close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

170.Проблемы качества подготовки специалистов Тезисы докладов научно-методической конференции физического факультета Ярославского государственного университета 18 мая 2005 года

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Проблемы качества
подготовки специалистов
Тезисы докладов
научно-методической конференции
физического факультета
Ярославского государственного университета
18 мая 2005 года
Ярославль 2005
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
УДК 53:372.8
ББК Ч 481я43
П 78
Оргкомитет конференции:
Председатель В.С. Кузнецов
Члены оргкомитета: Л.Н. Казаков
И.А. Кузнецова
В.А. Папорков
В.А. Тимофеев
Проблемы качества подготовки специалистов : Тезисы
докладов научно-методической конференции физического
П 78 факультета Ярославского государственного университета
18 мая 2005 года / Отв. за вып. В.С. Кузнецов; Яросл. гос.
ун-т. – Ярославль: ЯрГУ, 2005. – 39 с.
ISBN 5-8397-0402-4
Содержатся тезисы докладов научно-методической конференции физического факультета Ярославского госуниверситета им. П.Г.Демидова. Основное внимание уделено вопросам повышения качества образования студентов на факультете, возможности управления процессами обучения.
УДК 53:372.8
ББК Ч 481я43
 Ярославский
государственный
университет, 2005
ISBN 5-8397-0402-4
2
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
О различных типах задач
на практических занятиях по физике
В.П. Алексеев, М.В. Кириков, Е.В. Рыбникова
Решение задач на практических занятиях существенно дополняет лекционный материал по физике. В процессе анализа и решения
задач студенты расширяют и углубляют знания, полученные из
лекционного курса и учебников, учатся глубже понимать основные
физические законы и формулы, разбираться в их особенностях, границах применения, приобретают умение применять общие закономерности к конкретным случаям. В ходе решения задач вырабатываются навыки вычисления, работы со справочной и дополнительной литературой, таблицами. Решение задач не только способствует
закреплению знаний и пониманию изучаемых физических законов,
но и формирует стиль умственной деятельности.
На практических занятиях в соответствии с поставленными целями учебного процесса используются различные типы задач: задачи-упражнения, задачи для демонстрации практического применения тех или иных законов, задачи для закрепления и контроля знаний, познавательные задачи. Задачи-упражнения помогают студентам приобрести твердые навыки расчета и вычисления. Задачи для
закрепления и контроля знаний и задачи-упражнения рассчитаны на
использование готовых знаний, полученных из лекций, книг, непосредственно от преподавателя. Решение таких задач опирается в основном на память и внимание. Например, при решении задачиупражнения на количественный расчет мощности излучения абсолютно черного тела студенты повторяют формулу для расчета энергетической светимости, вспоминают постоянную Стефана – Больцмана. Однако такие расчетные задачи только укрепляют знания физического закона и не являются стимулами для умственной
деятельности студента. Для решения задач расчетного характера
достаточно составить систему уравнений, а дальше все сводится к
математическим действиям.
3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Задачи, которые в первую очередь заставляют студентов устанавливать новые неизвестные ранее связи между знакомыми физическими характеристиками, являются познавательными. Отличие
познавательных от других видов задач состоит в том, что в процессе
их решения обучающийся приобретает новые знания. Примером познавательной задачи может служить задача по определению степени
поляризации световой волны, падающей под углом Брюстера на
стопу из стеклянных пластинок – стопу Столетова (предполагается,
что в лекциях о стопе Столетова не упоминается). Решая эту задачу,
студент убеждается в том, что при каждом отражении световая волна поляризуется; при этом он подсчитывает интенсивность поляризованного света, знакомится с новыми свойствами и новыми связями уже известных ему физических величин.
В процессе обучения необходимо использовать как задачиупражнения, так и познавательные задачи. Поэтому на практических занятиях можно со студентами решать задачи различного типа
и уровня с учетом их индивидуальных способностей.
Анализ программ и содержания дисциплин
по электронике направления
550400 Телекоммунникации на соответствие
государственному образовательному стандарту (ГОС)
К.С. Артемов, Н.Л. Солдатова
В соответствии с ГОС направления в цикле общепрофессиональных дисциплин прописаны три дисциплины: "Физические основы электроники", "Электроника" и "Основы схемотехники". Примерным учебным планом определена последовательность их изучения и распределение по семестрам. Учебно-методическое объединение (УМО) по направлению "Телекоммуникации" разработало
примерные программы этих дисциплин. При разработке учебного
плана на весь срок обучения на кафедре радиофизики, которая ведет
эти предметы, было решено следовать рекомендациям УМО по последовательности и времени изучения дисциплин по электронике.
4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Однако при подробном изучении примерных программ дисциплин
выяснилось следующее.
Во-первых, методически не оправдано разделение физических
основ работы электронных приборов от самих приборов.
Во-вторых, прослеживается дублирование одних и тех же вопросов в программах разных дисциплин. Вероятно, эти программы составлялись различными авторами и между собой не согласовывались.
В-третьих, в программу дисциплины "Электроника", которая
рассматривалась авторами как изучение элементной базы электроники, были вставлены вопросы схемотехники дисциплины "Основы
схемотехники", и наоборот.
Поэтому, при разработке рабочих программ нами было решено
составить программы дисциплин таким образом, чтобы, с одной
стороны, охватить все темы цикла дисциплин, а с другой стороны,
исправить недостатки примерных программ.
В связи с тем, что на кафедре уже много лет ведется подготовка
специалистов-элекронщиков в рамках специальности 013800 Радиофизика и электроника, было решено адаптировать дисциплины
этой специальности к направлению "Телекоммуникации". В соответствии с принятыми в ЯрГУ формами рабочих программ дисциплин были сформулированы цели и задачи каждого предмета. Разработаны требования к уровню освоения дисциплин, – что студент
должен знать, что уметь, о чем иметь представление.
Был проведен анализ содержания лекций, практических и лабораторных занятий и определено, в какой из этих форм можно лучше
обеспечить выполнение требований к студенту по знаниям и умениям по конкретной теме.
Еще одним отличием программ направления "Телекоммуникации" от специальности "Радиофизика и электроника" явилось обязательное использование в учебном процессе компьютеров. Например, в дисциплине "Физические основы электроники" УМО рекомендует вместо натурного эксперимента проводить компьютерное
моделирование приборов. Возможно, при использовании совершенных моделирующих программ такая замена была бы оправдана. Мы
же считаем, что гораздо большую пользу студент получит, работая
с реальными, а не виртуальными приборами, сам соберет схему
эксперимента, "пощупает" провода и ручки реальных приборов, в
том числе в целях воспитания бережного отношения к технике, ко5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
торая может выходить из строя. По дисциплине "Основы схемотехники" проводим лабораторный практикум в два этапа. Сначала натурный эксперимент, а затем, с теми же схемами, – компьютерная
часть. Такой подход позволяет проводить сравнение реальных схем
с их компьютерными моделями.
Цикл лабораторных работ по операционным усилителям целесообразно, с нашей точки зрения, проводить на компьютерах. В
системе EWB за короткое время можно просмотреть все функциональные возможности устройств на операционных усилителях, что
весьма сложно осуществить на реальных макетах.
Применяя EWB при изучении дисциплины "Основы схемотоехники", мы руководствовались рядом соображений (которые наиболее полно будут рассмотрены в докладе), таких, как целесообразность использования компьютерных средств при разработке современного электронного оборудования, ввиду сложности выполняемых работ. Необходимость введения EWB в лабораторный
практикум обоснована и как замена дорогостоящего оборудования,
что особенно актуально в сложившейся ситуации, касающейся парка различных аппаратно-технических средств вузов. К основным
критериям при выборе данной системы моделирования следует отнести широкие возможности системы EWB, позволяющие студентам получить представление о современных средствах разработки
электронных устройств, а главное – возможность творчески подойти к каждой конкретно поставленной задаче, что приучает их к
большей самостоятельности и ответственности. Именно на развитие
творческого потенциала и должен делаться упор в современном
высшем образовании.
Профессиональный инструментарий выпускника
специальности "Радиофизика и электроника"
Т.К. Артёмова, Н.И. Фомичёв
В соответствии с ГОС выпускник по специальности 013800
"Радиофизика и электроника" должен быть подготовлен к научноисследовательской и профессиональной деятельности в должности
6
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
лаборанта, научного сотрудника, инженера в НИИ, КБ, фирмах и
производственных предприятиях. Будущая деятельность выпускника – теоретическая, расчетная, экспериментальная деятельность, обработка полученных результатов научных исследований на современном уровне и их анализ. При этом предполагается, что выпускник должен знать современные программные средства и
информационные технологии. Рассмотрим, каким же должен быть
подобный инструментарий молодого специалиста и каким образом
вуз может обеспечить соответствие выпускника квалификационным
требованиям и запросам современных науки и производства.
На наш взгляд, все многообразие программного обеспечения
профессиональной деятельности радиофизика можно подразделить
на 10 групп, отличающихся навыками, прививаемыми выпускнику,
и областью применения.
1. Офисные программы, такие как Microsoft Office, позволяют
привить умение изложить результаты своих исследований (MS Word),
представить их в виде презентации научному сообществу, руководству, клиентам предприятия (MS Power Point), проводить статистическую обработку данных, строить графики и диаграммы (MS Excell),
работать с базами данных и знаний (MS Access и иные СУБД).
2. Средства программирования, как визуальные, так и невизуальные (Pascal, C++, Delphi и многие другие), позволяют привить
навык выстраивания логической последовательности операций, составления алгоритмов, необходимые для построения компьютерных
моделей и проведения на них компьютерного эксперимента.
3. Статистические пакеты (Statistica, SyStat, S-Plus и др.) прививают навыки анализа и грамотной обработки данных.
4. Пакеты математических вычислений (MathCad, Maple,
Mathematica и др.) являются непревзойденным средством оперативной проверки гипотез, осуществления текущих вычислений, средами построения компьютерных моделей разнообразных процессов,
не поддающихся исследованию реальными или виртуальными приборами.
5. Виртуальные лаборатории (MathLab, Labview и другие),
позволяющие строить модели радиотехнических и телекоммуникационных систем из готовых блоков, организовывать виртуальный
эксперимент с помощью моделей приборов.
7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
6. Пакеты схемотехнического проектирования (Pcad и др.),
позволяющие спроектировать радиотехническое устройство и составить на него документацию в соответствии со стандартами.
7. Пакеты телекоммуникационных расчетов и проектирования сетей (в том числе разработка сотрудников ЯрГУ – ПИАР),
применяющиеся на рабочих местах, например в радиочастотных
центрах России, и являющиеся мощным инструментом инженеров
ведущего звена.
8. Пакеты цифровой обработки сигналов (в том числе звука) и изображений (SpectraLab, Max+, WaveLab, SoundForge), используемые видео-, аудио-, телеинженерами.
9. Пакеты расчета и визуализации электромагнитных полей
(Microwave Office и др.), позволяющие предсказать излучение проектируемых элементов, оценить их влияние на близрасположенные
объекты.
10. Специальное ПО проектирования и анализа радио- и телекоммуникационной аппаратуры, в том числе проектирования и
анализа антенн, кабелей, устройств СВЧ, электрических схем, электронных компонент, печатных плат, цифровых фильтров и других
устройств и функциональных узлов.
Мы считаем, что освоение необходимого программного обеспечения можно осуществить в университете на трех уровнях в соответствии со степенью востребованности у выпускников навыков работы с конкретным ПО.
Крайне необходимые каждому выпускнику программы –
офисные, пакеты программирования, статистические, математические, виртуальные лаборатории. Их изучение должно быть включено в учебный план специальности, а студентов следует всемерно
поощрять использовать их в НИРС на регулярной основе.
Решение задач с помощью основных профессиональных инструментов (пакеты схемотехнического проектирования, телекоммуникационных расчетов и проектирования сетей, цифровой обработки сигналов и изображений, расчета полей) можно организовать в
рамках практических и лабораторных занятий по дисциплинам циклов ДС и СД.
К специальным же пакетам следует обеспечить свободный
доступ любому желающему студенту для самостоятельного освоения в рамках самоподготовки и практики.
8
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Работа посвящена сравнению степени востребованности в профессиональной деятельности радиофизика различного программного обеспечения, степени доступности данного ПО для студентов и
вузов. Излагается опыт кафедры радиофизики ЯрГУ в области становления и развития навыков применения профессионального ПО у
выпускников.
Активизация успеваемости
студентов заочного отделения
А.А. Афонин, В.А. Тимофеев
Проблема повышения успеваемости студентов заочного отделения имеет свою специфику, связанную с большим отрывом обучаемых от преподавателя. В этом случае стандартные стимулы, которые обычно используются на дневном отделении (получение повышенной стипендии, соревновательность и др.), не действуют.
Таким образом, возникает вопрос, как подвигнуть таких студентов
на получение более высокого уровня знаний по тому или иному
предмету.
Методов решения этой проблемы может быть множество, но
сразу можно их разделить на "внешние" и "внутренние". К первым
относятся те, на которые преподаватели не могут воздействовать
напрямую. Например, такой, как поощрение за уровень сдачи сессий со стороны организации, направившей на обучение своих сотрудников. Ко вторым соответственно можно отнести те, использование которых в большей степени зависит от преподавателя.
Рассмотрим подробнее внутренние методы. Здесь можно выделить следующие:
1) построение курса таким образом, чтобы в каждой его части
было видно практическое применение полученных знаний на основной работе студентов;
2) использование современных методов интенсификации получения знаний.
Первый из них имеет самые большие перспективы в смысле получения положительных результатов, но является и самым сложным
9
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
по практическому исполнению. Его основной плюс заключается в
том, что знания, получаемые с непосредственным интересом к ним,
лучше усваиваются и соответственно дольше остаются в памяти.
Однако это сравнительно легко применяется для спецкурсов, но есть
ситуации, когда трудно непосредственно показать практическую необходимость в том или ином предмете. Это в первую очередь относится к начальным курсам, где даются теоретические основы специальности. На физическом факультете таковыми являются курсы математики, теоретической физики, курсы гуманитарного цикла.
Второй вариант предполагает применение всего спектра методических разработок, направленных на стимуляцию студентов к получению знаний. Это могут быть и рефераты, и доклады с их последующим обсуждением, и совмещение теоретических и практических занятий. Но здесь следует учитывать то, что студенты этой
формы обучения ограничены во времени из-за занятости на производстве. По этой же причине могут появиться сложности в работе с
рефератами и докладами. На наш взгляд, хорошим решением может
стать неформальный подход к проведению контрольных мероприятий, таких, например, как сдача зачетов. В основу их можно положить подготовленные обучаемыми рефераты или крупные расчеты,
но такие, чтобы для их выполнения требовался как можно более
широкий охват тем изучаемого предмета.
Определенную роль могут сыграть задания (задачи), выдаваемые студентам для самостоятельного решения. Активное использование современных средств связи (Интернет) может существенно
облегчить для обучаемого поиск необходимой информации, а консультации по электронной почте – помочь при решении возникающих проблем в процессе освоения материала. В этом плане развитие
дистанционного обучения является крайне важной и нужной задачей, которая несомненно должна способствовать активизации успеваемости студентов заочного отделения. На текущих же занятиях
хороший эффект может дать применение современных технических
средств обучения (учебное телевидение, мультимедийные проекторы, и т.д.), раздача печатных материалов для лекций, практических
занятий, лабораторных работ. При этом экономится время на введении понятий, переписывании формул, перерисовывании графиков,
схем и таблиц. И это сэкономленное время можно потратить на решение конкретных задач и рассмотрение конкретных применений
10
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
изучаемых теорий в современных условиях, что всегда благоприятно сказывается на заинтересованности обучающихся в получении
более глубоких знаний по данному курсу.
Обобщая всё вышесказанное, можно заметить, что для разных
случаев может оказаться лучшим тот или иной подход к решению
проблемы, вынесенной в заголовок. Так, для курсов, в которых даются теоретические основы, по-видимому, большую эффективность
покажет второй вариант. Ну а для спецкурсов возможно их совместное использование. Определенный вклад в решение задачи повышения успеваемости студентов заочного отделения могло бы внести
развитие междисциплинарных связей между курсами.
Таким образом, только комплексный подход к решению этой
проблемы может дать положительный результат. Совместные же
действия преподавателей и организаций, направивших своих сотрудников для повышения уровня образования, способствуют
большей эффективности в обучении и позволяют получить специалистов более высокого уровня.
Практикум на ПЭВМ
как элемент междисциплинарных связей
А.А. Афонин, В.А. Тимофеев
Взаимосвязь курсов любой специальности – одна из важных
сторон и основа целостности образования. Удобной возможностью
для обеспечения этой компоненты обучения является дисциплина
естественнонаучного направления "Информатика", которая в рамках курсов "Вычислительная физика" и "Численные методы и математическое моделирование" (специальность 010400 Физика), "Информатика" (специальность 014100 Микроэлектроника и полупроводниковые приборы), "Численные методы и математическое
моделирование" (специальность 013800 Радиофизика и электроника), "Информатика" (специальность 550400 Телекоммуникации)
преподается студентам второго курса физического факультета.
В рамках дисциплины "Информатика" разработан объединенный лабораторный практикум на ПЭВМ, в котором студентам для
11
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
решения предлагается ряд заданий. Практикум является как непосредственным лабораторным наполнением к читаемым курсам и
решает основные цели и задачи в рамках данной дисциплины, так и
отражает задачи, которые возникают в других дисциплинах, и тем
самым служит объединяющим фактором в проблеме целостности
образования.
В зависимости от специальности в практикуме содержатся лабораторные работы, которые характерны для дисциплин данной
специальности. Студентам предлагаются задачи, которые возникают при изучении математических и физических дисциплин, таких,
как "Дифференциальные уравнения", "Теория вероятности", "Методы математической физики", "Механика", "Основы радиоэлектроники", "Теория колебаний", "Статистическая физика", "Статистическая радиофизика", "Электромагнитные поля и волны", и др. Численное их решение помогает студенту, на наш взгляд, лучше понять
и уяснить суть исследуемого явления. Использование больших возможностей методов математического моделирования (вариации параметров объекта анализа и исходных данных, графические средства вычислительной техники, и т.д.) позволяют обучаемому взглянуть на решаемую задачу с более общих позиций и тем самым
помочь ему в изучении проблемы, заимствованной из другой дисциплины. Кроме этого имеется и обратная связь, заключающаяся в
том, что, изучая процесс на основе его моделирования, студент
учится использовать ПЭВМ в качестве средства (инструмента) для
исследования (решения) проблем в различных областях науки и
техники. Такая постановка позволяет, на наш взгляд, существенно
активизировать междисциплинарные связи и тем самым способствует решению задачи целостности образования.
О зарубежном опыте аттестации студентов
В.Е. Балабаев, Р.Ф. Балабаева
Некоторые положительные моменты организации учебного
процесса в зарубежных вузах могли бы оказаться полезными для
нашей высшей школы. Прежде всего, это касается вопроса оценки
12
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
знаний студентов. При традиционном подходе оценка знаний студентов во время экзаменов является достаточно случайной и часто
не отражает их знаний и способностей. Это связано с различными
факторами, и прежде всего с психологическим состоянием студента
в день экзамена. На основе опыта преподавания за рубежом предлагается оценивать знания студентов не только по результатам экзамена, но, главным образом, по его работе в течение семестра. Эта
работа оценивается по результатам письменных работ, которые
проводятся сразу для всего потока студентов в течение, как правило, четырех учебных часов. Задачи для таких работ подбираются
таким образом, чтобы определить глубину, широту и остроту мышления студента. При этом каждая задача охватывает материал нескольких разделов курса. Она может содержать избыточные данные,
элементы моделирования и проблемные ситуации, ряд задач носят
теоретический характер и позволяют оценить точность и долговременность памяти студента.
Там, где это возможно, подбираются задачи прикладного характера, ставятся вопросы, в которых требуется дать конкретную интерпретацию тому или иному понятию. Предлагаются задания на составление примеров и контрпримеров. При классическом проведении экзамена для студента главное – правильно ответить на вопросы
и забыть материал, так как то, что не получено самостоятельно, не
становится достоянием памяти. Предполагаемый метод контроля
знаний студентов позволяет избегать этого.
Все контрольные работы и экзамены проводятся в письменной
форме. Применяется 20-балльная система оценки знаний студента,
которая более эффективна. После проведения нескольких контрольных работ и экзамена выводится средняя оценка, являющаяся семестровой, при этом оценки контрольных работ составляют 50% семестровой оценки. Указанный метод стимулирует ритмичность самостоятельной работы, снижает вероятность влияния случайных факторов на семестровую отметку, позволяет проводить текущий контроль
знаний студента, повышает их интерес к овладению профессией.
Студенты в зарубежных вузах заинтересованы в получении
максимальных оценок по всем изучаемым дисциплинам, так как по
окончании вуза суммарное количество баллов определяет их категорию и, собственно, размер оплаты труда.
13
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Метод размерностей на практических занятиях
по линейной алгебре
Д.Ф. Белоножко
Метод размерностей физических величин – один из наиболее
универсальных инструментов анализа физических задач [1, 2]. Несмотря на это, студент физической специальности вуза зачастую
владеет этим методом только в простейшем варианте, когда размерность неизвестной физической величины единственным образом
выражается через сочетание размерностей исходных физических
параметров задачи. Например, размерность периода T математического маятника выражается через размерность его длины l и уско1/ 2
1/ 2
рение свободного падения g по формуле [T ] = [l ] / [ g ] , значит,
T = C l / g , где C - постоянная. На практических занятиях по линейной алгебре на тему "Фундаментальная система решений (ФСР)
однородной системы линейных алгебраических уравнений" можно
довольно просто объяснить идею метода размерностей для более
сложного случая.
Например, рассмотрим применение метода размерностей для
анализа экспериментов Д. Бозе с коллегами [3]. Изучалось истечение жидкости из сосуда через узкую трубку и искалась связь между
перепадом давления на концах трубки ∆p , временем истечения t,
объемом сосуда V, динамической вязкостью жидкости µ и ее плотностью ρ . Экспериментальные данные представляли собой бесформенные неинформативные облака точек.
Для определенности положим, что все данные записаны в Гауссовой системе единиц. Из требования безразмерности выражения
n
( ∆p ) 1 ⋅ t n2 ⋅ V n3 ⋅ µ n4 ⋅ ρn5 (далее выражения такого типа называются
мономомы) получим систему линейных алгебраических уравнений
относительно рациональных показателей n1 , n2 , n3 , n4 , n5 :
(1)
−n1 + 3 n3 + n5 =
0 ; n1 + n4 + n5 =
0 ; −2 n1 + n2 − n4 =
0.
Методами линейной алгебры найдем ФСР этой системы уравнений:
14
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
N1 ={−1; −1; 0; 1; 0} ; N 2 ={−3; −6;2; 0; 3} .
Любое решение системы (1) может быть представлено в виде
{n1 , n2 , n3 , n4 , n5 } = α N1 + β N 2 ,
где α и β - произвольные рациональные числа. Это означает, что
выражение
β
α
 µ   ρ3V 2 
(2)
=
Π 

 ⋅ 
3 6

∆
p
t

  ( ∆p ) t 
описывает все безразмерные мономомы, которые можно построить
из пяти величин ∆p , t, V, µ , ρ . Размерность ФСР равна двум и указывает на минимальное число независимых безразмерных мономомов, имеющих статус базовых, из которых можно составить все остальные безразмерные комбинации исходных величин. Базовыми
3
3
являются мономомы µ / ( ∆p ) t 6 и ρ3V 2 / ( ∆p ) t 6 . Изменяя, α и
(
)
(
)
β , легко получить другие базовые мономомы. Так, полагая сначала
α = −1; β = 0 , а затем α = −3; β = 1, получим: Π 0= p t / µ ,
Π1 =ρ3V 2 / ( µ3t 3 ) . Согласно П - теореме о размерностях, функцио-
нальная связь между физическими величинами задачи описывается
функцией Π 0 = f ( Π1 ) . Именно к такому выводу пришел
Т. фон Карман, изучая результаты описанных экспериментов. На
зависимости Π 0 от Π1 экспериментальные данные легли на линию,
а не образовали облако точек.
Для маятника все безразмерные комбинации (T 2 g / l ) выражаα
ются через один базовый параметр Π =T 2 g / l , откуда T 2 g / l = C 2 .
В общем случае число базовых параметров Π 0 , Π1 , … Π k равно
рангу ФСР, а функциональная связь имеет вид Π 0 = F ( Π1..., Π k ) .
Линейная алгебра преподается на младших курсах вузов, и обращение при ее изучении к методу размерностей в описанном варианте уже на начальном этапе обучения вырабатывает у студентов навыки упрощения физических задач методом размерностей, независимо от количества задействованных в задаче физических величин.
15
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Литература
1. Седов Л.И. Методы подобия и размерностей в механике. М.:
Наука, 1967. 428 с.
2. Григорьев А.И., Ширяева С.О., Коромыслов В.А. Решение
физических задач методом размерностей : Учеб. пособие. Яросл.
гос. ун-т. Ярославль, 1997. 54 с.
3. Данилов Ю.А. Лекции по нелинейной динамике. М.: Постмаркет, 2001. 184 с.
Управленческая составляющая учебной
и научно-исследовательской деятельности
В.С. Бойденко
Управленческая составляющая учебной и учебно-исследовательской деятельности имеет существенное значение для успеха дела. В данной работе изложены результаты тестирования стилей
принятия управленческих решений, их эволюции и согласованности
как у обучающих физике (учителей школ, преподавателей физического факультета ЯрГУ им. П.Г. Демидова), так и у обучаемых, студентов-физиков второго и пятого курсов.
Таблица 1
Стиль принятия управленческих решений
(усредненные данные и пределы измерений)
Пол
жен.
муж.
жен.
муж.
Студенты 2 курса
Властность
Проведение в проблемной ситуации
90 (79 - 1 27)
109 (97 - 128)
95 (74 - 122)
117 (73 - 126)
Студенты 5 курса
97 (79 - 115)
115 (104 - 129)
102 (81 - 137)
121 (95 - 158)
Преподаватели со стажем более 20 лет
88
114
16
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В таблице 1 представлены усредненные данные (для 10 девушек
и 10 юношей) о самооценке стилей принятия решений согласно
психодиагностической методике опросного типа [1]. Поскольку выборка незначительна (но именно с таким контингентом встречается
преподаватель в классе или в студенческой группе), можно лишь с
осторожностью судить о тенденциях.
Как видно из таблицы, несмотря на вариацию индивидуальных
стилей – от маргинального и попустительского до реализаторского и
авторитарного [1], в среднем и для девушек, и для юношей характерен оптимальный ситуационный стиль, при котором, согласно [1],
властность заключена в пределах от 88 до 103 баллов, поведение в
проблемной ситуации - от 111 до 124 баллов. Тот же стиль присущ
преподавателю со стажем более 20 лет согласно его самооценке.
Видно также, что с возрастом усредненные баллы студентов
увеличиваются, причем баллы у девушек несколько ниже, чем у
юношей.
Таблица 2
Усредненные оценки (и пределы)
стиля поведения руководителя в конфликтной ситуации
(по К. Томасу, адаптировано Н.В. Гришиной)
Пол
жен.
муж.
жен.
муж.
Избегание
УступчиКомпромисс
Агрессия
Сотруднивость
чество
Преподаватель физики в школе по оценке студентов 2 курса
0,65
0,52
0,62
0,31
0,42
(0,5 - 0,75)
(0,27 - 0,8)
(0,5 - 0,75)
(0,1 - 0,75)
(0,36 - 0,54)
0,54
0,48
0,5
0,5
0,5
(0,3 - 0,75)
(0,3 - 0,7)
(0,25 - 0,7)
(0,33 - 0,75)
(0,33 - 0,8)
Университет, руководители по отношению к студентам 5 курса
0,69
0,44
0,51
0,36
0,49
(0,5 - 0,83) (0,25 - 0,75)
(0,4 - 0,6)
(0,16 - 0,66)
(0,16 - 0,9)
0,6
0,46
0,51
0,4
0,53
(0,33 - 0,75)
(0,2 - 0,6)
(0,25 - 0,68)
(0,1 - 0,6)
(0,25 - 0,7)
Самооценка преподавателя со стажем больше 20 лет
0,5
0,54
0,6
0,6
0,36
17
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В таблице 2 приведены усредненные оценки и пределы изменения отдельных качеств стилей поведения учителей физики в конфликтных ситуациях, по воспоминаниям второкурсников, и руководителей курсовых работ, по отзывам студентов-пятикурсников.
Результаты, приведенные в таблице, свидетельствуют о том, что
учителя по отношению к школьницам более уступчивы, склонны к
компромиссу, избеганию конфликтов, чем по отношению к школьникам, а также менее агрессивны, но и менее склонны к сотрудничеству.
Судя по таблице, преподаватели университета, по сравнению с
учителями в школах, в несколько большей мере стремятся избегать
конфликтных ситуаций, несколько менее уступчивы и склонны к
компромиссу, несколько более склонны к сотрудничеству, их агрессивность по отношению к девушкам несколько выше, чем у учителей, а по отношению к юношам – несколько ниже. Видно также, что
у пятикурсников различия в усредненных оценках юношей и девушек более сглажены, чем у второкурсников.
Не вяжется с самооценкой качеств ситуационный стиль преподавателя с усредненными баллами студентов 5 курса, особенно в
отношении таких показателей, как агрессия и сотрудничество. Это
может свидетельствовать о различном понимании указанных категорий представителями различных возрастных и социальных групп
и о некотором несовершенстве опросника К. Томаса, и о возможности значительного расхождения самооценки с усредненными оценками окружающих.
Литература
1. Карпов А.В., Маркова Е.В. Психология стилей управленческих решений. Ярославль, 2003.
18
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Изучение раздела "Электромагнитная совместимость
радиоэлектронных средств" студентами и слушателями
курсов повышения квалификации
К.Е. Виноградов, А.Н. Кренёв
Раздел ЭМС РЭС входит в курсы специализации, предназначенные для студентов, обучающихся по направлению подготовки
дипломированных специалистов 654400 Телекоммуникации для
специальностей: 200900 Сети связи и системы коммутации, 201100
Радиосвязь, радиовещание и телевидение, 201200 Средства связи с
мобильными объектами, специализации "Радиотелекоммуникации"
специальности 013800 Радиофизика и электроника, а также для
слушателей курсов повышения квалификации региональных управлений государственного надзора за связью.
Условием успешного изучения данного раздела являются базовые знания теории радиотехнических цепей, теории электродинамики и распространения радиоволн, теории статистической радиофизики и помехоустойчивости, методов математического моделирования.
На этой основе студенты последовательно изучают математические модели радиопередающих, радиоприемных и антеннофидерных устройств, физические основы возникновения непреднамеренных помех и их типы (помехи от основных, внеполосных и
побочных радиоизлучений проникающие по основному и побочным
каналам приема, помехи интермодуляции и блокирования), методы
оценки воздействия электромагнитных помех, критерий ЭМС РЭС.
Полученные теоретические знания закрепляются на практических занятиях, на которых студенты получают навыки работы с современными технологиями и инструментами, решают задачи оценки ЭМС РЭС с использованием геоинформационной системы ГИС
ПИАР. При этом сложность задач постепенно наращивается от анализа простейших дуэльных ситуаций до анализа зон пространственного распределения помех от большой совокупности РЭС и выработки решений разрешения конфликтных помеховых ситуаций.
19
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Об ограниченной применимости
закона парности взаимодействий
А.И. Григорьев
Сила, с которой одна частица действует на другую, зависит
от радиус-векторов и скоростей только этих двух частиц. Присутствие других частиц на эту силу не влияет. Это свойство механических взаимодействий называется законом независимости действия сил, или законом парности взаимодействий. Область применимости этого закона охватывает все механические явления, а сам
закон относится к фундаментальным. Во всяком случае, такое утверждение можно встретить в учебниках физики для высшей школы. Напомним, что все физические законы имеют определенные области применимости. Физические законы, имеющие наиболее обширные области применимости, называют фундаментальными.
Из закона парности взаимодействий следует, что в сложной
системе сила, действующая на данную частицу, равна векторной
сумме сил, действующих со стороны каждой из остальных частиц:
→
N
→
→
→
→
d pi
= F12 + F13 + F14 + ... ≡ ∑ Fij .
dt
=j 1; j ≠i
Частным случаем применения этого закона в области пондеромоторных взаимодействий является принцип суперпозиции для напряженностей электрических полей. Очевидно, что указанный закон
можно применять и при сложении сил различной природы, действующих на выделенную частицу.
Формулировка закона на первый взгляд допускает его обобщение на случай частиц конечных размеров и непрерывных сред, что в
некоторых ситуациях и делается без детального обоснования. Рассмотрим, однако, эту проблему подробнее, попытавшись дать ответы на вопросы: действительно ли сформулированный закон является фундаментальным и допускает обобщение на случай взаимодействия частиц конечных размеров. Простейший пример механического столкновения нескольких абсолютно твердых шариков
вроде бы позволяет дать утвердительный ответ на эти вопросы. Но
если отвлечься от идеализации абсолютно твердого тела и попы20
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
таться рассмотреть поля деформаций в сталкивающихся шариках,
то утвердительный ответ становится не вполне убедительным. Посмотрим, какие имеются исключения из обсуждаемого закона.
Совершенно очевидно, что закон парности взаимодействий
применим только в области линейных моделей физики и для описания нелинейных явлений не годится принципиально. В квантовой
механике даже в области линейных взаимодействий закон парности
взаимодействий выполняется с ограниченной точностью в связи с
качественно иным описанием состояний. В теории электричества на
уровне анализа пондеромоторных взаимодействий неточечных зарядов, а заряженных объектов с малыми, но конечными размерами,
способных к поляризации во внешнем электрическом поле (иначе
говоря, способных оказывать обратное влияние на электрическое
поле в своей окрестности), закон парности взаимодействий не выполняется. Можно показать, что и при исследовании механики гидродинамического взаимодействия объектов, имеющих конечные
линейные размеры, указанный закон не выполняется даже при пренебрежении нелинейными слагаемыми уравнений гидродинамики.
Рассмотрим гидродинамическое взаимодействие двух капель
жидкости в обтекающем их потоке газа (двух выделенных капель в
облаке). Газ при скоростях потока много меньших скорости звука в
газе можно моделировать идеальной жидкостью. Вследствие взаимодействия потока газа со свободной поверхностью жидкости равновесная сферическая форма капель будет изменяться даже в пренебрежении лобовым сопротивлением капель: капли деформируются к сплющенным вдоль направления потока сфероидам. Такая
деформация будет оказывать обратное влияние на распределение
поля скоростей в окрестности взаимодействующих капель, которое
изменится по сравнению с полем скоростей газа в окрестности сферических капель. Если теперь в малой окрестности двух рассматриваемых капель поместить третью каплю, то ее присутствие приведет к изменению поля скоростей газа в окрестности двух первоначально рассматриваемых капель, а следовательно, и к изменению
силы их гидродинамического взаимодействия. Таким образом, присутствие третьей капли рядом с двумя рассматриваемыми каплями,
взаимодействие которых исследуется, приводит к изменению силы
взаимодействия двух изучаемых капель. Отметим также, что тот же
21
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
эффект будет иметь место и в том случае, если капли заменить
твердыми частицами конечных размеров.
Подведем итог сказанному выше. Во-первых, во всех ситуациях,
когда во взаимодействие вовлекаются поля, изменяющиеся вследствие обратного влияния взаимодействующих частиц, закон не выполняется. Во-вторых, относить закон парности взаимодействий к фундаментальным законам вряд ли правомочно, поскольку область его
применимости оказывается достаточно ограниченной: а именно, закон строго выполняется только для идеальных моделей линейного
взаимодействия дискретных точечных объектов (несмотря на то, что
сами взаимодействия могут иметь различную природу).
Соотношение физического, математического
и компьютерного моделирования в практических
занятиях студентов физического факультета
Л.Н. Казаков, И.М. Якимов
В предлагаемом докладе обсуждается проблема соотношения
различных видов моделирования при изучении ряда учебных дисциплин физического факультета. Речь идет о применении физического, математического и имитационного или компьютерного моделирования в практических занятиях при изучении таких дисциплин,
как "Основы теории колебаний", "Цифровые системы передачи",
"Дискретные системы фазовой синхронизации", "Теория частотного
синтеза", которые достаточно длительное время преподают авторы
доклада. В то же время авторы считают, что обсуждаемая проблема
имеет более широкий характер и может быть с одинаковым значением отнесена ко многим другим дисциплинам факультета.
Традиционно в вузовском физическом и техническом образовании практические занятия, и в первую очередь лабораторный практикум, основывались на аппаратной технологии, позволяющей проводить исследования изучаемых процессов, принципов и закономерностей, устройств на основе лабораторных макетов и
измерительных приборов. При таком подходе студенты получают
практические умения и навыки, особенно если применяемая мате22
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
риальная база, включая контрольно-измерительное оборудование,
соответствуют современному научно-техническому уровню.
Также традиционно в практических занятиях, направленных на
закрепление лекционного материала через решение задач, широко
использовалось построение и исследование математических моделей
в форме различных уравнений: дифференциальных в обыкновенных
и частных производных (для объектов непрерывного времени), разностных (для объектов дискретного времени), операторных, написанных в терминах физических переменных или их образов. Уравнения являются стохастическими, если они описывают процессы в системах, находящихся под случайным воздействием. В последнем
случае их целесообразно преобразовать к эквивалентным уравнениям, переменными которых являются характеристики случайных физических величин. Подход, основанный на математическом моделировании, обладает всеми преимуществами, характерными для аналитического исследования. Во-первых, построение самих моделей в
форме уравнений требует от студента знаний физических принципов, лежащих в основе исследуемых устройств, и умения разделять
наиболее значимые факторы от наименее значимых. Во-вторых, появляется возможность получать общие результаты и выявлять с их
помощью закономерности в поведении систем. Особенно эффективным является данный подход, если условия эксплуатации системы
позволяют свести ее математическую модель к линейной.
Компьютеризация образовательного процесса создала предпосылки для внедрения в учебный процесс новых технологий проведения учебного практикума. Появление пакетов программ LabView
фирмы National Instruments, System View фирмы Elanix, MatLab с
библиотекой визуального моделирования Simulink фирмы Math
Works и др. предоставило возможность создания практикума по
технологии компьютерного моделирования, когда моделируется как
предмет исследования, так и инструментальные средства, используемые в процессе исследования. Применение компьютерных моделей в учебном практикуме дает возможность выполнить:
- анализ функционирования устройств в различных режимах с
учетом различных воздействий и разброса параметров компонентов
и наличия дестабилизирующих факторов;
- синтез структуры и принципиальной схемы устройств;
23
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- параметрическую оптимизацию, при этом удается избежать
трудоемкий и дорогостоящий этап макетирования.
Каждый из перечисленных подходов имеет свои достоинства и
недостатки. Какому направлению отдать предпочтение? Обсуждение
этой проблемы составляет содержание доклада. Авторы на примере
изучения дискретной системы синхронизации в условиях случайных
воздействий, включающего как задачи анализа поведения системы,
так и задачи параметрического синтеза, пытаются проанализировать
каждый из подходов. Стохастический характер системы выбран не
случайно, поскольку любая реальная физическая система находится
под случайным воздействием, и при ее исследовании в первую очередь интересуются статистическими характеристиками. В качестве
критериев сравнения авторами предлагаются:
- доступность реализации того или иного подхода (в случае физического эксперимента под доступностью понимается возможность создания самого макета системы или устройства и наличие
контрольно-измерительного комплекса для проведения качественных исследований);
- широта и глубина проводимых исследований с помощью того
или иного подхода;
- требуемые вычислительные и временные ресурсы.
Предметом исследований явились следующие статистические
характеристики системы: многомерные и одномерные нестационарные плотности распределения вероятности координат (ПРВ), установившиеся многомерные и одномерные ПРВ, начальные моменты
координат, статистические характеристики времени достижения координатами системы заданных границ (задача о срыве слежения).
По первому критерию доступность реализации каждого из подходов в целом не вызывает сомнения. Исключение может составить
реализация контрольно-измерительного комплекса для анализа
процессов на выходе физического макета. Это в первую очередь касается возможности анализа статистических характеристик координат системы в переходном режиме. Определенные проблемы могут
возникнуть и с построением математических моделей для произвольных по величине случайных воздействий. Существующие подходы основаны на предположении того, что воздействия относятся
к классу марковских процессов, что не всегда выполняется. От по24
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
добных ограничений свободны имитационные модели, построенные
с помощью современных программных средств.
По второму критерию предпочтение следует отдать математическим и имитационным моделям. Первые из них предполагают
решение стохастических уравнений, переменными которых являются плотности распределения вероятностей и статистические моменты. Вторые основаны на применении методов математической статистики и соответственно на многократном повторении эксперимента с повторяющимися начальными условиями. В то же время в
зависимости от решаемой задачи исследований может оказаться
крайне неудобным набор координат, предлагаемых моделями. Особенно это касается имитационных моделей.
В соответствии с третьим критерием выбор модели может
быть предопределен сложностью модели. Сложность в данном случае может определяться порядком системы. Так, в случае математической модели (например, в форме уравнения Колмогорова – Чепмена) для расчета ПРВ координат системы 1-го порядка на очередном шаге с точностью 1% и выше требуется около одной секунды
на ПК класса Р4 с тактовой частотой 2 ГГц. Для расчета ПРВ координат системы 2-го порядка требуется уже больше минуты. Соответственно для расчета всего переходного процесса необходимое
время может составить несколько часов. С использованием имитационного моделирования операция построения ПРВ координат системы занимает несколько минут. Однако в этом случае необходимое
время слабо зависит от порядка системы. Кроме того, увеличение
числа шагов, через которое вычисляется ПРВ, также менее сильно
влияет на время вычислений, чем при использовании аппарата марковских процессов. В то же время решение задачи о достижении
координатами системы заданных границ на основе уравнений
Фредгольма может потребовать нескольких секунд, а с помощью
имитационной модели – несколько часов.
Очевидно, процесс изучения характеристик конкретной системы или устройства не может занимать время, превышающее отведенное учебным планом дисциплины. В этой ситуации невозможно
однозначно отдать предпочтение какому-либо типу моделей. В некоторых исследованиях математические модели позволяют более
быстро получить результат, чем имитационные модели, в некоторых – наоборот. Выход состоит в разумном сочетание физического,
25
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
математического и компьютерного моделирования. Такой подход
позволит расширить профессиональный кругозор студентов и закрепить навыки теоретических и экспериментальных исследований
систем и устройств.
Литература
1. Казаков Л.Н. Математическое моделирование дискретных
систем с частотным управлением: Учеб. пособие / Яросл. гос.
ун-т. – Ярославль: ЯрГУ, 1993. – 44 с.
2. Казаков Л.Н., Башмаков М.В. Математические модели стохастических цифровых систем фазовой синхронизации: Учеб. пособие / Яросл. гос. ун-т.– Ярославль: ЯрГУ, 2001.– 135 с.
3. Гультяев А. Визуальное моделирование в среде MATLAB:
Учебный курс. – СПб.: Питер, 2000. – 432 с.
Электронное учебное пособие по дисциплине
"Методы математической физики"
А.В. Кузнецов, Д.А. Румянцев
Электронный учебно-методический комплекс по дисциплине
"Методы математической физики" (далее – Комплекс) предназначен
для студентов-физиков очной и очно-заочной форм обучения и ориентирован на индивидуальное изучение дисциплины с помощью
персонального компьютера.
Материалы Комплекса подготовлены в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования для физических специальностей университетов
2000 г.
Комплекс разработан на кафедре теоретической физики Ярославского государственного университета им. П.Г. Демидова в
2003 – 2004 гг. в рамках Научно-технической программы Министерства образования РФ "Создание системы открытого образования". Комплекс прошел согласование в Учебно-методическом совете по физике Учебно-методического объединения по классическому
26
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
университетскому образованию, а также государственную регистрацию, как электронное издание, в Отраслевом фонде алгоритмов и
программ.
Комплекс состоит из гипертекстовых страниц, ветвящихся от
Главной страницы и связанных многочисленными перекрестными
ссылками. Имеется гипертекстовый предметный указатель, а также
специальная страница "Инструкция для студента", которая представляет собой подробный путеводитель по Комплексу.
Теоретический блок состоит из семи глав, разбитых на параграфы. В нем рассматриваются задачи математической физики,
приводящие к уравнениям с частными производными, теория специальных функций, даются основные понятия о нелинейных уравнениях математической физики, а также понятие об основном методе численного решения уравнений в частных производных математической физики - методе конечных разностей.
Большинство разделов теоретического блока содержат практические задания, перейти к которым можно как из оглавления, так и
напрямую, с Главной страницы. Каждый блок практических заданий состоит из трех частей: 1) 1-2 задачи с подробным текстом решения; 2) 1-2 интерактивные задачи; 3) условия еще нескольких задач для самостоятельного решения.
Материалы Комплекса подготовлены с использованием издательской системы LaTeX. Это обеспечило оптимальное представление формул. Преобразование LaTeX-файлов в гипертекстовые
HTML-файлы осуществлялось с помощью системы LaTeX2HTML,
однако при этом потребовалась доработка колонтитулов страниц.
Кроме того, данная система преобразует каждый LaTeX-символ в
отдельный файл-иллюстрацию в формате PNG. Это может сделать
неудобным использование Комплекса в сети Интернет ввиду запаздывания передачи формул.
Примитивы динамических иллюстраций разрабатывались в системе компьютерной алгебры Mathematica, соединение примитивов в
динамический GIF-файл проводилось стандартным GIF-аниматором.
Комплекс содержится на компакт-диске и состоит из 2 851 файла, размещенных в 28 папках, общий объем 10.9 Mb. Для работы с
Комплексом необходим персональный компьютер с процессором
типа Pentium, с операционной системой Windows 98 или Windows
27
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
XP, и веб-обозревателем. Для чтения и печати вложенного в Комплекс учебного пособия в книжном формате необходима система
Acrobat Reader.
К вопросу о проблеме качества образования
В.С. Кузнецов
В настоящее время качество образования превратилось в одну
из ключевых проблем. Заметим, что "качество" - общенаучная категория, которой пользуются специалисты самых различных областей. Понятие качества имеет философскую и производственную
трактовку. В философии она является важнейшей категорией, претерпевшей историческое развитие. Первые определения качества
находим у Аристотеля, большой вклад внесли Гегель и К. Маркс. С
философской точки зрения "качество" отражает устойчивое взаимоотношение составных элементов объекта, которое характеризует
его специфику, дающую возможность отличать один объект от других. В Советском энциклопедическом словаре читаем: "Качество –
объективная и всеобщая характеристика объектов, обнаруживающаяся в совокупности их свойств" [Советский энциклопедический
словарь. 4-е изд. М.: Сов. энциклопедия, 1987. С. 561]. Качество в
такой интерпретации рассматривается как понятие абсолютное и
не имеет ничего общего с системой управления качеством.
При производственной трактовке качество определяется как
способность товара или услуги удовлетворять заранее предъявляемым требованиям. Заранее предъявленные требования могут быть
выражены в виде стандартов, спецификаций, запросов потребителей. Ценностной в оценке качества выступает позиция потребителя.
Подготовка специалистов в разных вузах существенно различается,
но и требования потребителей для подготовки специалистов в разных регионах тоже различаются, что не удовлетворяет одних, вполне устраивает других. Такое понимание качества, в отличие от философской категории, позволяет управлять им и является относительным. Качество изменчиво. Оно может улучшаться или
ухудшаться под влиянием внешних условий, в результате деятель28
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ности или под влиянием изменчивости потребителей. Изменение
качества может происходить не только стихийно, но и целенаправленно. Во втором случае мы имеем дело с сознательным изменением внешних условий или специально организуемой деятельностью
по изменению (улучшению) качества.
Подобное определение "качества" и управления им позволяет
транслировать многие понятия и подходы на проблемы образования. Вопросы качества образования охватывают все стороны организации, планирования, проведения учебного процесса, подбор педагогических кадров, соответствие современным требованиям материальной базы учебного заведения, знания, навыки и умения
выпускаемых специалистов и их воспитание. Образование, становление специалиста и гражданина управляются общими, объективно
существующими принципами и законами. В целом, образование –
это сложный, нелинейный, открытый (синергетический) процесс,
допускающий множество путей развития и конечных результатов,
определяемый многими факторами (экономическими, политическими, историческими, мировоззренческими, национальными и
просто случайными) и позволяющий переходить с одной траектории эволюции на другую под действием внешних условий, сознательного воздействия или флуктуаций. Требования к уровню и качеству подготовки специалистов не являются застывшей догмой, а
меняются в соответствии с развитием и запросами общества, развитием науки, производства. Иными словами, каждое общество на
каждом этапе своего развития ставит свои задачи перед учреждениями образования и оценивает качество выполнения этих задач. В
связи с этим можно утверждать, что понятие качества образования
не является абсолютным, а является относительным, отражающим
запросы общества. Из-за сложности системы образования выявить
основополагающие закономерности довольно трудно, часто нет необходимости и в этом, достаточно знать, как и когда следует воздействовать на систему, чтобы осуществить её развитие в нужном
направлении. Закономерности управления – отражение общих, объективно существующих закономерностей развития системы, выявляющие возможности воздействия на систему. И здесь из-за объёмности и многомерности системы возникают проблемы с выявлением
рецептов управления. В последнее время встречается большое количество всевозможных вариантов воздействия на систему, отли29
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
чающихся формулировкой, но характеризующих, по сути дела, одни
и те же взаимозависимости компонентов управления образовательным процессом.
Заметим, что проблема качества в образовании – это система,
охватывающая многие вопросы выпуска специалистов и жизни
учебного заведения. Укажем на два аспекта качества образования:
качество подготовки специалиста и качество управления образовательным процессом. Если первый ориентирован на конкретный
продукт – выпуск специалистов, удовлетворяющих запросы общества, то второй аспект ставит во главу угла качество управления
учебным процессом. Естественно, между ними имеется много общего, они нацелены на единый конечный результат – удовлетворение запросов индивидуума и потребителей.
Далеко не все методы воздействия на систему, характеристики
управления подлежат количественной оценке, многие лежат в области этики, морали, ответственности перед обществом, например
задачи воспитания патриотизма, ответственности перед страной за
полученное образование. Но если эти качественные моменты
управления детализировать, разбить на отдельные ценности, а их
внутри ещё разделить на подпункты, то даже выражение их в двоичной системе: "да", "нет", позволит получить количественную характеристику в виде многомерного двоичного вектора. Естественно,
здесь очень велика роль субъективизма, методики подхода, но с течением времени выявятся объективные закономерности.
Работа выполняется при частичной поддержке программы
"Университеты России".
30
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Активизация самостоятельной работы студентов
как средство повышения качества
их профессиональной подготовки
И.А. Кузнецова
В системе университетского физического образования традиционно теоретический материал изучается в основном в лекционных
курсах, умение решать задачи отрабатывается на практических занятиях, а развитие навыков экспериментальной работы происходит
в общем физическом практикуме. Все формы обучения предполагают значительную самостоятельную работу студента, однако мотивация ее проведения у студентов зачастую недостаточна. Помощь
преподавателя в эффективной организации самостоятельной работы
студента играет важную роль в повышении качества подготовки
студентов.
В начале семестра на практических занятиях по курсу "Электричество" студентам предлагается тестовый контроль знаний базового школьного материала. Опыт проведения такого контроля показывает, что он полезен не только преподавателю для оценки уровня
подготовки аудитории, но и самим студентам для формирования
адекватной самооценки и стимулирования своевременной проработки проблемных, менее усвоенных тем. Весь материал практических занятий по курсу "Электричество" разбивается на разделы, по
каждому из которых важнейшие типы задач и методы их решения
разбираются на аудиторных занятиях. Для самостоятельной подготовки студентам по каждой теме предлагается дифференцированный по уровню сложности набор задач. По основным темам в середине семестра проводится традиционная аудиторная контрольная
работа, состоящая из 6 – 8 вариантов, что позволяет достаточно
объективно проверить усвоение изученного материала. По итогам
контрольной работы проходят индивидуальные беседы с каждым
студентом и, как правило, большей части студентов рекомендуется
дополнительная проработка изученного материала, которая завершается выполнением домашней контрольной работы.
Для активизации самостоятельной работы студентов с середины
семестра проводятся индивидуальные зачетные мероприятия по те31
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
кущим разделам курса, на которых проверяется решение домашних
задач и предлагается ряд новых заданий для решения в аудитории.
По итогам отчета студент либо получает зачет по данной теме, либо
новое домашнее задание, нацеленное на исправление допущенных
ошибок.
Таким образом, активизация самостоятельной работы студентов
не только в период зачетной недели, но и в течение семестра, позволяет последовательно прорабатывать изучаемый материал, что
способствует его более глубокому усвоению.
Об особенностях обучения студентов использованию
встроенных функций численного решения
дифференциальных уравнений в системе MathCAD
С.О. Ширяева
В последние годы разработано несколько компьютерных математических систем, дающих возможность решать большое количество достаточно сложных задач, не вдаваясь в тонкости программирования и, благодаря этому, завоёвывающих большую популярность среди пользователей. В системе высшего образования при
первичном знакомстве студентов с подобными системами компьютерной математики традиционно предпочтение отдаётся системе
MathCAD, оптимально сочетающей в себе простоту, наглядность и
достаточно мощные вычислительные возможности, как символьные, так и численные.
Как известно, в практике математических вычислений широко
используются дифференциальные уравнения, они являются основой
при решении задач моделирования – особенно в динамике. Компьютерная система MathCAD имеет довольно широкие средства для
численного решения дифференциальных уравнений и их систем.
Знакомство студентов с этими средствами логично начинать с наиболее понятной в использовании встроенной функции MathCAD rkfixed, реализующей численное решение задачи Коши методом Рунге – Кутта 4-го порядка с фиксированным шагом. Эта функ32
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ция привлекательна тем, что может быть использована как для решения одиночных обыкновенных дифференциальных уравнений
первого порядка и выше, так и для их систем, причём схема её применения остаётся единообразной.
Функция rkfixed имеет пять параметров. Обращение к ней может выглядеть в документе MathCAD следующим образом:
rkfixed (Y , x0, x1, N , D) , где Y - вектор начальных условий; x0, x1 границы интервала для поиска решения; N - количество точек на
интервале; D - вектор-функция первых производных.
При определении студентам значений входных параметров затруднения возникают с заданием вектора Y и вектор-функции D,
особенно если исходная решаемая задача сформулирована в иных
обозначениях. Например, требуется решить задачу Коши для системы двух уравнений второго порядка:
d 2U ( t )
dt
2
2 ⋅ U=
(t )
− 2 ⋅V (t ) =
0;
U ( 0 ) = 1.5 ;
V ( 0 ) = 1;
d U ( 0)
dt
d 2V ( t )
= 1.5 ;
dt
2
− 4 ⋅V (t ) ;
d V ( 0)
dt
=1 .
Целесообразно привить студентам следующий подход: прежде
чем приступать к созданию документа MathCAD, нужно переформулировать решаемую задачу, вводя единые обозначения, понижая
порядок уравнений системы до первого и представляя их в нормальном виде, т.е. разрешёнными относительно первой производной. Для приведенной выше задачи это будет выглядеть следующим
образом:
1) вводим обозначения:
U (t ) ≡ Y 0 (t ) ;
d U (t )
dt
≡ Y 1( t ) ; V ( t ) ≡ Y 2 ( t ) ;
d V (t )
dt
≡ Y 3( t ) ;
2) исходную систему двух уравнений второго порядка превращаем в систему четырёх уравнений первого порядка, дополненную
системой начальных условий:
33
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
d Y 0 (t )
dt
d Y 2 (t )
d Y 1( t )
≡ Y 3( t ) ;
= 2 ⋅ Y 2 (t ) ;
dt
dt
d Y 3( t )
= 4 ⋅ Y 2 (t ) − 2 ⋅ Y 0(t ) ;
dt
≡ Y 1( t ) ;
Y 0 ( 0 ) = 1.5 ;
Y 1( 0 ) = 1.5 ;
Y 2 ( 0 ) = 1;
Y 3 ( 0 ) = 1.
После выполнения этих действий определение входных параметров функции rkfixed (Y , x0, x1, N , D) становится совершенно естественным:
1.5 
1.5 
вектор начальных условий
Y :=   ;
 1 
 
 1 
Y1




Y
2
⋅
2
.
вектор-функция первых производных D ( t , Y ) := 


Y3


 4 ⋅ Y2 − 2 ⋅ Y0 
Следует отметить, что выработанный навык будет полезен и
при использовании других встроенных функций системы MathCAD,
предназначенных для решения систем дифференциальных уравнений, поскольку они среди своих параметров также содержат такие
параметры, как вектор начальных условий Y и вектор-функцию
первых производных D .
34
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Подготовка студентов-физиков на физическом
факультете Швейцарского Федерального
института технологий
С.П. Зимин
Швейцарский Федеральный институт технологий (ЕТН, Zürich)
является ведущим высшим учебным заведением Европы и по результатам различных рейтингов постоянно входит в первую десятку
лучших европейских вузов. В институте обучаются более 12 000
студентов и аспирантов. ЕТН имеет богатую 150-летнюю историю,
и 21 Нобелевский лауреат непосредственно связан с этим институтом. Вуз находится в федеральном подчинении, бюджет составляет
9 миллиардов долларов в год. Физический факультет, один из 15-ти
факультетов ЕТН, имеет высокую мировую репутацию: здесь обучался А. Эйнштейн (A. Einstein), долгое время работали В. Паули
(W. Pauli), В. Рентген (W. Röntgen).
В докладе рассматривается структура физического факультета
ЕТН, включающая декана, его аппарат и заместителей, 11 научных
институтов и лабораторий (институт прикладной физики, институт
физики твердого тела, институт квантовой электроники, институт
физики частиц, и т.д.). Особенностью структурной организации факультета является наличие заместителя декана по хозчасти и большой команды технических работников, которые самостоятельно,
независимо от руководства университета, поддерживают надлежащее состояние аудиторий и измерительных установок, работают в
стекольной и слесарной мастерских, принадлежащих факультету.
На физическом факультете ЕТН в последние годы обучается от
720 до 800 студентов (примерно 6% от общего числа студентов федерального института), число девушек в разные годы составляет от
70 до 100. Обучение платное, 500 – 800 франков в семестр, что является небольшой суммой и составляет 1/10 от средней месячной
заработной платы в Швейцарии (для сравнения: плата за обучение
на экономическом факультете – 2 000 франков в семестр). Малоимущие студенты имеют право на стипендию. Подготовка студентов осуществляется по единой специальности "Физика" и предусматривает выпуск дипломированных специалистов (5 лет обуче35
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ния). После 4-х лет возможно получение степени бакалавра. На
старших курсах студенты занимаются в рамках одной из 11 выбираемых специализаций: физика твердого тела, квантовая электроника, физика частиц, астрофизика, биофизика, физическая химия, медицинская физика, нейроинформатика и т.д. Переход на международную систему бакалавриата и магистратуры еще только
обсуждается.
Ежегодно на факультет поступают 120 – 160 первокурсников и
40 – 60 аспирантов. Приводится информация о наполнении учебного
плана по математическим и физическим дисциплинам на 1 –
8-й семестры, анализируется перечень сдаваемых экзаменов. Пропорция лекционных и практических занятий выдерживается в соотношении 2:1, физический практикум (основной курс) выполняется в
течение одного года обучения. Экзамены по основным курсам,
имеющие статус преддипломных, сдаются только после 2, 4, 6 и 8-го
семестров. 7-й семестр свободен от учебных занятий и посвящен выполнению выпускной работы бакалавра. Изучение общественных
наук не является обязательным и происходит по желанию студента.
В докладе отмечаются различия учебного плана для студентов,
специализирующихся в области теоретической и экспериментальной физики. Рассматриваются некоторые аспекты чтения профессорами лекций и обеспечения студентов методическими материалами.
Раскрываются особенности проведения практических занятий и физического практикума, выполнение которых осуществляются силами аспирантов факультета. Каждый аспирант поступает в распоряжение деканата и выполняет обязательную учебную нагрузку 3 –
4 часа в неделю на протяжении всего 4-годичного срока обучения.
Студент имеет право самостоятельно выбрать себе набор экспериментальных работ в физическом практикуме (172 рабочих места для
86 лабораторных работ) и, предварительно записавшись, явиться на
занятия в зарезервированное для себя время. На примере лаборатории "Электричество" проводится сравнительный анализ наполнения
лабораторных работ и методики проведения физического практикума в ЕТН и ЯрГУ.
36
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
СОДЕРЖАНИЕ
О различных типах задач на практических занятиях
по физике 3
В.П. Алексеев, М.В. Кириков, Е.В. Рыбникова ........................ 3
Анализ программ и содержания дисциплин по электронике
направления 550400 Телекоммунникации на
соответствие государственному образовательному
стандарту (ГОС) 4
К.С. Артемов, Н.Л. Солдатова .................................................... 4
Профессиональный инструментарий выпускника
специальности "Радиофизика и электроника"
6
Т.К. Артёмова, Н.И. Фомичёв ..................................................... 6
Активизация успеваемости студентов заочного отделения 9
А.А. Афонин, В.А. Тимофеев ...................................................... 9
Практикум на ПЭВМ как элемент междисциплинарных
связей
А.А. Афонин, В.А. Тимофеев .................................................... 11
О зарубежном опыте аттестации студентов
В.Е. Балабаев, Р.Ф. Балабаева ................................................... 12
Метод размерностей на практических занятиях по линейной
алгебре
Д.Ф. Белоножко .......................................................................... 14
Управленческая составляющая учебной и научноисследовательской деятельности
В.С. Бойденко .............................................................................. 16
37
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Изучение раздела "Электромагнитная совместимость
радиоэлектронных средств" студентами и слушателями
курсов повышения квалификации
К.Е. Виноградов, А.Н. Кренёв ................................................... 19
Об ограниченной применимости закона парности
взаимодействий
А.И. Григорьев ............................................................................ 20
Соотношение физического, математического
и компьютерного моделирования в практических
занятиях студентов физического факультета
Л.Н. Казаков, И.М. Якимов ....................................................... 22
Электронное учебное пособие по дисциплине "Методы
математической физики"
А.В. Кузнецов, Д.А. Румянцев .................................................. 26
К вопросу о проблеме качества образования
В.С. Кузнецов .............................................................................. 28
Активизация самостоятельной работы студентов
как средство повышения качества их профессиональной
подготовки
И.А. Кузнецова............................................................................ 31
Об особенностях обучения студентов использованию
встроенных функций численного решения
дифференциальных уравнений в системе MathCAD
С.О. Ширяева .............................................................................. 32
Подготовка студентов-физиков на физическом факультете
Швейцарского Федерального института технологий
С.П. Зимин ................................................................................... 35
38
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Научное издание
Проблемы качества
подготовки специалистов
Тезисы докладов
научно-методической конференции
физического факультета
Ярославского государственного университета
18 мая 2005 года
Редактор, корректор А.А. Антонова
Компьютерная верстка И.Н. Ивановой
Подписано в печать 21.10.05. Формат 60х84/16. Бумага тип.
Усл. печ. л. 2,32. Уч.-изд. л. 1,63. Тираж 50 экз. Заказ .
Оригинал-макет подготовлен
в редакционно-издательском отделе ЯРГУ.
Отпечатано на ризографе
Ярославский государственный университет
150000 Ярославль, ул. Советская, 14
39
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
40
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Проблемы качества
подготовки специалистов
41
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа