ФГБОУ ВО «Тюменский индустриальный университет»
Использование современных технологий работы с информацией в преподавании сопротивления материалов
Кутрунова Зоя Станиславовна,
доцент кафедры «Строительная механика», кандидат физико-математических наук
г. Тюмень
Аннотация
В статье представлен анализ включения в учебный процесс по дисциплине «Сопротивление материалов» современных технологий работы с учебной и научной информацией. В течение пяти лет автор опробовал технологию поиска информации, технологию организации работы студентов с учебной и научной литературой в разных форматах, технологию кооперации, технологию самопрезентации для вовлечения студентов в активную работу по изучению теоретического материала необходимого каждому инженеру. Учебный процесс, организованный с помощью технологии перевернутого обучения, стимулировал обучающихся работать самостоятельно, придерживаясь плана изучения дисциплины в семестре. Современные технологии работы с информацией опираются на работу с научными электронными библиотеками, образовательными платформами, с сетевыми научными изданиями. Технология интеллект-карт позволяет оптимизировать время при изучении теоретического материала. Самостоятельно выполненная интеллект-карта помогает студенту понять и запомнить порядок расчета элементов конструкции, систематизировать прочностные характеристики различных материалов. Аудиторная и самостоятельная работа в мини-группах позволяет студентам сформировать культуру общения. Учащиеся учатся аргументировать свое мнение по профессиональным темам, проявлять уважение к чужому мнению, оценивать различные ситуации, возникающие в процессе коллективной работы. Технология сотрудничества стимулирует обучающихся к распределению задач и ролей. Студенты работают в роли исполнителя и в роли лидера, приобретают навык коллективной презентации при защите лабораторных работ. При переходе к индивидуальным образовательным траекториям нужно комбинировать различные образовательные технологии для успешного приобретения обучающимися универсальных и общепрофессиональных компетенций. Различные современные цифровые ресурсы должны быть включены в учебный процесс для проверки выполнения решения задач о прочности, жесткости и устойчивости элементов конструкций и механизмов.
Ключевые слова: технология перевернутого обучения; технология интеллект-карт; технология самопрезентации; технология кооперации; технология поиска информации; технология организации работы студентов с учебной и научной литературой в разных форматах; сопротивление материалов
Abstract
Kutrunova Zoya Stanislavovna
Industrial University of Tyumen, Tyumen, Russia
The use of modern work methods with information in teaching the strength of materials
The article presents an analysis of the modern work methods inclusion with educational and scientific information into the «Resistance of materials» course educational process. Over the course of five years, the author has tested the information search technic, students work organizing technic with educational and scientific literature in different formats, cooperation technic, self-presentation technic to involve students in active work on the theoretical material study necessary for every engineer. The educational process, organized using a blended learning technic encouraged students to work independently, adhering to the discipline studying plan in the semester. Modern technologies for working with information are based on working with scientific electronic libraries, educational platforms, and online scientific publications. Mind mapping technology allows you to optimize the theoretical material studying time. An independently executed mind map helps the student to understand and remember the procedure for calculating structural elements, to systematize the strength characteristics of various materials. Classwork and self-guided work in mini-groups allow students to form a communication culture. Students learn to prove their opinions on professional topics, show respect for others' opinions, and evaluate various situations that arise in the process of teamwork. Collaboration technic encourages learners to assign tasks and roles. Students who work in the executor role and the lead role, acquire the collective presentation skill while defending laboratory work. In the transition to individual educational trajectories, it is necessary to combine various educational technologies for the successful universal and general professional competencies acquisition by students. Various modern digital resources should be included in the educational process for checking purposes of the strength, structural elements, and mechanisms stiffness, and stability problems solution.
Keywords: blended learning technology; mind maps technic; self-presentation technic; cooperation technic; information search technic; students work organizing technic with educational and scientific literature in different formats; strength of materials
Введение
В июле 2020 года в указе Президента РФ №474 «О национальных целях развития Российской Федерации на период до 2030 года»1, были определены цели будущего развития России. Создание эффективной системы общего и высшего образования, увеличение объёма научных публикаций и разработок должны помочь России занять место в первой десятке стран мира по качеству образования.
В январе 2020 года в обращении к Федеральному собранию https://rg.ru/2020/07/22/ukaz-dok.html Указ Президента Российской Федерации от 21 июля 2020 г. N 474 "О национальных целях развития Российской Федерации на период до 2030 года". Дата подписания 21 июля 2020 г. Опубликован 22 июля 2020 г. http://prezident.org/tekst/stenogramma-poslanija-putina-federalnomu-sobraniyu-15-01-2020.html. В.В. Путин предложил разрешить студентам после второго курса поменять выбранную ранее специальность для продолжения учебы. Такой подход к организации учебного процесса призван снизить количество студентов, которые уходят из университета на первом и втором курсах, так как хотят развиваться далее в других направлениях.
Кроме того, организация учебного процесса в условиях пандемии 2020-2021 года потребовала ускоренного перехода на дистанционный и смешанный форматы обучения. За короткие сроки преподавателями и обучающимися были опробованы и освоены различные интернет - сервисы [1-8].
В настоящее время происходит модернизация высшего образования. В вузах России учебный процесс каждого студента будет определяться индивидуальной образовательной траекторией [9]. Обучение на младших курсах должно способствовать развитию компетенций, которые необходимы для дальнейшего профессионального обучения и развития. Каждый выпускник должен быть готов к работе с большими объемами информации. Грамотно анализировать, оценивать, структурировать и применять в профессиональной деятельности. Умение работать в команде также является одной из основных компетенций современного специалиста. Работа с людьми в своей основе также опирается на информационную компетенцию. Умея работать с информацией, можно организовывать сотрудничество на разных уровнях работы и развития проектов и предприятий. Успешная постановка целей, планирование работ на разных этапах, организация процессов и анализ результатов также основаны на обработке больших объемов различной информации. Внедрение в учебный процесс цифровых технологий также должно способствовать приобретению обучающимися информационной, коммуникативной, кооперативной и проблемной компетенций.
Целью исследования является анализ результатов применения различных инструментов инновационных технологий в преподавании сопротивления материалов при переходе на индивидуальные образовательные траектории.
Исследования по применению инновационных технологий к преподаванию технических дисциплин представлены в работах [3-13].
Дисциплина «Сопротивление материалов» при переходе к новой образовательной модели с индивидуальными образовательными траекториями относится к ядерной программе. Дисциплины ядерной программы должны быть освоены всеми студентами независимо от направлений и специальностей.
При разработке учебного плана и рабочих программ преподавателям было рекомендовано распределить половину часов на самостоятельную работу, треть часов - на аудиторные лабораторные работы и шестую часть - на лекции, предусмотрев возможность активного использования системы поддержки учебного процесса на базе Moodle.
Так как переход к индивидуальным образовательным траекториям был плановым, то у преподавателей была возможность в течение учебного года опробовать различные современные педагогические технологии, инновационные методы, цифровые инструменты, электронные ресурсы различных образовательных платформ и т.д.
Для работы с теоретическим материалом была использована технология смешанного обучения - перевёрнутое обучение. Эта технология создает индивидуальное образовательное пространство студента. Весь теоретический материал обучающимся был предоставлен в электронном виде в отдельном курсе системы поддержки учебного процесса на базе Moodle. При самостоятельном предварительном изучении нового материала студент имел возможность посмотреть презентацию лекции, которой будет пользоваться преподаватель. Также обучающимся были даны ссылки на учебники и учебные пособия с указанием глав и параграфов для изучения. Студенты должны были воспользоваться библиотечно-издательским комплексом вуза: электронная библиотека вуза, электронно-библиотечная система IPR BOOKS, электронно-библиотечная система «Лань», электронная библиотека ЮРАЙТ и т.д.
Работая с учебными теоретическими материалами, обучающиеся должны были не просто прочитать материал перед лекцией. Результатом работы с теоретическим материалом являлась интеллект-карта, созданная учащимся самостоятельно. Интеллект-карты можно было выполнять вручную, с использованием программы подготовки презентаций Microsoft PowerPoint или с помощью электронных сервисов Coggle, Draw.io, MindMup и др. Готовую интеллект-карту нужно было сохранить в формате pdf для проверки преподавателем и использовать свою авторскую интеллект-карту для подготовки к лабораторной работе. Результаты исследования применения техники интеллект-карты при изучении технической механики и сопротивления материалов представлены в работе [5].
Технология сотрудничества осваивалась студентами во время работы в лаборатории сопротивления материалов. Лабораторные работы студенты выполняли в малых группах по три-четыре человека. Обучающиеся получали методические указания, где был представлен план проведения эксперимента и методика анализа результатов эксперимента с теоретическим расчетом.
Для защиты лабораторных работ студентам было предложено подготовить презентацию не более десяти-двенадцати слайдов. Тема презентации соответствовала виду деформации, который изучался на данном этапе. Например, при изучении темы «Осевое растяжение-сжатие» лабораторная работа была связана с экспериментальным определением механических характеристик стали. А для презентации обучающимся было предложено найти в различных научных профессиональных и специализированных журналах сведения о применении и о механических характеристиках современных пластичных материалах. Осваивая технологию презентации, студенты применяли свои умения и навыки, полученные в курсе информатики, начертательной геометрии. Обязательным условием было участие в презентации всех членов мини-группы, чтобы каждый студент получил навык публичных выступлений. Активная работа обучающихся с сетевыми научными журналами, электронными базами патентов, с сайтами предприятий помогала ребятам увидеть применение теоретических знаний в реальных проектах и производствах.
Для демонстрации своих знаний по изученной теме обучающимся было предложено выполнить индивидуальное задание, связанное с типовым инженерным расчетом. Пример выполнения был подробно разобран на лекции и доступен был студентам в электронном виде. Расчет обязательно нужно было выполнить вручную письменно. Результат своей работы разместить в курсе в системе поддержки учебного процесса вуза. Кроме того, студентам были даны ссылки на интернет - ресурсы открытого доступа для использования в учебных целях: строительные калькуляторы ProstoBuild; бесплатные строительные онлайн калькуляторы https://stroy-calc.ru; сервис КАЛК.ПРО и т.д. С помощью различных калькуляторов обучающиеся самостоятельно должны были проверить свой расчет.
Описанные выше технологии работы с учебной и научно-практической информацией применялись в учебном процессе с 2017 года. Каждый год в исследовании участвовало две группы студентов третьего курса специальности «Строительство уникальных зданий и сооружений» с профилем «Строительство высотных и большепролетных зданий и сооружений» и «Строительство, эксплуатация, восстановление и техническое прикрытие автомобильных дорог, мостов и тоннелей» с профилем «Строительство (реконструкция), эксплуатация и техническое прикрытие автомобильных дорог».
В конце семестра студентам было предложено ответить на десять вопросов анкеты:
1. Работали ли ранее Вы с научными изданиями по строительной тематике, выбранного Вами профиля обучения? (да или нет).
2. Если Вы в вопросе 1 выбрали ответ «да», то отметьте: какой формат журнала Вы использовали? (бумажный или электронный)?
3. Если Вы в вопросе 1 выбрали ответ «да», то укажите цель обращения к научным журналам? (написание научной работы (реферата, курсовой работы, статьи и т.д.); для подготовки к аудиторным занятиям по рекомендации преподавателя; самостоятельное желание узнать больше о выбранной специальности).
4. При поиске информации к презентации Вы пользовались только ресурсами, которые рекомендовал преподаватель? (да или нет).
5. Работали ли Вы ранее с научной электронной библиотекой eLIBRARY.RU? (да или нет).
6. Работали ли Вы ранее с поисковой системой по полным текстам научных публикаций всех форматов и дисциплин - Академия Google (англ. Google Scholar)? (да или нет).
7. При подготовке презентации обращались ли Вы к современным ресурсам, где указаны современные требования к созданию презентаций для учебы и работы? (Например, курс Майи Андреевой, студенческая инновационная платформа Тюменского индустриального университета https://www.youtube.com/watch? v= - 1NCZEzDlVQ) (да или нет).
8. Боялись ли Вы выступать с докладом перед аудиторией? (да или нет).
9. Довольны ли Вы командным форматом защиты лабораторных работ? (да или нет, объясните свой ответ).
10. Чтобы Вы порекомендовали добавить в учебный процесс для наиболее успешного освоения дисциплины? (напишите свои замечания и рекомендации).
Основная часть
Включение в учебный образовательный процесс современных технологий работы с информацией проводилось в течение пяти лет. В исследовании участвовало 248 студентов. В начале семестра обучающиеся были ознакомлены с системой оценивания всех заданий, которые планировались в течение семестра. Сроки сдачи заданий были установлены в соответствии с аттестациями, предусмотренными учебным планом специальностей.