Организационно-технологический модуль модели включает совокупность профессионально-образовательных технологий, обеспечивающих формирование профессионально-математической компетентности будущего инженера. Содержательно-методический базис реализации модели включает в себя: систему профессионально-прикладных элективных курсов, факультативов по проблемам использования математических методов в профессиональной деятельности и научных исследованиях инженера по безопасности технологических процессов и производств; экскурсии в центры управления охраной труда и промышленной безопасностью на предприятии, в экологические лаборатории промышленных производств с целью анализа использования математических методов в реальном труде инженеров; математические олимпиады, конкурсы, научно-практические конференции, встречи с инженерами-практиками, со специалистами по экологическому мониторингу, выпускниками вуза, работающими по специальности; различные виды самообразовательной деятельности студентов в математической сфере; использование математических и компьютерных технологий для выполнения расчетных лабораторных заданий, курсовых работ и дипломных проектов; применение в ходе различных видов практики математических технологий для решения конкретных задач профессиональной деятельности инженера; деятельность секций научного студенческого общества; деятельность «виртуальной лаборатории-тренажера» по созданию имитационных компьютерных моделей технологических процессов. Имитационные компьютерные модели безопасности технологического процесса включают представления о компонентах систем и их взаимосвязях как в виде собственно математических объектов: формул, уравнений, матриц, логических процедур, так и в виде графиков, таблиц, оперативной информации экологического мониторинга, баз данных. Такие многомерные модели позволяют объединить разнородную информацию о безопасности производства как системе, «проигрывать» различные сценарии развития технологического процесса и вырабатывать на модели оптимальные стратегии управления.
Для обеспечения качества профессионально-прикладной математической подготовки будущих инженеров в процессе исследования было разработано и апробировано специальное учебно-методическое обеспечение (учебные пособия; сборники заданий; лабораторные практикумы; автоматизированная обучающая система; автоматизированная система контроля знаний студентов) дисциплин вузовского компонента учебного плана («Методы математического моделирования», «Основы инженерной математики», «Моделирование технических систем и процессов»), элективных курсов («Основы статистического моделирования», «Планирование эксперимента и обработка данных», «Решение задач техногенного риска»). Использование содержательного потенциала вузовского компонента в учебных планах осуществлялось в рамках академических свобод, предоставляемых вузу ГОСТ ВПО специальности «Безопасность технологических процессов и производств», который дает вузу (факультету) право на самостоятельное определение дисциплин и курсов по выбору студентов в объеме 600 ч (150 ч по блоку общепрофессиональных и 450 ч по блоку специальных профессиональных дисциплин) (Схема 2).
Схема 2
Алгоритм разработки учебных дисциплин, элективных и факультативных курсов
профессионально-прикладной математической направленности вузовского компонента
учебного плана специальности «Безопасность технологических процессов и производств»
В ходе исследования для включения в содержание специально-математических дисциплин вузовского компонента профессионально значимых тем использовался метод экспертных оценок (семь экспертов: инженеры по безопасности технологических процессов и производств; ученые-исследователи по проблемам экомониторинга, инженерной математики; выпускник вуза, работающий по инженерной специальности; преподаватели дисциплин специальной предметной подготовки; преподаватель математических дисциплин). Применялся метод проверки согласованности мнений экспертов; вычислялся коэффициент ранговой корреляции при определении согласованности мнений двух экспертов, коэффициент конкордации при определении согласованности групповых оценок. Математическая обработка анкет экспертов по всем профессионально-прикладным математическим темам и показателям профессионально-математической компетентности инженера позволила рассчитать коэффициент конкордации по всем показателям, констатировать согласованность мнений экспертов от средней (0,51) до сильной (0,88), что позволяет считать отбор содержания математической подготовки инженеров выполненным в достаточной степени верно.
Представленные выше модель и технология ее реализации получили экспериментальную проверку в реальных условиях учебно-воспитательного процесса РГСУ. Учитывая объективную необходимость формирования профессионально-математической компетентности у всех будущих инженеров и в целях получения достоверных результатов, в опытной работе ( гг.) участвовали все студенты (очной, очно-заочной форм обучения) специальности «Безопасность технологических процессов и производств» факультета охраны труда и окружающей среды РГСУ. Основные задачи экспериментальной работы: реализация технологии поэтапного формирования системы профессионально-математических компетенций будущего инженера в образовательном процессе вуза; анализ полученных результатов и мониторинг сформированности профессионально-математической компетентности выпускников вуза. На констатирующем этапе эксперимента определялись исходные уровни: познавательной активности и мотивации студентов при изучении математики; естественнонаучного, экологического, логического мышления, практических умений применять элементарный математический аппарат для решения простейших расчетных задач инженерной деятельности.
На формирующем этапе экспериментальной работы реализован учебный план, отражающий этапность процесса формирования профессионально-математической компетентности будущего инженера, который включал: адаптацию вузовского компонента учебного плана, элективной и факультативной его частей применительно к потребностям обеспечения качества профессионально-прикладной математической подготовки специалистов; использование математических и компьютерных технологий при выполнении расчетно-лабораторных заданий, курсовых и дипломных проектов по тематике, отражающей специфику производственной деятельности реального предприятия; участие представителей предприятий в работе жюри олимпиад по инженерно-техническим, естественнонаучным дисциплинам, конкурсов профессионального мастерства специалистов инженерно-технического профиля; деятельность «виртуальной лаборатории-тренажера» по созданию имитационных компьютерных моделей технологических процессов; секций научного студенческого общества «Инженерная математика», «Математический анализ техногенных рисков»; непосредственное участие представителей предприятий в работе комиссии по итоговой государственной аттестации выпускников вуза.
Решение задач исследования требовало особого внимания к организации различных видов производственной практики, в ходе которой студенты выполняли учебно-профессиональные задания с применением математического аппарата. После прохождения каждого вида практики в рамках вузовского компонента проводился практикум «Профессионально-математическая компетентность инженера: актуальные проблемы практики ее формирования», на занятиях которого обсуждались ситуация трудовой деятельности, требующие применения алгоритмических и эвристических технологий математической инженерии. По результатам преддипломной практики было проведено сравнение экспертных оценок по развитию профессионально-математических компетенций инженера (Таблица 2).
Таблица 2
Результаты экспертной оценки сформированности
профессионально-математических компетенций инженера
(выпускников РГСУ; специальность «Безопасность технологических процессов и производств»)
Компетенции и соответствующие умения | Выпуск 2005 г. 39 чел. | Выпуск 2007 г. 43 чел. | t | p | ||
_ Х | δ | _ Х | δ | |||
Проектно-конструкторские компетенции | ||||||
Умение применять для решения профессионально-инженерных проектно-конструкторских задач математические методы проверки гипотез | 3,69 | 1,54 | 3,89 | 1,71 | 2,14 | <0,05 |
Умение применять математические методы анализа устойчивости линейных объектов и систем | 3,64 | 1,83 | 3,85 | 1,78 | 2,34 | <0,05 |
Умение применять математические методы определения зоны повышенного техногенного риска | 3,52 | 1,57 | 3,71 | 1,49 | 2,19 | <0,05 |
Умения использовать математические методы расчета надежности применительно к системам производственной безопасности и защиты окружающей среды | 3,47 | 1,70 | 3,53 | 2,03 | 0,85 | >0,05 |
Умения использовать для создания проекта методы начертательной геометрии и инженерной графики | 3,86 | 1,72 | 4,12 | 1,80 | 3,73 | <0,05 |
Информационно-компьютерные компетенции | ||||||
Умения использовать компьютерно-математические технологии для обработки экспериментальных данных | 4,09 | 1,78 | 4,39 | 1,95 | 3,21 | <0,05 |
Умения использовать математический аппарат и средства компьютерной графики для оценки техногенных рисков и производственных процессов | 3,61 | 1,38 | 3,74 | 1,99 | 1,07 | >0,05 |
Умения выполнять с использованием ЭВМ расчеты по безопасности технологических процессов | 3,54 | 1,63 | 3,64 | 2,01 | 0,93 | >0,05 |
Умения с использованием ЭВМ моделировать аварийные ситуации и способы из ликвидации | 3,92 | 1,72 | 4,18 | 1,85 | 3,01 | <0,05 |
Экспертно-аналитические компетенции | ||||||
Умения применять математические методы для анализа и оценки степени опасности воздействия вредных производственных факторов на человека и окружающую среду | 4,19 | 1,64 | 4,43 | 1,82 | 2,95 | <0,05 |
Умения формулировать цели экологической экспертизы и мониторинга, в соответствии с ними выбирать математический инструментарий | 3,90 | 1,74 | 4,23 | 1,80 | 2,99 | <0,05 |
Умения применять методы экспертного измерения эколого-технологических показателей, параметров | 4,21 | 1,78 | 4,52 | 1,72 | 3,56 | <0,05 |
Модельно-прогностические компетенции | ||||||
Умения строить и использовать математические модели для описания и прогнозирования различных производственных процессов | 3,73 | 1,93 | 3,86 | 2,05 | 1,38 | >0,05 |
Умения использовать математические модели загрязнения атмосферы, воды выбросами предприятий | 3,63 | 1,58 | 3,96 | 1,93 | 3,42 | <0,05 |
Умения составлять и обосновывать графовые (сетевые) модели | 3,81 | 1,95 | 4,02 | 2,01 | 2,47 | <0,05 |
Умения составлять и обосновывать описательные и качественные модели технологических процессов и систем | 3,62 | 1,44 | 3,74 | 1,53 | 1,48 | >0,05 |
Умения использовать для решения профессиональных задач булевы и марковские модели надежности | 3,90 | 1,97 | 4,21 | 1,64 | 3,95 | <0,05 |
Умения использовать для решения профессиональных задач математические модели случайных процессов | 3,65 | 1,78 | 3,93 | 1,84 | 3,25 | <0,05 |
Умения использовать для решения профессиональных задач модели непрерывных и дискретных линейных объектов и систем | 3,57 | 1,62 | 3,82 | 1,71 | 2,14 | <0,05 |
*экспертами являлись: преподаватель вуза, курирующий базу практики, специалисты-инженеры и представители администрации базы производственной практики
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 |
