
по дисциплине «Технология материалов» [140] и сдаются экзамены
по «Гидравлике» и «Технологии материалов», содержащие в билетах проблемные задания.
Темы курсовых работ подобраны таким образом, что при работе студенту необходимо провести мини-исследование связанное с
анализом конструкции или используемых материалов, совершенствованием технологии изготовления данной детали. Подбор тем
осуществляется таким образом, чтобы студенты не могли найти готовые решения поставленных проблем в различных источниках, а
провели самостоятельное исследование в рамках задания на проект.
74
Защита курсовой работы происходит в форме эвристической
беседы. Студенту необходимо провести анализ хода исследования
и проектирования. Выявить недостатки, если они есть, и предложить
пути их устранения. Предложить идеи по совершенствованию исследуемого объекта и технологии его изготовления.
При сдаче экзамена студенту необходимо ответить на поставленный вопрос по следующей схеме: выделить проблему, содержащуюся в вопросе, сформулировать гипотезу, выбрать методы ее
проверки, при их помощи выбрать аргументы, подтверждающие или
опровергающие гипотезу, выдвинуть идеи по решению проблемы,
проверить выдвинутые идеи по критериям ТРИЗа, проанализировать ход исследования.
3.3. Анализ и оценка эффективности использования методической
системы для обучения исследовательской деятельности
Для анализа эффективности использования предлагаемой методической системы, необходимо в первую очередь провести анализ контингента
обучающихся, с целью выявления степени его начальной технической подготовки. Ключевым показателем позволяющим определить степень начальной общетехнической подготовки студентов является выявление
уровня развития технического мышления. Одним из наиболее удобных инструментов для его определения является тест Беннета [94].
В тесте Беннета выделяется пять уровней развития технического
мышления: очень низкий, низкий, средний, высокий, очень высокий. Важной особенностью данного теста является разделение показателей уровней
развития технического мышления для юношей и девушек (приложение 6).
Вторым ключевым фактором для успешного обучения исследовательской деятельности является наличие педагогических условий для развития навыков исследовательской деятельности у студентов. Для выявления существования необходимых педагогических условий мы разработали
анкету (приложение 5). И в период с 2008 по 2013 гг. проводили анкетирование студентов МГГУ изучающих технические дисциплины. В проведенном анкетировании приняло участие 123 чел. Результаты анкетирования
студентов 1–5 курсов подтверждают, что созданные в МГГУ педагогические условия для развития навыков исследовательской деятельности у
75
обучающихся не позволяют полностью реализовать потенциальные возможности всех студентов (диаграмма 1).
Рассмотрение личностной учебной и исследовательской деятельности
студента позволяет утверждать: исследовательская деятельность личности
имеет целостный и интегративный характер и формируется на основе познавательного опыта личности (целостной картины знаний, умений и навыков использования дидактических методов развития исследовательских
умений и навыков); ценностного отношения к познанию и его продуктам.
число студентов
желающих заниматься
иследовательской
деятельностью
Результаты исследования за
2008 - 2012 уч. год
60
количество студентов на
курсе
50
40
число преподователей
руководящих
исследовательской
деятельностью
30
20
10
0
1 курс
2 курс
3 курс
4курс
5 курс
число участников
различных конференций
из числа студентов
Диаграмма 1. Результаты анкетирования на желание участвовать в НИРС
Выявление степени сформированности умений по организации своей деятельности проводилось на основании анализа хода решения технической задачи. При этом в качестве ключевого показателя мы использовали
результаты наблюдения за студентом, с точки зрения организации им своей деятельности в ходе решения творческой технической задачи. Анализ
продуктов деятельности студентов осуществлялся в процессе решения типовых творческих задач по дисциплине «Техническое творчество» включаемого в образовательный процесс в качестве курса по выбору.
Выявление уровня имеющейся методологической и исследовательской подготовки проводился нами при помощи задания на исследование
технической системы. Это задание подразумевало под собой отбор методов исследования проблемы, планирование своей деятельности в виде
блок-схемы или алгоритма, формулирование предложений по решению
поставленной проблемы, анализ полученных в ходе исследования результатов. Данное задание выполнялось письменно, на листе бумаги. В качестве примера одной из таких задач является следующая проблема: «имелся
железный мост через реку, но через некоторое время возникла необходимость построить мост той же прочности и грузоподъемности но меньшей
массы. Как это сделать?»
76
Анализ решений предлагаемых студентами позволяет разделить их
на четыре основных группы по результату работы согласно таксономии
предложенной В.П. Беспалько [22].
I уровень – репродуктивный, деятельность по образцу или инструкции;
II уровень – вариативный, репродуктивная деятельность по изменению изученного с целью применения его в ранее рассмотренных типовых
ситуациях;
III уровень – частично-поисковый, деятельность по применению
приобретенных знаний и умений в нетиповых ситуациях;
IV уровень – поисковый, проблемно-ориентированная деятельность,
когда студент сам выявляет и формулирует проблему.
При анализе процесса решения задач и других продуктов деятельности студентов, удалось отчетливо выяснить, что именно и почему мешает студенту справиться с решением задачи.
Так, если студент не знаком основными понятиями общетехнических дисциплин и не имеет сформированного хотя бы на среднем
уровне технического мышления, то у такого обучающегося процесс
решения задач заходит в тупик, и носит репродуктивный характер,
самостоятельность рассуждений и выводов отсутствует, деятельность планируется строго по известному образцу, элементы анализа
и самоанализа отсутствуют. Иногда предлагаемые решения носят
характер случайного предположения, не подкрепленного выводами
и рассуждениями.
Практика реализации методической системы показала, что при
решении задач представляющих проблемные ситуации, студентам
часто приходится опираться на образное мышление (представлять
объекты в общем и по частям, представлять условия эксплуатации
объекта) как компонент технического мышления.
Анализ ошибок сделанных студентами при решении исследовательских проблемных задач показал, что наиболее широко распространены
ошибки, обусловленные слабым владением языком техники. Студенты на этапе понимания сути поставленной задачи, не могут уяс77
нить ее смысл, т.к. не способны интерпретировать техническую информацию, содержащуюся в задаче. Также встречаются трудности
связанные с отсутствием умения грамотно представить в виде эскиза, чертежа, схемы, рисунка свою идею. Не зная и не умея при помощи условных знаков изобразить передачу движения, деталь, соединения и т.д., обучающиеся заходят в тупик. Более того, без умения
представлять себе положение, форму и перемещение элементов
технических объектов студент вообще не имеет возможности увидеть
в реальности технический объект. От того, насколько точно студент
сумел нарисовать образ технического объекта в мысленном воображении, во мно-гом зависит эффективность решения задачи. Поэтому
этому компоненту подготовки необходимо уделять серьезное внимание при решении задач.
В ходе анализа было установлено, что при решении задач студенты применяют уже известные им действия, – те, которые они
обычно уже использовали на практике. Это подтверждает известное
положение о том, что опора на практические действия имеет важнейшее значение в процессе решения задач, что обусловлено стереотипностью или «зашоренностью» мышления. При проведении
лабораторных работ или практических работ рассматриваются типовые учебные технические задачи или конкретные примеры из
опыта чужой творческой деятельности. Студенты выполняют свое
задание по аналогии с приведенными примерами, без учета особенностей рассматриваемой технической системы. Они не стремятся вникнуть в сущность задания и их решение носит поверхностный
характер. Поэтому возникают значительные трудности с усвоением
учебного материала т.к. каждое задание носит индивидуальную особенность, позволяющую освоить определенные способы и методы деятельности.
78
Таким образом, наблюдение за процессом решения проблемных задач студентами, подтверждает необходимость специального
обучения исследовательской деятельности, как обязательного условия для успешного решения профессиональных технических задач и
повышения качества подготовки.
На основании анализа полученных в ходе нашей работы результатов, нами был сделан вывод, что именно низкий уровень обученности исследовательской деятельности является главной и наиболее серьезной причиной недостатков в техническом образовании
студентов вуза, оказавшей основное влияние на другие выделенные
причины.
Это подтвердило выводы, сделанные Г.А. Альтшуллером о необходимости специального обучения решению технических задач
представляющих собой проблемную ситуацию при помощи алгоритма, которые были сделаны в ходе исследования технологии решения технических задач, по решениям полученными другими авторами [6, 7, 10, 46].
Знание традиционных ошибок студентов в процессе решения творческих технических задач позволяет найти пути по их устранению и корректировке системы подготовки.
После рассмотрения особенностей использования системы заданий в
процессе обучения, перейдем к обсуждению результатов, полученных при
ее апробации.
Для оценки эффективности использования методической системы в
обучении исследовательской деятельности главными задачами являлись:
1. Разработка системы диагностики уровня развития умений и навыков
исследовательской деятельности.
2. Разработка критериев и показателей развития у студентов умений и
навыков исследовательской деятельности.
Разработка и апробация системы диагностики эффективности системы обучения исследовательской деятельности проводилась в процессе
практического применения предлагаемой методической системы.
Определение уровня развития технического мышления по тесту Беннета дает информацию об умениях читать чертежи, разбираться в схемах,
79
технических устройствах и их работе, решать простейшие физикотехнические задачи. Анализ выполнения студентами исследовательских
творческо-конструкторских заданий позволяет получить представление о
умении четко планировать свою деятельность, производить отбор средств
и методов решения поставленной задачи.
Но для нашего исследования этого оказалось недостаточно. Связано
это с тем, что эти средства исследования не дают полную необходимую
информацию об обученности использованию, отобранных нами в 2.2. основ методологии и о том, как это влияет на процесс усвоения материала по
изучаемым дисциплинам. По ним также трудно судить о том, какие элементы учебного процесса недостаточно эффективны, какие изменения следует внести в содержание познавательной деятельности студентов. Выявленные недостатки в предлагаемой системе диагностики оказались существенными для нашего исследования и потребовали разработки специальной системы диагностирования направленной на определение уровня овладения исследовательской деятельностью в технических дисциплинах.
Анализ результатов обучения исследовательской деятельности проводится при помощи контрольного среза при сдаче комплексного экзамена
по «Теплотехнике», с разделением по следующим группам:
­ репродуктивные решения без алгоритма и анализа;
­ вариативные решения с признаками алгоритма, но без анализа;
­ частично-поисковые с наличием алгоритма и элементов анализа;
­ поисковый с наличием алгоритма, анализа и самоанализа;
­ нет ответа.
Для диагностики уровня обученности исследовательской деятельности используется система из четырех заданий представляющих собой контрольную работу по «Теплотехнике и тепловым машинам» (приложение 4),
которая позволяет выявить сформированности умений по использованию
выделенных основ методологии исследовательской деятельности:
­ построения и организации исследовательской деятельности;
­ средств и методов исследовательской деятельности;
­ рефлексии (самоанализу) процесса деятельности и полученных результатов;
­ временной структуры деятельности.
При выполнении данных заданий необходимо сформулировать основное предположение определить цель и задачи исследования и произвести отбор методов исследования, четко спланировать свою деятельность и
оценить ее результаты.
Мотивации участия в исследовательской деятельности проверяется
при помощи анкетирования. Для чего мы воспользовались анкетой составленной на базе анкеты использованной В.Г. Каташевым для проверки мо80
тивации профессионального обучения в рамках проводимого им совместно
с группой исследователей «Исследования приоритетных направлений воспитания профессиональной, учебной и научной культуры студентов на диагностической основе» на базе Казанского государственного университета
в 2002 г. [165]. Для своей работы мы взяли только те вопросы которые позволяют определить мотивированность участия в исследовательской деятельности (приложение 5).
Методика замера мотивации исследовательской деятельности студентов представлена в следующем виде: на основе описанных в тексте уровней
мотивации студентам предлагается комплекс вопросов и серия возможных
ответов. Каждый ответ оценивается студентами баллом от 01 до 05.
Студенты заполняя мотивационную шкалу дали оценку каждому вопросу и заполнили каждую клеточку. Затем были просуммированы баллы
по горизонтали. Шкала уровня мотивации, позволяет набрать от 18 до
90 баллов без учета цифры 0. Количество баллов шкалы характеризует отношение студента к научно-исследовательской деятельности. При этом
можно проанализировать отдельно уровень сознательного отношения к
научно-исследовательской деятельности и уровень эмоционально физиологического восприятия исследовательской деятельности.
Рассмотрим какие мотивы участия в исследовательской деятельности
являются преобладающими у студентов экспериментальной и контрольной
групп. На диаграмме 15 приведена суммарная сумма баллов по каждому из
предложенных в анкете мотивов.
Как можно увидеть на диаграмме 2 мотивы 1–4 показывающие отношение к исследовательской деятельности на занятиях стали доминирующими, что говорит о сформированности потребности в данном виде
учебной работы, возникшей в результате специального обучения.
Рассмотрим вторую группу мотивов, которые говорят о сформированности потребности в исследовательской деятельности. Как можно увидеть
на диаграмме 2, большинство студентов выделило мотив «Выполнял бы
только те которые мне интересны», который говорит о желании участвовать в данном виде учебной работы при наличии интереса к предмету или
исследуемой проблеме. Вторым по значимости стал познавательный мотив
«Выполнять с удовольствием, так как хочется познать как можно больше,
и это интересно», что говорит о наличии в группе значительного количества студентов мотивированных на исследовательскую деятельность.
81
Определение уровня мотивации
участия в НИРС (2010 -2012гг.)
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
результаты
анкетирования
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Диаграмма 2
Третья группа мотивов говорит об отношении к различным видам
учебной работы. Проанализировав результаты, отраженные на диаграмме
15, можно сделать вывод, что студенты отдают предпочтение активным
формам учебной деятельности.
Анализ четвертой группы мотивов показывающей эмоциональное
восприятие исследовательской деятельности говорит о наличии устойчивого психологического настроя на активные формы деятельности, усиление интереса при создании перед студентами проблемной ситуации. Поэтому можно сделать общее заключение, что для основной части студентов, в ходе обучения по предложенной системе потребность в исследовательской деятельности является преобладающей.
Таким образом, диагностика умения использовать выделенные в
п. 2.2 основы методологии проводится при помощи специально разработанной системы комплексной проверки, которая позволяет определить
влияние разработанной системы задач и заданий на обученность исследовательской деятельности студентов технических специальностей.
Так как умение проявляется и формируется в деятельности, то и
уровни сформированности мы рассматривали с позиции деятельностного
подхода, т.е. в зависимости от видов учебной деятельности студентов. Выделенные нами уровни применимы для учебных исследовательских задач.
Согласно классификации уровней учебной деятельности, данной В.П. Беспалько [22], в таблице 2 представлена качественная характеристика владения основами методологии исследовательской деятельности в разрезе четырех уровней сформированности рассмотренных выше.
82
Таблица 2
Критерии уровня владения основами методологии
Показатели
Уровни владения
Характеристика
Студент демонстрирует умение строить свою исследовательскую деятельность по заданию согласно имеющегося образца или инструкции, не в состоянии самостоятельно решить поставленную перед ним исследовательскую задачу. Может построРепродуктивный
ить гипотезу, определить цель и произвести отбор
методов только с помощью преподавателя, не в состоянии самостоятельно определить объект и предмет исследования. Не в состоянии произвести самостоятельно самоанализ своей деятельности.
Студент демонстрирует умение строить свою деятельность по заданию в зависимости от ситуации,
основываясь на имеющихся образцах и отбирая из
них те, которые наиболее отвечают имеющимся условиям, может построить гипотезу, определить цель
Вариативный
и произвести отбор методов в зависимости от ситуации либо с помощью преподавателя либо самостоятельно. Может самостоятельно определить объект и
предмет исследования. Не в состоянии произвести
Уровень
самостоятельно самоанализ своей деятельности.
владения
Студент демонстрирует умение строить свою исслеосновами
довательскую деятельность по заданию в зависимометодологии
сти от ситуации, основываясь на имеющихся образцах и накопленном опыте. Организует свою деятельность согласно имеющимся условиям, может поЧастичностроить гипотезу, определить цель и произвести
поисковый
самостоятельно отбор методов. Может самостоятельно определить объект и предмет исследования.
Производит самостоятельно самоанализ своей деятельности.
Критерий
Поисковый
Проблемно-ориентированная деятельность, когда
студент сам выявляет и формулирует проблему, сам
организует свою исследовательскую деятельность.
Самостоятельно ищет и формулирует задачу. Производит отбор средств и методов для проведения
исследовательской деятельности. Полностью самостоятельно определяет гипотезу, цель, объект и
предмет исследования. По результатам исследования в состоянии самостоятельно провести самоанализ своей деятельности с целью совершенствования
полученных результатов.
Ключевым показателем степени овладения исследовательской деятельностью стала экзаменационная оценка. Для экзаменационной оценки
использовались следующие показатели:
83
1 балл студент получает, если
 показывает отсутствие технических знаний и умений;
 не понимает принципа действия и назначения основных механизмов;
 не может понять задание, сформулированное в виде проблемной ситуации;
 не может провести анализ результатов своей исследовательской
деятельности в курсовой работе даже с помощью преподавателя.
2 балла студент получает, если
 показывает слабое владение техническими знаниями;
 с трудом объясняет принцип действия простейших механизмов;
 с заданиями, сформулированными в виде проблемной ситуации
справляется частично;
 анализ результатов своей исследовательской деятельности может
провести только с помощью преподавателя.
3 балла студент получает, если
 показывает только основные теоретические знания;
 знает и понимает принцип функционирования основных технических систем;
 владеет языком техники;
 может путем проб и ошибок найти решение проблемной ситуации;
 анализ результатов своей исследовательской деятельности может
провести с частичной помощью преподавателя.
4 балла студент получает, если
 показывает достаточно полные знания и умения;
 способен применять знания для анализа технических систем;
 может при помощи рациональных способов решения технических
задач частично найти решение проблемной ситуации;
 анализ результатов своей исследовательской деятельности может
провести самостоятельно.
5 баллов студент получает, если
 показывает полные знания и умения и свободное ориентирование
в теоретическом материале;
 способен применять знания для анализа технических систем и поиска проблемных ситуаций;
 может при помощи рациональных способов решения технических
задач найти «идеальное» решение проблемной ситуации;
 может провести самостоятельно анализ результатов своей исследовательской деятельности и предложить направления для совершенствования продукта деятельности по его результатам.
Для оценки итогового уровня сформированности исследовательской деятельности у студентов, мы выделили показатели каче84
ства овладения каждым из компонентов выделенных основ методологии. Осуществляя с помощью системы заданий развитие каждого
из обозначенных компонентов в отдельности с целью достижения
более высокой степени овладения, мы отслеживали динамику их
развития для выявления слабо сформированных компонентов и
своевременного внесения корректив в процесс обучения. Для разработки этих показателей использовалось содержание категорий
предметной области техники.
Таблица 3
Показатели уровня развития умений и навыков
исследовательской деятельности
Компоненты
Показатели
I уровень
II уровень
III уровень
Концептуаль- Умеет
поставить Умеет
определить Умеет выявить проный
цель исследования
объект и предмет ис- тиворечие и сформуследования
лировать
гипотезу
или предположение
исследования; Умеет
поставить задачи исследования
Аналитиче- Знает как выявить Знает, как можно Умеет найти пути
ский
отклонения от «иде- применить получен- совершенствования
ального» результата ные результаты на исследуемого объекдеятельности
практике
та
Методы
Знает отличие тео- Владеет основными Умеет
соотносить
научноретических методов методами научно-ис- методы и средства
исследоот
эмпирических; следовательской дея- деятельности; Умеет
вательской Знает основные пра- тельности; Умеет про- оценивать
эффекдеятельности вила выбора методов изводить отбор мето- тивность выбранной
для деятельности
дов в зависимости о методики
целей исследования
единичные Владеет основными Умеет оценивать
Язык техни- Знает
условные обозначеки
ния, применяемые в условными обозна- грамотность
технике; Знает осно- чениями; Умеет ин- оформления техвы проектирования
терпретировать ин- нической идеи с
и конструирования
формацию,
полу- помощью условных
ченную с помощью обозначений; Умеусловных обозначе- ет свободно опений; Умеет техниче- рировать
85
услов-
ски
грамотно ными
оформлять проекты
Временнáя
структура
деятельности
Рефлексия
Умеет
произвести
планирование своей
деятельности
по
времени
Умеет рационально использовать время отведенное на деятельность; Знает основные
правила
разбивки
временной структуры
деятельности на этапы
Умеет
определить Умеет
произвести
«идеальность» по- анализ хода деятельлученного решения
ности
обозначе-
ниями
Умеет находить резервы времени в
процессе деятельности
Умеет по результатам
деятельности
выявить новую проблему
В таблице 3 приведены показатели уровня развития умений и
навыков исследовательской деятельности. Использование данных
показателей позволяет более четко выявить степень обученности
исследовательской деятельности и повысить эффективность методики использования системы заданий и задач, направленных на
данный вид подготовки.
Опора на показатели развития каждого из компонентов позволяет повысить точность оценки владения каждым элементом исследовательской деятельности, что в свою очередь помогает объективно оценить успешность решения проблемных задач и определить степень освоения студентами исследовательской деятельности.
Кроме этого, необходимость исследования динамики развития
отдельных компонентов исследовательской деятельности диктуется
предполагающимися дальнейшими исследованиями проблемы обучения исследовательской деятельности в рамках двухуровневой
подготовки.
86
Материал, отражающий успешность обучения исследовательской деятельности при анализе причин неравномерности сформированности отдельных компонентов, позволяет исследовать закономерности процесса усвоения. Все это обеспечивает возможность
углубленного исследования проблемы обучения исследовательской
деятельности при изучении общетехнических дисциплин.
Эти критерии используются при оценивании контрольной работы по
«Теплотехнике и тепловым машинам» (приложение 4).
Приведем в качестве примера ряд наиболее характерных решений
задач студентами.
Рассмотрим вариант решения задачи 3 (приложение 4) студенткой Ефремовой О. IV курс ТиП.
Предположение: все элементы квартиры взаимодействующие с окружающей средой являются источниками теплопотерь.
Методы исследования:
 изучение литературы по данной теме;
 наблюдение;
 экспериментирование;
 анализ результатов.
Объект исследования: квартира.
Предмет исследования: источники теплопотерь.
Цель: определить все источники тепловых потерь в квартире.
Проведем функционально-стоимостный анализ технической системы
«квартира». Определим главную, основную, вспомогательную и нежелательную функции у каждого элемента технической системы «квартира».
Построим алгоритм хода исследования (рис. 5).
87
Начало
Квартира
Функциональный анализ источников
потерь тепла
Двери
Окна
Технология устранения потерь
теплоты в квартире
Резервы внутрисистемные
Резервы внешнесистемные
Определение эффективности каждого
способа снижения потерь тепла
Расчет экономической выгоды
Конец
Рис. 5
Замерив температуру на подоконнике у бабушки в 10 точках, я сравнила с температурой на подоконнике, при таком числе контрольных точек,
дома (у меня дома стоят стеклопакеты) и пришла к выводу, что стеклопакеты меньше пропускают тепло на улицу. Затем я определила теплопроводность входной двери, и пришел к выводу, что она тоже служит источником тепловых потерь. В настоящее время в литературе и практике предлагают для решения этой проблемы следующие способы:
 утепление обычных окон;
 установка двух дверей;
 замена окон на стеклопакеты двух или трехкамерные стеклопакеты.
С точки зрения идеальности теплообмен между улицей и квартирой
дожжен отсутствовать. Поэтому лучший из существующих способов это
замена окон на стеклопакеты. С дверями эту проблему полностью решить
нельзя, а частично только при помощи второй двери.
Рассчитаем какой способ наиболее экономически выгоден (решение
нами опускается). Сделаем повторный анализ технической системы «квартира». При помощи теории теплообмена выделим еще один источник теп88
лопотерь – стены. Через стены тоже уходит тепло т.к. они сделаны из теплопроводных материалов. Произведем расчет теплопроводности стены
квартиры и определим количество тепла уходящего через них при помощи
закона Фурье (снова опустим расчеты). Для снижения теплопроводность
стены существует много способов. Я, проведя вепольный анализ, предлагаю покрывать стены специальной краской содержащей в себе частицы
вещества с низкой теплопроводностью, например из доступных – это пенопласт. Вывод: проведен анализ технической системы «квартира» и определены все возможные источники тепловых потерь. Найден нетрадиционный источник тепловых потерь – «стена». Внесены предложения по снижению потерь тепла и рассчитана экономическая выгода от каждого из
них. Однако мои решения не соответствуют требованиям идеального конечного результата по абсолютному устранению потерь тепла».
Это решение можно отметить как одно из лучших согласно выделенным в таблице 12 критериям. В данном решении частично присутствует
критический анализ полученных результатов.
Обработка данных, получаемых в результате анализа результатов
контрольной работы, позволяет увидеть недостатки обучения исследовательской деятельности при изучении общетехнических дисциплин у студентов. На основании чего нами вносились коррективы в систему исследовательских заданий, предлагаемых при изучении других предметов используемых для обучения исследовательской деятельности.
В результате комплексной проверки было установлено, что обучение
исследовательской деятельности позволило повысить качество профессиональной подготовки студентов по техническим дисциплинам, а значит, и
улучшить их профессиональную готовность к будущей педагогической
деятельности.
Полученные результаты обучения исследовательской деятельности
студентов, позволяют говорить о возможности переноса методики и на
другие технические дисциплины, объединенные методологической общностью технических наук.
89
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Вопросы обучения студентов вузов исследовательской деятельности
в современной психолого-педагогической литературе исследуются довольно давно, что обусловлено важностью данного компонента подготовки. Это
подтверждают происходящие в последнее время существенные изменения
почти во всех странах мира, в которых происходит формирование экономики
инновационного типа на основе концепции «экономики знаний» и «экономики инноваций». При этом реализация различных сценариев инновационного развития возможна только за счет качественных изменений существующего человеческого капитала. Одним из ключевых факторов, способствующих развитию имеющегося человеческого капитала, является повышение его творческого потенциала, в чем немалую роль играет исследовательская деятельность. Все это способствовало четкому формулированию
проблемы создания методической системы по обучению исследовательской деятельности в различных областях знания и в частности в технических науках.
Однако, несмотря на значительное количество работ по рассматриваемой нами проблеме, в настоящее время существуют значительные противоречия между потребностью в совершенствовании исследовательской
подготовки студентов вуза и существующими методическими подходами к
решению проблемы.
Анализ концепции личностно-ориентированного образования и теории развития творческой личности, изучение состояния проблемы обучения основам методологии в образовательной практике приводит к выводу
о том, что в качестве критерия результативности обучения, наряду с развитием интеллекта, может выступать получение студентами личностнозначимого продукта познавательной деятельности.
Анализ продуктов познавательной деятельности студентов, по решению нетиповых задач, позволил выдвинуть предположение о необходимости дополнения процесса обучения специальными задачами и заданиями
направленными на развитие умений по комплексному исследованию технических систем.
Полученные в ходе опытно-экспериментального обучения будущих
учителей «Технологии и предпринимательства» результаты, позволили
отыскать решение, которое опирается на системный подход и теорию решения изобретательских задач как общую концепцию творческой деятельности, способствующей формированию исследовательской деятельности.
В своем исследовании мы использовали существующую теоретическую
модель обучения исследовательской деятельности, основанную на выявленной нами структуре обучения исследовательской деятельности в процессе изучения общетехнических дисциплин.
90
Опираясь на разработанную методическую систему на основе
проблемных учебных задач и заданий с элементами исследования,
нами был продолжен эксперимент по развитию данной системы и
обучению на её основе студентов вуза специальности «Технология
и предпринимательство». В своем исследовании мы, на основании
изученных известных типологий учебных задач выявили основные
критерии их проектирования, среди которых основными стали цель
занятия и сложность учебного материала. Ключевой особенностью
используемых задач, является формулировка их в нестрогом виде
зачастую представляющим собой совокупность каких-то ситуаций
или противоречий, которые необходимо преодолеть. А иногда условия задачи представляют собой пожелания различных специалистов к модернизируемому объекту или его техническим характеристикам. Роль
данных иногда выполняют различные ограничения, которые необходимо учесть. Эти ограничения часто выполняют роль своеобразных принципов запрета, указывая на то, что нельзя создать. Причем
большая часть подобных ограничений при постановке технической
задачи явно не формулируются, так как вытекают из общепринятых
норм и стандартов.
Исходя из того, что научная деятельность реализуется не иначе, как
поэтапно, в нашей работе мы предприняли еще одну попытку создания
стройной поэтапной структуры организации исследовательской деятельности. В результате исследования нами была создана система, позволяющая
органично включить исследовательскую подготовку в образовательный
процесс исключив при этом формальность подхода к ее организации.
Принцип построения системы подготовки позволяет не только повысить ее
качество, но и на основе имеющейся обратной связи, вносить в нее коррективы. Использование в процессе обучения задач и заданий, сформулированных в неявной форме без четких условий, позволяет приблизить студентов
к реальным условиям, в которых будет протекать их профессиональная деятельность. Очевидно, что в условиях инновационного развития общества,
получение опыта работы с реальными задачами будет особенно важно для
студентов. А разработанная специальная система диагностики позволяет выявить те составляющие исследовательской деятельности, которыми студен91
ты недостаточно овладели. Используемые в системе диагностики комплексные задания могут служить не только способом выявления уровня развития
исследовательской деятельности, но и являться своего рода средством обучения, что является весьма продуктивным. В соответствии с данными, получаемыми с помощью обучающей диагностики, возможна корректировка системы исследовательских учебных заданий в конкретных условиях обучения.
Возросшая на современном этапе актуальность включения в содержание образовательных программ заданий способствующих формированию исследовательских компетенций специалистов различных сфер, подтверждает необходимость в реализуемой системе. А опыт реализации
предложенной методической системы позволяет утверждать, что ее использование позволяет эффективно обучать студентов исследовательской
деятельности в области технических дисциплин.
ЛИТЕРАТУРА
Акатьев А.П. Механизм активизации научно-исследовательской работы студентов / А.П. Акатьев, А.И. Момот, А.Я. Савельев [Текст] //
Научно-исследовательская деятельность в высшей школе: аналитические обзоры по основным направлениям развития высшего образования / НИИВО. – М., 2005. – Вып. 6. – С. 1–40.
2. Алексеев Н.А. Психолого-педагогические проблемы развивающего
дифференцированного обучения [Текст]. – Челябинск: Факел, 1983. –
174 с.
3. Алексеев Н.Г. Личностно ориентированное обучение: вопросы теории и практики [Текст]. – Тюмень: ТГУ, 1997.
4. Альтов Г. Амнуэль П. Шкала «Фантазии-2» [Текст]. – Свердловск:
ВИПК Минцветмет., 1982. – 9 с.
5. Альтшуллер Г.С. Найти идею. Введение в теорию решения изобретательских задач [Текст]. – Новосибирск: Наука, 1986. – 209 с.
6. Альтшуллер Г.С. Творчество как точная наука. Теория решения изобретательских задач [Текст]. – М.: Сов. радио, 1979. – 184 с.
7. Альтшуллер Г.С., Верткин И.М. Как стать гением: Жизненная стратегия творческой личности [Текст]. – Мн.: Беларусь, 1994. – 479 с.
8. Альтшуллер Г.С., Злотин Б.Л., Зусман А.В. Теория и практика решения изобретательских задач: Методические рекомендации [Текст]. –
Кишинев: Картя Молдовеняскэ, 1989. – 127 с.
9. Альтшуллер Г.С., Злотин Б.Л., Филатов В.И. Профессия – поиск
нового (Функционально-стоимостный анализ и теория решения изобретательских задач как система выявления резервов экономики)
[Текст]. – Кишинев: Картя Молдовеняскэ, 1985. – 196 с.
10. Альтшуллер Г.С., Селюцкий А.Б. Крылья для Икара: Как решать
изобретательские задачи [Текст]. – Петрозаводск: Карелия, 1980. – 224 с.
1.
92
11. Аристотель [Текст] / Сочинения: В 4 т. – М.: Мысль, 1976. – Т. 1. –
550 с.; Т. 2. – 687 с.; Т. 3. – 613 с.; Т. 4. – 830 с.
12. Архангельский С.И. Учебный процесс в высшей школе, его закономерные основы и методы [Текст]. – М.: Высш. школа, 1980. – 320 с.
13. Атутов П.Р., Поляков В.А. Роль трудового обучения в политехническом образовании школьников [Текст] / Отв. за вып. Ю.П. Аверичев
и др. – М.: Просвещение, 1985. – 128 с.
14. Бабанский Ю.К. Оптимизация учебно-воспитательного процесса
(методические основы) [Текст]. – М.: Просвещение, 1982. – 192 с.
15. Багдасарьян Н.Г. Профессиональная культура инженера: Механизмы
освоения [Текст]. – М.: Просвещение, 1998. – 138 с.
16. Балашов В.В., Лагунов Г.В. и др. Организация научноисследовательской деятельности студентов в вузах России: Монография в 3-х ч. [Текст]. – 2-е изд., испр. и доп. – М.: ГУУ, 2002. – 216 с.
17. Батышев С.Я. Новые методологические подходы (закономерности) к
разработке учебно-программной документации [Текст] // Профессиональное образование. Казанский педагогический журнал, 1996. –
№ 1. – С. 33–42.
18. Бердяев Н.А. Смысл истории [Текст]. – М.: Мысль, 1990. – 176 с.
19. Бережнова Е.В., Краевский В.В. Основы учебно-исследовательской
деятельности студентов [Текст]. – М.: Академия, 2007. – 128 с.
20. Бережнова Е.В. Формирование методологической культуры учителя
[Текст] // Педагогика. – 1996. – № 4. – С. 14–18.
21. Беспалько В.П. О возможностях системного подхода в педагогике //
Педагогика. – 1990. – № 7. – С. 59–60.
22. Беспалько В.П., Татур Ю.Г. Системно-методическое обеспечение
учебно-воспитательного процесса подготовки специалистов: Учебнометод. пособие [Текст]. – М.: Высш. шк., 1989, 144 с.: ил.
23. Блауберг И.В., Садовский В.Н., Юдин Э.Г. Системный подход как
современное общенаучное направление [Текст] // Диалектика и системный анализ. – М.: Наука, 1986. – 300 с.
24. Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия (КиМ) – электронная
версия энциклопедического словаря. – 1997.
25. Буковцев А. Учиться в Германии дешево, но порой сердито // Образование в Германии. – 1999. – № 2(3). – С. 82–85.
26. Булавенко О.А. Психолого-педагогические условия формирования
технического мышления у будущих учителей технологии и предпринимательства: Дис. … канд. пед. наук. – Брянск, 1999. – 227 с.
27. Буш Г. Методологические основы научного управления изобретательством [Текст]. – Рига: Лиесма, 1974. – 241 с.
28. В начале творческого пути. Советы студентам технических вузов:
Метод. пособ. [Текст] / И.Н. Орлова, В.Г. Герасимов, П.Г. Грудинский
и др. / под ред. И. Добрыниной. – М.: Высшая школа, 1996. – 321 с.
93
29. Васильева Т.В., Бурлака Я.И. Сочетание групповых и индивидуальных форм учебной деятельности студентов [Текст]. – Киев: КГПИ,
1988. – 100 с.
30. Вегнер Е.Г. Формирование методологической компетентности будущего учителя географии средствами модульного обучения: Дис. ...
канд. пед. наук: 13.00.08. Москва, 2007.
31. Вербицкий А.А. Активное обучение в высшей школе: контекстный
подход [Текст]. – М.: Высшая школа, 1991. – 207 с.
32. Взятышев В.Ф. Инженерное проектирование и творческие способности [Текст]. – М.: Высшая школа, 1992. – 183 с.
33. Высшая школа: Сборник основных положений, приказов, инструкций.
[Текст]. – М.: Наука, 1978.
34. Гальперин П.Я. Поэтапное формирование умственной деятельности.
[Текст]. – М.: МГУ, 1965. – 211 c.
35. Гершунский Г.С. Педагогическая прогностика: Методология, теория,
практика [Текст]. – Киев, 1986. – 200 с.
36. Гильбух Ю.З. и др. Феномен умственной одаренности [Текст] // Вопросы психологии. – 1990. – № 4. – С. 147.
37. Гильбух Ю.З. Развитие технического мышления [Текст] // Школа и
производство. – 1988. – № 11. – С. 3–6.
38. Горохов В.Г. Знать, чтобы делать. (История инженерной профессии и
ее роль в современной культуре) [Текст]. – М.: Знание, 1987. – 134 с.
39. Горохов В.Г. Методологический анализ научно-технических дисциплин: Монография. – М.: Высш. шк., 1984. – 112 с.
40. Горохов В.Г. Русский инженер-механик и философ техники Пётр
Климентьевич Энгельмейер [Текст] // Вопросы истории естествознания и техники. – 1990. – № 4. – С. 51–60.
41. Грачев Н.Н. Психология инженерного труда: Учеб. пособие [Текст] –
М.: Знание, 1988. – 254 с.
42. Грифанова Е.Ю. Стимулирование исследовательской деятельности
студентов высшей школы: Дис. … канд. пед. наук: 13.00.08. – Казань,
2005. – 201с.
43. Пойа Д. Как решать задачу [Текст]. – М.: Учпедгиз, 1959. – 164 с.
44. Давыдов В.В. Проблемы развивающего обучения: Опыт теоретического и экспериментального психологического исследования
[Текст]. – М.: Педагогика, 1986. – 240 с.
45. Давыдова Л.В. Педагогические условия формирования конструкторско-технологических умений у студентов технолого-экономического
факультета педвуза: Дис. … канд. пед. наук: 13.00.08. – Комсомольскна-Амуре, 1997.
46. Дерзкие формулы творчества / Сост. А.Б. Селюцкий [Текст] –
Петрозаводск: Карелия, 1987. – 269 с.
94
47. Долговицкая Т.А. Становление исследовательской подготовки учителя в высшей педагогической школе России (70-е гг. ХХ В. – начало
ХХI в.): Дис. канд. пед. наук: 13.00.08. – Калининград, 2007.
48. Долженко О.В., Шатуновский В.Л. Современные методы и технология обучения в техническом вузе: Методическое пособие [Текст]. –М.:
Высш. шк., 1990. – 191 с.
49. Дружинин В.Н. Психология общих способностей [Текст]. – СПб.:
Питер Ком, 1999. – 368 с.
50. Жуков В. А. Инженерная педагогика как наука и практика [Текст] //
Педагогические проблемы инженерного образования: Тезисы докл.
27-го Международного симпозиума «Инженерная педагогика-98». –
Ч. 2. – Alcbah; Bergstrasse, 1998.
51. Жураковский В.М., Приходько В.М., Луканин В.Н. и др. Высшее
техническое образование в России: История, состояние, проблемы
развития [Текст]. – М.: Высшая школа, 1997. – 238 с.
52. Загвязинский В.И. Теория обучения: Современная интерпретация:
Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений [Текст]. – М.: Издательский центр «Академия», 2001. – 192 с.;
53. Загвязинский В.И., Атаханов Р. Методология и методы психологопедагогического исследования: Учеб. пособие для студ. высш. пед.
учеб. заведений [Текст]. – М.: Издательский центр «Академия»,
2001. – 208 с.
54. Закон Российской Федерации «О высшем и послевузовском профессиональном образовании» // Бюллетень Госкомиздат РФ по высшему
образованию. – 1996. – № 10. – С. 1–60.
55. Занков Л.В. Беседы с учителями [Текст]. – М.: Просвещение, 1970,
200 с.
56. Занков Л.В. Дидактика и жизнь [Текст]. – М.: Просвещение, 1968. –
176 с.
57. Зиновкина М., Гарев Р. Креативное инженерное образование
[Текст] // Высшее образование в России. – 2000. – № 6. – С. 99.
58. Зиновкина М.М. Креативное инженерное образование. Теория и инновационные креативные педагогические технологии [Текст]: Монография. – М.: МГИУ, 2003. – 366 с.
59. Зиновкина М.М. Монография Инженерное мышление (Теория и инновационные педагогические технологии) [Текст]. – М.: МГИУ,
1996. – 283с.
60. Зиновкина М.М. Формирование творческого технического мышления и инженерных умений студентов технических вузов: Дис. … докт.
пед. наук. – М., 1988. – 376 с.
61. Злотин Б.Л., Зусман А.В. Изобретатель пришел на урок [Текст]. –
Кишинев: Лумина, 1989. – 255 с.
95
62. Злыднева Т. П. «Организация исследовательской деятельности студентов университета в процессе профессиональной подготовки»:
Дис. … кан. пед. наук. – М., 2006. – 204 с.
63. Иванов Б.И., Чешев В.В. Специфика технических наук [Текст]. – М.:
Просвещение, 1974. – 263 с.
64. Иванов Г.И. И начинайте изобретать: Научно-популярная книга
[Текст]. – Иркутск: Восточно-сибирское кн. изд-во, 1987. – 240 с.
65. Как стать еретиком / сост. А.Б. Селюцкий [Текст]. – Петрозаводск:
Карелия, 1991. – 365 с.
66. Капп Э. и др. Роль орудия в развитии человека [Текст]. – Л.: Прибой,
1925. – 189 с.
67. Кедров Б.М. О творчестве в науке и технике [Текст]. – М.: Молодая
гвардия, 1987. – 192 с.
68. Кларин М.В. Инновации в обучении: метафоры и модели: Анализ зарубежного опыта [Текст] / М.В. Кларин. – М.: Наука, 1997. – 223 с.
69. Корнилов И.К. Инновационная деятельность и инженерное искусство: Монография [Текст]. – М., 1996.
70. Кохановский В.П., Золотухина Е.В., Лешкевич Т.Г., Фатхи Т.Б.
Философия для аспирантов [Текст]. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2003. –
448 с.
71. Кочеткова Г.С. Подготовка студентов технического вуза к исследовательской деятельности: Дис. ... канд. пед. наук: 13.00.08. – Челябинск, 2006.
72. Кравец А.С. Методология науки [Текст]. – Воронеж, 1991. – 136 с.
73. Краевский В.В., Бережнова Е.В. Методология педагогики: новый
этап [Текст]. – М.: Педагогика, 2006. – 394 с.
74. Краевский, В.В. Методология научного исследования: Пособие для
студентов и аспирантов гуманитарных ун-тов [Текст]. – СПб.: СПб.
ГУП, 2001. – 304 с.
75. Кубрушко П.Ф. Содержание профессионально-педагогического образования [Текст]: Монография. – 2-е изд., дораб. – М.: Гардарики,
2006. – 207 с.
76. Кудрявцев Т.В. Психология технического мышления [Текст]. – М.:
Педагогика, 1975. – 304 с.
77. Лапшин И.И. Философия изобретения и изобретение в философии
[Текст]. – М.: Республика, 1999. – 399 с.
78. Левитес Д.Г. Автодидактика. Теория и практика конструирования
собственных технологий обучения [Текст]. – М.: РАО МПСИ, 2003. –
320 с.
79. Леднев В.С. Содержание образования: сущность, структура, перспективы [Текст]. – 2-е изд., перераб. – М.: Высш. шк., 1991. – 224 с.
96
80. Леонтович А.В. Учебно-исследовательская деятельность школьников
как модель педагогической технологии [Текст] // Народное образование. – 1999. – № 10. – С. 152–158.
81. Лернер И.Я. Дидактические основы методов обучения [Текст]. – М.:
Просвещение, 1981. – 287 с.
82. Лернер И.Я. Подготовка будущих учителей трудового обучения к
трудовому воспитанию школьников [Текст] // Педагогическое образование. – Вып. 2. – М.: Педагогика, 1990. – С. 238–242.
83. Лихолетов В.В. Системный анализ и проектирование систем управления: Учебное пособие [Текст] / Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2001. 
122 с.
84. Ляудис В.Я. Структура продуктивного учебного взаимодействия //
Психолого-педагогические проблемы взаимодействия учителя и учащихся [Текст] / Под ред. А.А. Бодалева, В.Я. Ляудис. – М.: МГУ,
1980. – С. 30–52.
85. Матюшкин А.М. Проблемные ситуации в мышлении и обучении
[Текст]. – М.: Педагогика, 1972. – 208 с.
86. Махмутов М.И. Проблемное обучение [Текст]. – М.: Педагогика,
1975. – 246 с.
87. Меерович М.И., Шрагина Л.И. Технология творческого мышления:
Практическое пособие [Текст]. – Мн.: Харвест, М.: АСТ, 2000. – 432 с.
88. Мелецинек А. Инженерная педагогика. Практика передачи технических знаний [Текст]. – М.: МАДИ (ТУ), 1998. – 189 с.
89. Методологические проблемы создания новой техники и технологии [Текст] / Под. ред. А.А. Чечулина. – Новосибирск: Наука. Сиб.
отд-ние, 1989. – 297 с
90. Митин Б.С., Мануйлов В.Ф. Инженерное образование на пороге
XXI века. – М., 1996.
91. Митчем К. Что такое философия техники? [Текст]. – М.: АспектПресс, 1995. – 149 с.
92. Мокрицкая Н.И. Формирование исследовательских умений у студентов технических специальностей при обучении общетехническим
дисциплинам: Дис. ... канд. пед. наук: 13.00.02. – Н. Новгород, 2006. –
219 с.
93. Мухина М.В. Развитие технического мышления у будущего учителя
технологии и предпринимательства средствами системы познавательных заданий: Дис. … канд. пед. наук. – Н. Новгород, 2003. – 210 с.
94. Немов Б.С. Психология [Текст]: Учеб. для студ. пед. вузов: В 3 кн. –
3-е изд. – М.: Гуманит. изд-й центр ВЛАДОС, 1999. – Кн. 3: Психодиагностика. Введение в научное психологическое исследование с элементами математической статистики. – 632 с.
95. Никандров Н.Д. Перспективы развития образования в России
[Текст] / Н.Д. Никандров. – СПб.: СПбГУП, 2005. – 24, [1] с. –
97
(Избранные лекции Университета / С.-Петерб. гуманитар. ун-т профсоюзов; вып. 26).
96. Никандров Н.Д. Россия: социализация и воспитание на рубеже тысячелетий [Текст] / Н.Д. Никандров. – М.: Пед. о-во России, 2000. – 303 с.
97. Никитина Е.Ю. Формирование готовности студентов педагогического вуза к научно-исследовательской деятельности средствами проблемного обучения: Дис. ... канд. пед. наук: 13.00.08; Новокузнецк,
2008. – С. 198 с. ил.
98. Нить в лабиринте [Текст] / Сост. А.Б. Селюцкий. – Петрозаводск:
Карелия, 1988. – 277 с.
99. Новиков А.М. Методология учебной деятельности [Текст]. – М.: Издательство «Эгвес», 2005. – 176 с.
100. Новиков А.М., Новиков Д.А. Методология [Текст]. – М.: СИНТЕГ,
2007. – 668 с.
101. Новиков А.М., Новиков Д.А. Образовательный проект / Методология практической образовательной деятельности [Текст]. – М.: Эгвес,
2004. – 394 с.
102. Новый Федеральный закон «Об образовании в Российской Федерации». № 273-ФЗ. Принят 21 декабря 2012 г. [Текст] – М.: Проспект,
2013. – 160 с.
103. Окомков О.П. Современные технологии обучения в вузе: их сущность, принципы проектирования, тенденции развития [Текст] //
Высшее образование в России. – 1994. – № 2, 7.
104. Ортега и Гассет Х. Избранные труды / Под ред. А.М. Руткевич. – М.:
Весь мир, 1997. – 701 с.,
105. Педагогическая наука и ее методология в контексте современности [Текст] / Под ред. В.В. Краевского, В.М. Полонского. – М., Педагогика, 2001. – 338 с.
106. Поддьяков А.Н. Исследовательское поведение: стратегии познания,
помощь, противодействие, конфликт [Текст]. – М.: Педагогика,
2000. – 266 с.
107. Подласый И.П. Педагогика: Учеб. для студ. высших пед. учеб. заведений [Текст]. – М.: Педагогика, 1996. – 632 с.
108. Половинкин А.И. Основы инженерного творчества [Текст]. – М.:
Высшая школа, 1988. – 189 с.
109. Поляков С.Д. Педагогическая инноватика: от идеи до практики
[Текст]. – М.: Центр Педагогический поиск, 2007. – 176 с.
110. Попов А.И. Решение творческих профессиональных задач: Учеб. пособие [Текст]. – Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2004. – 80 с.
111. Правила игры без правил [Текст] / Сост. А.Б. Селюцкий. –
Петрозаводск: Карелия, 1989. – 280 с.
112. Психологический словарь / Под ред. В.П. Зинченко, Б.Г. Мещерякова. – 2-е изд. – М.: Педагогика-Пресс, 1996.
98
113. Психология творчества: развитие творческого воображения и
фантазии в методологии ТРИЗ [Текст]: Учебное пособие / Под ред.
М.М. Зиновкиной. – М.: Институт ИНФО, 2003. – 409 с.
114. Ратнер Ф.Л. Дидактические концепции и современные тенденции
развития творческих способностей студентов в научной деятельности
за рубежом: Автореф. дис. ... д-ра пед. наук. – Казань, 1997. – 34 с.
115. Ромер П. Наука, экономический рост и общественная политика /
[Текст] / П. Ромер. – М.: Прогресс, 1996. – 336 с.
116. Российская педагогическая энциклопедия: В 2 т. / Редкол. В.В. Давыдов (гл.ред.) и др. [Текст]. – М.: Большая Российская энциклопедия,
1993. – Т. 1. – 608 с.
117. Рубин М.С. Этюды о законах техники [Текст]. – СПб., 2006.
118. Рубинштейн С.Л. Основы общей психологии [Текст]. – М.; СПб.:
ПИТЕР, 2000. – 712 с.
119. Савельев А.Я. Технологии обучения и их роль в реформе высшего
образования // Высшее образование в России. – 1994. – № 2.
120. Сазонова З.С., Чечеткина Н.В. Развитие инженерного мышления –
основа повышения качества образования: Учебное пособие [Текст]. –
М.: МАДИ (ГТУ), 2007. – 195 с.
121. Саламатов Ю.П. Как стать изобретателем: 50 часов творчества: кн.
для учителя [Текст]. – М.: Просвещение, 1990. – 240 с.
122. Селевко Г.К. Современные образовательные технологии: Учеб. пособие [Текст]. – М.: Народное образование, 1998. – 256 с.
123. Селюцкий А.Б., Слугин Г.И. Вдохновение по заказу. Уроки изобретательства [Текст]. – Петрозаводск: Карелия, 1977. – 190 с.
124. Сериков В.В. Личностный подход в образовании: концепция и технология [Текст]. – Волгоград, 1994. – 248с.
125. Сластенин В.А. Педагогические задачи и ситуации по теории и методике воспитания [Текст]. – М.: МГПИ, 1991. – 86 с.
126. Сластенин В.А., Подымова Л.С. Педагогика. Инновационная деятельность [Текст] / М.: Магистр, 1997. – 223 с.
127. Старовиков М.И. Формирование учебной исследовательской деятельности школьников в условиях информатизации процесса обучения (на материале курса физики): Автореф. дис. … док. пед. наук. –
Челябинск, 2007.
128. Талызина Н.Ф. Деятельностный подход к построению модели специалиста [Текст] // Вестник высшей школы. – 1986. – № 3. – С. 10–14.
129. Талызина Н.Ф. Методика составления обучающих программ
[Текст]. – М.: МГУ, 1980. – 47с.
130. Талызина Н.Ф. Управление процессом усвоения знаний [Текст]. –
М.: МГУ 1983.
131. Твисс Б. Прогнозирование для технологов и инженеров практическое
руководство для принятия лучших решений [Текст] / пер. с англ. под
99
ред. И.А. Коршунова. – Н. Новгород: Парсек-НН, 2000. – 256 с.
132. Толлингерова Д. Психология проектирования умственного развития
детей [Текст]. – Москва; Прага, 1994. – 48 с.
133. Толлингерова Д.А. Опережающее управление учебной деятельностью: Автореф. дис. … д-ра психол. наук. – М., 1981.
134. Уайтхед А. Избранные работы по философии [Текст]. – М.: Прогресс,
1990. – 624 с.
135. Файерабенд П. Избранные труды по методологии науки [Текст]. –
М.: Прогресс, 1986.
136. Философия Мартина Хайдеггера и современность [Текст]. – М.:
Наука, 1991. – 253 с.
137. Философские вопросы технического знания [Текст] / Под ред.
Н.Т. Абрамовой. – М.: Наука, 1984. – 296 с.
138. Фокин Ю.Г. Преподавание и воспитание в высшей школе: Методология, цели и содержание, творчество [Текст]. – М.: Издательский центр
«Академия», 2002. – 224 с.
139. Хэлпман Э. Загадка экономического роста [Текст]. – М.: Институт
экономической политики имени Е.Т. Гайдара, 2012. – 240 с.
140. Челтыбашев А.А. Технология материалов: Методические рекомендации [Текст]. – Мурманск: МГПУ, 2008. – 106 с.
141. Челтыбашев А.А. Методические рекомендации по выполнению лабораторных и контрольной работ по «Машиноведению (Детали машин и основы конструирования)» [Текст]. – Мурманск: МГПУ, 2008.
– 76 с.
142. Челтыбашев А.А. Модель обучения исследовательской деятельности
будущих учителей технологии и предпринимательства // Письма в
Эмиссия Оффлайн (The Emissia Offline Letters): электронный научный
журнал – Июль 2010, ART 1430 – СПб., 2010. – ISSN 1997 – 8588 –
URL: http//www.emissia.org/offline/2010/1430.htm – Гос. рег.
0421000031. – объем 0,4 п.л. – (дата обращения 10.07.2010)
143. Черноглазкин С.Ю. Творчество в учении и эффективность образования // Специалист. – 2004. – № 1.
144. Чешев В.В. Техническое знание как объект методологического анализа [Текст]. – Томск: Изд-во гос.Томского ун-та, 1981. – 194 с.
145. Шанс на приключение [Текст] / Сост. А.Б. Селюцкий. –
Петрозаводск: Карелия, 1991. – 304 с.
146. Шеменев Г.И. Философские аспекты исследования технических систем [Текст]. – М.: Знание, 1973. – 63 с.
147. Шильникова А.Е. Научные основы построения учебного плана для
подготовки рабочих широкого профиля [Текст] // Сб. научн. трудов.
Л.: ВНИИ профтехобразования, 1977.– Вып. 36. – С. 6–29.
148. Шубинский В.С. Педагогика творчества [Текст]. – М.: Просвещение,
1988. – 450 с.
100
149. Шухардин С.В. История науки и техники: Учеб. пособие [Текст] /
Под ред. А.А. Кузина. – М.: Наука, 1974. – 152 с.
150. Щедровицкий П.Г. Избранные труды [Текст]. – М.: Шк. культ. полит., 1995. – 800 с.
151. Щуров В.А. Новый технократизм: Феномен техники в контексте духовного производства: Монография [Текст]. – Н. Новгород: Издательство ННГУ, 1995. – 115 с.
152. Энгельмейер П.К. Технический итог XIX века [Текст]. – СПб.: Образование, 1898. – 115 с.,
153. Энгельмейер П.К. Философия техники [Текст]. – М.: Образование,
1912. – Вып. 1–4. – 141 с.
154. Эрроу К.Дж. Коллективный выбор и индивидуальные ценности
[Текст]. – М.: ГУ ВШЭ, 2004. – 204 с.
155. Янушкевич Ф. Технологии обучения в системе высшего образования
[Текст]. – М., 1984.
156. Demetriou A., Efklides A., Papadaki M., Papantoniou G., Economou
A. Structure and development of causal-experimental thought: From early
adolescence to youth // Developmental Psychology. 1993. Vol. 29. N 3.
P. 480–497.
157. Demetriou A., Efklides A., Platsidou M. The architecture and dynamics
of developing mind: experiential structuralism as a frame for unifying cognitive developmental theories / With commentary by R.L.Campbell //
Monographs of the society for research in child development. Serial
No. 234, Vol. 58, Nos. 5–6, 1993.
158. Etzkowitz H. & Leydesdorff L. A Triple Helix of university-industrygovernment relations: “Mode 2” and the Globalization of “National” Systems of Innovation. 2001.
159. Gibbons, M., Limoges, C., Nowotny, H., et al. The New Production of
Knowledge. London, 1994.
160. Kolb A. David. Experiential learning. Experience as the source of learning
and development. Prentice Hall, Inc., Englewood Cliffs, New Jersey 07632,
1984. 256 p.
161. Lucas R.E., Sargent Т.T. After Keynsian Macroeconomics. In: Rational
Expectations and Econometric Practice. L., 1991. P. 301.
162. http://www.festivalnauki.ru/stranica/15/istoriya-razvitiya-festivalyanauki.
163. http://www.abitu.ru/researcher/methodics/development/a_150wjf.html.
164. http://www.smolin.ru/odv/reference-source/pdf/Progr-2020_total.pdf –
распоряжение от 17.11.2008 г. N 1662-р «О Концепции модернизации
российского образования на период до 2010 года».
165. http://www.ksu.ru/infres/nikolaev/2002/referat.htm – Отчеты о научно-исследовательской работе «Разработка модели системы воспитания в высшем учебном заведении (на опыте Казанского Государст101
венного Университета)».
166. http://www.center-inno.ru/materials/library/04-4 – «Инновационное
развитие и инновационная культура», А. Николаев.
102
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1
Реализация процесса обучения исследовательской деятельности на
факультете художественного образования технологии и дизайна
Курс
Предмет
Техническое
творчество
I
Чем должны овладеть
Цель усвоения материала
Функциональностоимостный анализ
Овладение технологией поиска
технических задач
Системный анализ
Научиться анализировать
технические системы при
помощи системного оператора
Выполнение задания по анализу
технической системы
Изучить классификацию и
назначение методов и средств
научно-исследовательской
деятельности
Проверка знаний при помощи
контрольного среза в тестовой форме
Научиться разрабатывать,
планировать и выполнять
проекты
Оценивание готового результата
деятельности (проекта)
Законами развития
технических систем
Формирование системного
технического мышления
Выполнение задания по прогнозу развития
технической системы (с учетом законов
развития технических систем
Законами развития
технических систем
Формирование системного
технического мышления
Выполнение задания по прогнозу развития
технической системы (с учетом законов
развития технических систем
Овладеть методами
технического исследования
Выполнение лабораторных и практических
работ с самостоятельным выбором
методов исследования и средств
отображения полученных результатов
Средства и методы
86
научноТехнологический
практикум
II
III
Основы
конструкции
автомобиля
Детали машин и
основы
конструирования
исследовательской
Временной структурой
деятельности
деятельности
(проектированием)
Методами исследования
в технических науках
Контроль результата
Выполнение контрольной работы по
анализу технического объекта или
технологического процесса
103
IV
Теплотехника и
тепловые
машины.
Гидравлика,
гидромашины и
гидропривод
Законами развития
технических систем
Формирование системного
технического мышления
Выполнение задания по прогнозу
развития технической системы (с учетом
законов развития технических систем)
Методами исследования
в технических науках
Овладеть методами
технического исследования
Выполнение лабораторных и
практических работ с самостоятельным
выбором методов исследования и средств
отображения полученных результатов
Обучить умению анализировать
ход своей деятельности и
полученный результат
Выполнение курсового проекта с
анализом полученного в ходе курсового
проектирования результата
Планирование и организация
дипломного исследования
Текст выпускного квалификационного
исследования
Демонстрация умения
критически оценивать свою
деятельность и полученный
результат
Защита диплома
Рефлексией процесса
Технология
материалов
деятельности и
полученных результатов
Построение и
организация научноисследовательской
деятельности
V
Дипломное
проектирование
Рефлексия (самоанализ) процесса деятельности и полученных результатов
104
Приложение 2
СИСТЕМНЫЙ ОПЕРАТОР
Прошлое
надсистемы
надсистема
Будущее
надсистемы
Прошлое
системы
система
Будущее
системы
Прошлое
подсистемы
подсистема
Будущее
подсистемы
Освещение
Освещение
Освещение
Свеча
Лампа накаливания
Энергосберегающая
лампа
Фитиль
Нить
Газ
Плошка
Цоколь
Цоколь
Стеклянная колба
Тело свечи,
Стеклянная колба
105
ИЕРАРХИЯ СИСТЕМ
Верхний уровень надсистемы
Земля
Надсистема
Система
Техносфера
Земли
Технологическое
оборудование,
Люди,
Материалы и др.
Подсистема
Составные элементы
(узлы машин, органы людей
и др.)
Нижний
уровень
подсистемы
Элементарные
составляющие частицы
(молекулы, атомы)
Рис. 6
106
Приложение 3
Студентка Махова М. III курс ХОТиД
Расчетно-графическая работа № 1
Кинематический и силовой расчет привода. Выбор электродвигателя
Ход решения:
В ходе анализа кинематической схемы я установила, что привод состоит из двухступенчатого червячно-цилиндрического редуктора.
Предмет исследования: силовые характеристики привода.
Объект исследования: двухступенчатый редуктор.
Основное предположение: при помощи силового расчета можно
определить все основные кинематические характеристики привода.
Методы исследования: изучение литературы, моделирование технических процессов, анализ результатов.
Задачи исследования:
1. Произвести расчет распределения потоков мощности.
2. Определить основные кинематические характеристики привода.
3. Оформить алгоритм расчета.
Расчеты мы опустим как не представляющие интерес для нашего
диссертационного исследования. И перейдем к обоснованию выбора двигателя, алгоритму решения и анализу полученных результатов.
В результате произведенных расчетов нами был определен общий
КПД привода и получены необходимые данные для определения мощности электродвигателя. Полученная требуемая мощность N = 4,8 кВт. Мы
можем выбрать по мощности, необходимый нам двигатель из списка стандартных приведенных в справочниках и выбираем двигатель с запасом
мощности. Это двигатель мощностью N = 5,5 кВт. Но так как двигатели
данной мощности выпускаются с различными частотами вращения:
n = 750, 1000, 1500, 3000 об/мин. Выбор будем делать таким образом, чтобы получить минимальное передаточное число из допустимых, поэтому в
качестве двигателя будем использовать 132М8/712 с частотой вращения
n =750 об/мин.
107
Начало
расчета
Исходные
данные
Определение
КПД
привода
Определение
выходной
мощности
Выбрать марку и
тип
электродвигателя
Определение общего
передаточного числа
привода
Расчет силовых
характеристик привода
Разбивка передаточного
числа по ступеням
Мощность N, частота вращения n,
угловая скорость ω, крутящие
моменты T
Конец расчета
Рис. 7
В результате проведенного исследования кинематической схемы,
мною было установлено, что на размеры передачи зависят величины передаваемых крутящих моментов.
Студентка Довгань А. III курс ХОТиД
Расчетно-графическая работа № 4
Проверочный расчет валов
Ход решения:
В ходе анализа эскизной компоновки были составлены расчетные
схемы валов, для расчета валов на прочность.
Предмет исследования: прочность валов.
Объект исследования: валы редуктора.
Основное предположение: при помощи расчета валов на прочность
можно определить эффективность созданной в ходе эскизного проектирования конструкции.
Методы исследования: анализ, счет, моделирование.
Задачи исследования:
1. Составление алгоритма расчета.
2. Определение предельно допустимых крутящих и изгибающих моментов.
108
3. Определение запаса прочности.
4. Оптимизация конструкции вала.
Расчеты мы опустим как не представляющие интерес, а рассмотрим
ход рассуждений и алгоритм расчета.
В результате анализа схемы нагружения и расчетов запаса прочности
нами были определены минимально допустимые размеры каждой ступени
проектируемых валов. В результате нами было установлено, что ступени
на 1 валу можно сделать меньшего диаметра, т.к. запас прочности это позволяет. Уменьшение диаметра ступеней приводит к уменьшению материалоемкости. При этом в ходе оптимизации конструкции нами была
предложена конструкция вала имеющего всего две ступени, что позволяет
упростить процесс его изготовления. Полученные решения позволили повысить технологичность конструкции.
Начало расчета
Эскизная компоновка привода
Исходные данные
Построение схемы
нагружения
Расчет внутренних
напряжений
Расчет крутящих
моментов
Определение запаса прочности
для каждой ступени
Проверка опасных сечений
Если условие прочности
выполняется, то
Если условие прочности не
выполняется, то
Оптимизация конструкции
вала
Конец расчета
Рис. 8
109
В результате проведенного исследования были определены запасы
прочности для каждого из валов. Найдены пути повышения технологичности конструкции изделия. Однако в ходе проведенного исследования были
обнаружены недостатки расчетов выполненных на предыдущей стадии,
т.к. формула для определения минимального диаметра вала исходя из величины крутящего момента дает при проектировочном расчете слишком
большую погрешность.
110
Приложение 4
Контрольная работа по блоку дисциплин «Машиноведение» раздел
«Теплотехника и тепловые машины» для студентов IV курса
специальности «Технология и предпринимательство»
Задача 1
При расчете действительного рабочего цикла восьмицилиндрового
четырехтактного дизельного двигателя с заданной эффективной мощностью Ne = 150 кВт, при частоте вращения коленчатого вала
n = 1700 мин – 1 получены следующие значения параметров цикла:
− действительное среднее индикаторное давление Рi = 1,06 МПа;
− индикаторный кпд цикла ηi = 0,432;
− среднее давление потерь на трение Рr = 0,18 МПа.
Определите условия необходимые для получения максимальной
эффективной мощности проектируемого двигателя (Ne расч), основные
размеры (диаметр цилиндра D и ход поршня S при отношении S/D = 1,05) и
часовой расход топлива (Gr) при его низшей теплотворной способности
Qн = 42,79 МДж/кг. Какие факторы могут повлиять на эффективную мощность двигателя? Как увеличить кпд, и к каким экономическим последствиям это приведет?
Задача 2
Дано топливо в пересчете на рабочую массу:
Ср = 85 %; Нр = 14 %; Sр = 0,4 %; Ор = 0,4 %; Wр = 0,2 %.
Определить
1. Теплоту сгорания топлива.
2. Теоретически необходимое количество воздуха для полного сгорания данного топлива.
3. К каким экологическим последствиям приводит неполное сгорание топлива?
4. Какими конструкторскими и технологическими способами можно
увеличить КПД?
Задача 3
Проведите исследование возможных источников тепловых потерь в
своей квартире и сделайте расчет величины теплопотерь. Внесите предложения по снижению теплопотерь в жилом помещении. Каждое предложение обоснуйте. Определите экономию от каждого внесенного предложения.
Задача 4
Котел ДКВР 6,5–13 сжигает природный газ. Температура газов за
котлом 280°С, расчетный КПД 91%. Температура питательной воды – 100°С.
Произвести исследование возможностей повышения экономической
эффективности данной установки. Каждое предложение обосновать.
Определить, какую экономию топлива в натуральном и стоимостном
выражении можно получить в течение года, если котел будет работать в
номинальном режиме. Цена топлива – 500 р. / тыс. м3.
111
Приложение 5
Анкета по выявлению готовности
к научно-исследовательской деятельности
1.
2.
3.
4.
Для студентов
Хотели ли бы Вы заниматься исследовательской деятельностью?
Знаете ли Вы как правильно провести исследование?
Участвовали ли Вы в конференциях проводимых на факультете?
Есть ли среди преподавателей те с кем бы Вы хотели бы заниматься исследовательской деятельностью?
Анкета мотивов участия
в научно-исследовательской деятельности
Мотивы учебной деятельности
1. Стремление через учение утвердиться в обществе, получить хорошую
должность.
2. Осознание общей пользы учения.
3. Стремление к познанию нового.
4. Желание порадовать родителей.
5. Осознание необходимости изучения отдельных предметов для будущей
профессиональной деятельности.
6. Стремление получить хорошую оценку:
6.1. для личного самоутверждения.
6.2. для повышения авторитета среди сокурсников.
6.3. во избежание наказания со стороны родителей.
6.4. во избежание лишения стипендии.
6.5. во избежание критики со стороны родителей и друзей.
Мотивы участия в исследовательской деятельности
1. Важность исследовательской работы для будущей профессиональной
деятельности.
2. Возможность получения более полного и разностороннего высшего образования.
3. Возможность реализоваться в дальнейшей творческой деятельности,
связанной с разработкой новых технических объектов.
4. Интерес к техническим дисциплинам, возможность углубить знания в
этой области и применить их на практике.
5. Возможность изучения различных новых технических объектов, технологий.
6. Участвую только потому, что это позволяет получить более высокую
отметку по техническим дисциплинам.
7. Интересные лабораторные занятия.
8. Участие в исследовательской деятельности не привлекает.
112
Причины мешающие участвовать в исследовательской деятельности
в технических дисциплинах
Субъективные причины:
1. Личная неорганизованность.
2. Необходимость совмещать учёбу с работой.
3. Низкий уровень довузовской подготовки.
4. Разочарованность в специальности.
5. Нет способностей по предмету.
6. Нет силы воли, усидчивости.
7. Отсутствие интереса к научно-исследовательской деятельности.
8. Отсутствие интереса к технике.
Объективные причины:
1. Чрезмерный объём учебной нагрузки.
2. Неудачное расписание.
3. Неинтересное содержание учебной дисциплины.
4. Повышенная сложность технических дисциплин.
5. Недостаточное обеспеченность научно-исследовательской деятельности
необходимым оборудованием.
6. Устаревшее лабораторное оборудование.
Анкета уровня мотивации участия в исследовательской
деятельности
01 – уверенно «нет»
02 – больше «нет», чем «да»
03 – не уверен, не знаю
04 – больше «да», чем «нет»
05 – уверенно «да»
Шкалирование производится самими студентами в следующей карточке:
Факультет ___________ группа ________ специальность __________
1 2 3 4 5 6 7 8 9 Итого
10 11 12 13 14 15 16 17 18 Итого
Поскольку мотивация личности складывается из волевой и эмоциональной сфер, то вопросы как бы разделены на две части. Половина вопросов (12) предполагает выявить уровень сознательного отношения к научноисследовательской деятельности, а вторая половина вопросов (8) направлена на выявление эмоционального восприятия научно-исследовательской
деятельности. Высокий уровень мотивации при общем количестве баллов
более 47, средний уровень мотивации от 25 до 47 баллов и низкий уровень
мотивации при количестве баллов менее 25.
113
Приложение 6
Тест на техническое мышление
1.
2.
в минуту?
3.
нуться на холме?
4.
5.
Какой аэроплан поворачивает направо?
Какая шестеренка совершает больше оборотов
Какая тележка имеет больше шансов перевер-
Какие колеса давят на рельсы больше?
Какая лестница безопаснее, когда на нее залезешь?
6.
Какое пятно на колесе движется быстрее?
7.
Какая лестница займет в комнате меньше места?
114
8.
Какой человек может поднять больший груз?
9.
Если два человека толкают ядро в указанных направлениях, в каком оно скорее всего покатится?
10.
лого материала?
11.
12.
13.
14.
Какой из этих предметов сделан из более тяже-
Какой человек тащит больший груз?
Какая стена лучше сохраняет тепло зимой?
Какую лошадь труднее держать?
Какой человек должен тянуть сильнее?
115
15.
Если маленькое колесо вращается в указанном направлении, в каком направлении будет вращаться большое колесо?
16.
рее?
17.
вращаться колесо Х?
18.
кой?
19.
нии, что и ведущее?
Какой из этих килограммов льда растает быст-
В какую сторону будет
Какая веревка находится под большей нагруз-
Какое колесо вращается в том же направле-
116
20.
Если два мальчика имеют одинаковый вес, какой из них сможет уравновесить более тяжелого мальчика если он находится на другом конце качелей?
21.
Если верхнее колесо движется в указанном направлении, в каком направлении движется другое колесо?
22.
В каком положении деревянное колесо будет устойчивее? Если в обоих, то подчеркните С.
23.
Человек услышит звук пушечного выстрела:
А – перед тем как он увидит вспышку.
В – после того как он увидит вспышку.
24.
Как движется висящий груз, когда верхнее колесо
с вырезом вращается в направлении, указанном стрелкой?
А. Рывками вниз; В. Равномерно вверх; С. Равномерно вниз?
25.
вернуть?
Какое из этих сплошных тел сложнее пере117
26.
выше?
27.
больший груз?
28.
вании?
Какую сторону дороги нужно выстроить
С помощью какого ворота можно поднять
Какую сковородку легче держать при нагре-
29.
Которое из обозначенных колёс вращается в том
же направлёнии, что и колесо Х? Если оба, то подчеркните С.
30.
Какая цепь выдержит большую нагрузку на полку?
31.
Какое колесо будет двигаться дольше после прекращения действия силы?
118
32.
Какая картинка показывает траекторию падения
бомбы из движущегося самолета при отсутствии ветра?
33.
Если камень и цистерна на рис. 1 вместе имеют вес 100 кг, сколько они будут весить на рис. 2?
А. столько же как на рис. 1; В. больше чем на рис. 1; С. меньше чем на рис. 1.
34.
Если через стекло свет движется с меньшей скоростью,
чем в воздухе, которая из линз увеличивает размеры предметов?
35.
Если человек поднимает камень рычагом, в каком месте рычаг скорее всего переломится?
36.
Этот поворотный механизм можно использовать для разворота трубы в каком направлении?
119
37.
В каком случае будет потребляться больший ток –
при горении двух ламп, имеющих мощности по 30 ватт каждая, или одной,
имеющей мощность 60 ватт.
38.
Какой конец игрушечной лошади будет сопротивляться больше, если ее катить по полу?
39.
Какой из рисунков правилен?
Если оба верны, подчеркните С.
40.
Маховик и тормоз изготовлены из одинакового
материала. Что из них изнашивается быстрее?
41.
Которая из рукояток, находящихся под напряжением пружины, удерживается в положении, изображенном на рисунке?
Если же они обе не сохранят своего начального изображения, то подчеркните С.
120
42.
Если путь расположен горизонтально по отношению к земле, на какой из рельсов большая нагрузка при повороте поезда?
43.
Какой крючок удерживает больший груз? Если одинаковый, то подчеркните С.
44.
ше света?
У какого мальчика на книгу падает боль-
45.
Какая, скала больше нагревается на солнце?
46.
На какой тележке можно везти больший груз?
47.
Вершина колеса Х будет двигаться:
А – непрерывно направо; В – непрерывно налево; С – толчками налево.
48.
По какому проводу течет больший ток?
121
49.
50.
шую осадку?
Какая цистерна опустеет быстрее?
В каком месте лодка будет иметь боль-
51.
В какой точке лучше закрепить веревку, чтобы
можно было тащить лодку, идя по берегу?
52.
Что весит больше?
53.
Когда маленькое колесо вращается, большое колесо
будет:
А – поворачиваться в направлении А; В – поворачиваться в направлении
В; С – двигаться попеременно в обоих направлениях.
54.
Какая стрелка показывает путь движения
воздуха у пола, когда радиатор включен?
122
55.
Какая бутылка весит больше?
56.
В какой точке мяч летит быстрее? Если его скорость
в обеих точках одинакова, то подчеркните С.
57.
Эти тела изготовлены из одного и того
же материала. Какое из них весит меньше? Если же они: равны по весу то
подчеркните С.
58.
Когда маленькое колесо вращается в направлении,
указанном стрелкой, то как вращается большое колесо? А – влево, В –
вправо, С – то в одну сторону, то в другую.
59.
Какая пушка выстрелит дальше?
60.
. Какой из тракторов должен ехать дальше, чтобы баржа достигла берега? Если одинаково, то подчеркните С.
123
Введение
Требования профессионального отбора и задачи консультирования
стимулировали развитие тестов для измерения технических способностей.
Широкое распространение получил тест Беннетта на понимание техники. Используемые в этом тесте короткие вопросы по картинкам требуют
для ответа на них понимание технических принципов, применяемых в разнообразных обыденных ситуациях. Тест широко используют как в военных, так и гражданских сферах деятельности. В современном варианте он
применяется в 2-х эквивалентных формах -S и Т. В зависимости от трудности заданий эти формы пригодны для использования в таких группах, как
учащиеся старших классов; поступающие на работу и работающие на промышленных предприятиях и в технических мастерских; поступающие в
высшие и средние технические учебные заведения.
Процентильные нормы получены для нескольких категорий испытуемых, что позволяет пользующимся тестом выбрать для сравнения процентили той группы, которая больше всего подходят по образовательному
уровню, специализации или типу работы.
Коэффициент надежности определенный разделением каждой формы теста на четные и нечетные задания, колеблется для разных групп от
0,81 до 0,93.
Что касается валидности, то обнаружено около 30 корреляций с критериями успешности обучения по техническим специальностям и выполнения заданий по работе. Коэффициенты валидности колеблются от 0,3 до
0,6.
Во время второй мировой войны этот тест считался одним из лучших
предикторов успешности деятельности летчиков
Его валидность в этом случае, по-видимому, есть результат главным
образом действия факторов технической осведомленности и пространственного воображения совместным вкладом которых объясняется около
60% дисперсии показателей теста
Существует более трудная форма СС, лучше различающая более высокие уровни способностей.
Тест механической понятливости адаптирован В.П. Захаровым.
Методика применяется с целью определения технических способностей, как, у подростков с 12 лет, так и у взрослых испытуемых Возможно
использование теста с целью профотбора специалистов на технические
специальности, про учащихся старших классов и профориентации профессиональной деятельности взрослых.
124
Процедура исследования
Стимульный материал состоит из 60-ти картинок, изображающих
технические задачи. Перед самостоятельным решением задач экспериментатор разбирает 2 примера
Время проведения теста не ограничивается, но экспериментатор должен следить за тем, чтобы время решения задач не превышало 25–30 минут.
Инструкция
Вам предлагаются различные задания в виде картинок и вопрос к
ним.
Прочтите внимательно, сам ВОПРОС, посмотрите на какую и зачеркните букву, соответствующую правильному ответу.
варианты ответов А, В и С. На картинках, где отсутствует Вариант
ответа «С», под этой буквой на ответном бланка подразумевается отсутствие правильного ответа в предлагаемых вариантах А и В.
Пример:
В задаче Х имеется 2 комнаты и спрашивается:
«В какой комнате лучше звучит эхо?»
Так как в комнате А нет ни ковров, ни занавесок, эхо в ней звучит
лучше, поэтому правильный ответ под буквой «Х».
Значит, в ответном бланке следовало бы зачеркнуть букву «А».
Какая комната больше приспособлена для распространения ЭХО?
125
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
А
А
А
В
В
В
А
В
А
В
В
А
А
А
А
А
А
А
А
А
А
В
В
В
В
В
В
В
В
В
С
С
С
С
С
С
С
С
С
С
С
С
С
С
С
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
А
А
В
В
А
В
А
А
В
В
А
В
А
А
В
В
А
А
В
В
А
В
А
А
В
В
В
В
А
А
Ключи
С
31
С
32
С
33
С
34
С
35
С
36
С
37
С
38
С
39
С
40
С
41
С
42
С
43
С 44
С
45
А
В
А
А
А
А
А
В
В
В
В
В
В
А
А
А
В
В
В
А
В
А
В
А
А
В
В
А
В
А
С
С
С
С
С
С
С
С
С
С
С
С
С
С
С
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
А
А
А
А
В
С
В
С
В
С
С
А
А
В
В
В
А
В
А
А
А
А
А
В
В
В
В
В
В
В
В
А
А
А
С
С
С
С
С
С
С
С
С
С
С
ИНТЕРПРЕТАЦИЯ
Юноши
Девушки
Очень высокий
уровень
развития
технических
способностей
Больше 47
Больше 34
Высокий
уровень
Средний
уровень
Низкий
уровень
Очень
низкий
уровень
38–47
28–34
33–38
23–27
27–32
18–22
Меньше 27
Меньше 18
Бланк ответов
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
126
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
Приложение 7
Примеры проблемных задач и исследовательских заданий
Вам необходимо затянуть болтовое соединение с силой в 10 кН, но у
вас нет динамометрического ключа, как Вы обеспечите необходимое
усилие? При необходимости запросите дополнительные данные. Запишите ход решения поставленной задачи в виде алгоритма.
2. Для фиксации крышки подшипника использовалось 6 болтов, но технологи предлагают уменьшить их количество до 4, обосновывая свое
предложение экономическим фактором. Какое решение примете Вы
как конструктор и почему? При необходимости запросите дополнительные данные. Ответ обоснуйте.
3. Поступила партия сопрягаемых между собой деталей. Известно, что
все они обеспечивают более вероятный натяг чем зазор и все могут в
определенном сочетании обеспечивать соединение с натягом. Вам необходимо выявить все пары, как быть?
4. Сравните экспериментальное и рекомендуемое для расчетов значения
коэффициентов трения в паре «бронза-сталь». В случае несовпадения
результатов объясните причины расхождения.
5. Произошла поломка закрытой косозубой передачи работающей в тяжелом режиме. Вам доставили на экспертизу зубчатые колеса. Как Вы
будете вести анализ аварии. Какие предложения есть у Вас по предотвращению подобных аварий. Свои действия описать в виде алгоритма.
6. По техническим условиям зубья передачи необходимо закалить до
твердости 330 НВ, однако имеется возможность закалки только до
270 НВ. Почему это возможно? Разрешите ли Вы, как конструктор,
изготавливать колеса с такой твердостью. Ответ обоснуйте.
7. Вам необходимо определить величину бокового зазора в конической
передаче. Как вы это сделаете? Опишите свои действия в виде алгоритма.
8. Вам необходимо произвести регулировку конической передачи. Опишите свои действия в виде алгоритма?
9. Почему при конструировании конических передач вал–шестерня устанавливается консольно на двух подшипниках. Обоснуйте аргументировано свой ответ.
10. Вам необходимо увеличить крутящий момент на выходе, однако геометрические размеры червячного редуктора не должны измениться.
Опишите порядок своих действий по решению этой проблемы в виде
алгоритма. Все необходимые данные запросите.
11. При эксплуатации червячного редуктора ему необходимо дополнительное охлаждение. Однако подвести воду для охлаждения технически невозможно. Увеличение оребренности редуктора невозможно по
1.
127
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
конструктивным соображениям. Предложите пути решения этой проблемы. Ход решения запишите в виде алгоритма.
С какой целью проводят регулирование подшипников и зацепления?
Изложите последовательность регулирования в виде алгоритма.
Почему используют смещение при изготовлении зубчатых передач?
Как определить наличие смещения при отсутствии конструкторскотехнологической документации? Ответ обоснуйте.
При работе клиноременной передачи, через некоторое время стал проскальзывать ремень. Проанализируйте имеющуюся проблему? Предложите пути решения данной проблемы. При необходимости запросите дополнительные данные. Решение проблемы запишите в виде алгоритма.
В процессе работы клиноременной передачи периодически происходит сход ремня. Какие причины могут быть у этого отказа? Проведите
анализ проблемы и его ход запишите в виде алгоритма.
В процессе эксплуатации ременных передач периодически происходит
разрыв ремня. Сделайте анализ причин возникновения данной неисправности? Свои действия запишите в виде алгоритма.
Вам принесли звездочку цепной передачи, у которой произошло подрезание зубьев. Сделайте анализ причин возникновения данной неисправности. Предложите способ устранения неисправности. Свои действия запишите в виде алгоритма.
В сконструированной по Вашим расчетам передаче происходит быстрый износ шарниров цепи. Почему это происходит? Сделайте анализ
причины. В случае необходимости запросите дополнительную информацию о работе передачи.
В процессе эксплуатации происходит сильный износ сопрягаемых поверхностей в передаче винт–гайка. Предложите пути решения данной
проблемы. Свои рассуждения запишите в виде алгоритма.
Почему при увеличении длины гайки в передаче винт–гайка, можно
уменьшать диаметр винта? Ответ обоснуйте. Свои рассуждения запишите в виде алгоритма.
Имеется вал заданной конструкции (рис. 9).
Рис. 9
128
Необходимо теоретически доказать использование технологически
оправданных концентраторов напряжений и место их расположения.
Предложить альтернативные решения способствующие уменьшению
концентрации напряжений в валу. Ход альтернативных решений запишите в виде алгоритма.
22. Для представленных на рис. 10 валов предложите пути уменьшения
их металлоемкости. Для решения задачи при необходимости запросите дополнительные данные. Ход рассуждений запишите в виде алгоритма.
Рис. 10
23. Для изученных валов предложите пути повышения их технологичности. При необходимости запросите дополнительные данные. Ответ запишите в виде блок-схемы.
24. Почему радиальный подшипник не может воспринимать осевую нагрузку? Ответ обоснуйте и запишите в виде блок-схемы.
25. Запишите расчет грузоподъемности сферических подшипников в виде
алгоритма?
26. Какие основные факторы приводят к выходу из строя роликовых подшипников качения? Предложите пути решения этой проблемы.
27. В ходе эксплуатации тяжелонагруженного 2-х цилиндрического редуктора происходит ускоренный износ подшипников выходной ступени. Проведите анализ и определите причину повышенного износа
подшипников. Как бы вы решили эту проблему. Ход анализа и решения проблемы запишите в виде алгоритма. При необходимости запросите дополнительные данные.
28. При эксплуатации опоры с подшипником скольжения температура
подпятника, отражаемая на температурном мосту вдруг начала резко
расти? Сделайте анализ причины этого явления. Ход анализа запиши-
129
29.
30.
31.
32.
33.
34.
35.
36.
37.
38.
те в виде блок-схемы. При необходимости запросите дополнительные
данные.
Стоимость вкладышей подшипников скольжения достаточно высока.
Предложите путь снижения затрат на эксплуатацию подобных подшипников. Ход решения задачи запишите в виде алгоритма.
По условиям эксплуатации необходимо повысить нагрузочную способность подшипника скольжения, не изменяя его размеров? Решите
поставленную задачу. Запишите ход решения в виде алгоритма. При
необходимости запросите дополнительные данные.
Проведите исследование, для чего нужна муфте демпфирующая способность. Ход исследования запишите.
В процессе эксплуатации тороидальной муфты выявлен недостаток –
неудобно заменять упругий элемент. Проанализируйте причину проблемы и предложите решение. Ход анализа и решения запишите в виде алгоритма.
В исследуемой упругой втулочно-пальцевой муфте предлагается заменить резиновые кольца кожаными. Определите необходимые для
решения этой проблемы данные. Обоснуйте необходимость такой замены.
При эксплуатации резьбового соединения часто происходит под действием нагрузки самоотвинчивание. Установите причину этого явления. Предложите и обоснуйте пути решения этой проблемы. Ход решения запишите в виде алгоритма.
Почему отличаются профили резьбы у винта передачи винт–гайка и
крепежного винта. Ответ обоснуйте в виде блок-схемы.
При эксплуатации щековой дробилки был выявлен следующий дефект. Очень быстро срезаются футеровочные болты, после чего возможен сход футеровки и выход дробилки из строя. Поэтому дробилку
приходится останавливать на внеплановые ремонты. Проведите анализ причин дефекта и предложите пути решения проблемы. Ход анализа и решения запишите в виде алгоритма. При необходимости запросите дополнительные данные.
В процессе эксплуатации червячного редуктора произошел срез
шпонки на входном валу редуктора. Проведите анализ причин возникновения неисправности. Предложите способ решения проблемы.
Ход анализа и решения запишите в виде алгоритма. При необходимости запросите дополнительные данные.
В ходе проектировочного расчета Вами было установлено, что шпонка
будет сминаться. Однако технологически вы не можете заменить ее
шлицевым соединением. Проанализируйте проблему и предложите ее
решение. Анализ и ход решения проблемы запишите в виде алгоритма.
130
39. В ходе проверочного расчета вала было установлено, что опасное сечение проходящее через шпоночный паз при нагружении подвергнется разрушению. Проанализируйте проблему и найдите решение. Ход
анализа и решения проблемы запишите в виде алгоритма. При необходимости запросите дополнительные данные.
40. При конструировании была предусмотрена термообработка шлицов до
НВ 300, однако технолог с цель сокращения времени на изготовление
предложил этого не делать. Допустимо ли такое изменение конструкции. Ответ обоснуйте. Ход анализа проблемы запишите в виде алгоритма.
41. При изготовлении вала было принято решение заменить эвольвентное
шлицевое соединение на прямобочное. Допустима ли такая замена.
Ответ обоснуйте и запишите ход решения в виде алгоритма. При необходимости запросите дополнительные данные.
42. Проведите анализ возможностей использования сварного соединения
вместо заклепочного. Ход анализа запишите в виде блок-схемы.
43. Проведите анализ возможностей замены заклепочного соединения на
болтовое. Ход анализа запишите в виде блок-схемы.
44. Медный шар d = 100 мм весит в воздухе 45,7 H, а при погружении в
жидкость 40,6 H. Определить плотность жидкости. Исследовать условия плавания медного шара. На какой глубине в данной жидкости, полый медный шар будет расплющен? Что для этого необходимо?
45. При гидравлическом испытании системы объединенного внутреннего
противопожарного водоснабжения допускается падение давления в
течение 10 мин. на Δp = 4,97104 Па. Определить допустимую утечку
ΔW при испытании системы вместимостью W = 80 м3. Какие причины
возникновения утечек? Возможно ли предотвратить утечки?
Коэффициент объемного сжатия βw= 5*10-10 Па-1.
46. Идеальная жидкость относительной плотностью δ= 0,8 перетекает через систему трех трубопроводов с диаметрами d1=50мм, d2=70мм,
d3= 40мм под постоянным напором Н = 16м. Значение наполнения
трубопровода неизвестно. Определить расход жидкости Q. Ход решения запишите в виде алгоритма.
Рис. 11
131
47. В закрытом трубопроводе движется поток неизвестной жидкости. Необходимо определить направление движения потока, при условии сохранения целостности трубопровода. Ответ обоснуйте. Ход решения
запишите в виде алгоритма. При необходимости запросите дополнительные данные.
48. На поршень двигателя ВАЗ 2115, опирается цилиндрический сосуд без
днища, заполненный водой. Определите величины давления p1 и p2,
если вес сосуда G= 103 Н; ρв = 1 т/м3, высота столба жидкости
h = 0,8M; диаметр сосуда D = 0,08 М. Сможет ли своим весом данный
цилиндр провернуть коленчатый вал двигателя при условии, что поршень находится в верхней мертвой точке? Какой путь пройдет поршень в этом случае? Что произойдет если мы заменим воду на глицерин? Ответ обоснуйте. Ход решения запишите в виде алгоритма. При
необходимости запросите дополнительные данные.
49. Определите количество теплоты затрачиваемое электрическим чайником мощностью 750 вт для нагревания 3 л воды. Определите величину
теплопотерь через стенки чайника, если чайник сделан из пластмассы,
из металла. Исследуйте все возможные источники теплопотерь в чайнике. Предложите пути повышения энергоэффективности чайника.
Ответ обоснуйте. Ход решения запишите в виде алгоритма. При необходимости запросите дополнительные данные.
50. Определить теоретическую скорость адиабатического истечения и массовый расход воздуха из сужающегося площадью выходного сечения
f1 = 200 см2, если абсолютное давление перед соплом P1 = 1000 МПа, а
давление среды в которую вытекает воздух P2 =100 МПа. Температура
воздуха перед соплом t=47°C. Скоростью воздуха на входе в сопло и
потерями на трение пренебречь. Будет ли полное расширение в сопле,
если при прочих равных условиях давление за соплом понизится до
400 кПа? Как при этом изменится расход и скорость истечения воздуха? Каким образом при имеющихся условиях можно достичь максимальной скорости истечения воздуха? Ответ обоснуйте. Ход решения
запишите в виде алгоритма. При необходимости запросите дополнительные данные.
132
Челтыбашев Александр Анатольевич
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ПОДГОТОВКА СТУДЕНТОВ
(НА ПРИМЕРЕ ОБЩЕТЕХНИЧЕСКИХ ДИСЦИПЛИН)
Подписано в печать 18.06.2013 г. Формат 60×90/16.
Усл. печ. л. 7,2. Тираж 100 экз.
Отпечатано в редакционно-издательском отделе (РИО) МГГУ.
Мурманский государственный гуманитарный университет.
183720, г. Мурманск, ул. Капитана Егорова, 15.
133
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
32
Размер файла
2 958 Кб
Теги
исследовательская, челтыбашеваа, подготовки, студентов
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа