Науковедческие аспекты, развития и организации образовательного процесса нанонауки и нанотехнологий

Науковедческие аспекты, развития и организации образовательного процесса нанонауки и нанотехнологий

С. Ф. ЗАБЕЛИН, А. А. ВАСИЛЬЕВ, В. М. ТРОФИМОВ

Забайкальский государственный гуманитарно-педагогический университет им. Н. Г. Чернышевского, Чита, Россия

Современная методология развития нанонауки, ее специфика – междисциплинарность, наукоемкость, высокотехнологичность требует и новых, особых подходов к организации образовательного процесса и разработки программ, представляющих новые модели и методики обучения специалистов на всех уровнях профессионального образования.

Рассматривая примеры разработок, их применения и решения задач по наносистемам, наноматералам и нанотехнологиям, обычно имеют дело с широким спектром порой не связанных между собой проблем в различных областях науки и техники, их рассматривают как частное понятие, конкретизированное применительно к решению поставленных научных и технологических задач. Однако, анализ большинства достижений фундаментальной и прикладной нанонауки, особенностей их конкурентных преимуществ для практического использования междисциплинарных результатов исследований и разработок по нанотехнологиям показывает целесообразность рассматривать их системно как совокупность единого научно-технического направления и, соответственно, с единой системой эффективной подготовки научных и практических специалистов в этой области знаний и технологий.

С учетом междисциплинарного характера восприятия этой области знаний как единого научного направления – нанонауки, необходимо обозначить основные науковедческие аспекты (методологические и технологические) развития нанотехнологий и на базе этой концепции разработать методику организации и реализации образовательного процесса новой науки.

Следовательно, предметом исследования будет являться методология разработки и реализации образовательного процесса обучения по НТ и НМ (Нанотехнологии и наноматериалы), а объектом – развитие нанонауки и нанотехнологий.

При организации образовательного процесса по НТ и НМ необходимо выбрать оптимальный подход к проектированию и реализации технологий обучения. Этот подход ориентирован на понятие образовательного процесса обучения, представленного в документах ЮНЕСКО – системный метод создания, применения и определения всего процесса преподавания и усвоения знаний с учетом технических и человеческих ресурсов и их взаимодействия, ставящей своей задачей оптимизацию форм образования.

Поэтому в качестве ведущих технологий, оптимизирующих процесс методической подготовки студентов к профессиональному образованию, были избраны:

1. Технология преподавания на основе комплексного подхода к факторам линейности и концентричности образовательного процесса;

2. Технология модульно-рейтингового обучения;

3. Технология организации самостоятельной работы студента на основе деятельностного подхода.

При проектировании системы профессионального обучения по НТ и НМ необходимо сформулировать ряд концептуальных положений.

1. Системный подход к проектированию модели профессионального образования.

2. Определение принципа профессиональной направленности как системообразующего фактора.

3. Обеспечение взаимодействия принципа пункта 2 с другими специфическими принципами (политехничности, проблемности и др.).

4. Реализация программно-целевого подхода к перестройке всех компонентов подготовки будущих специалистов: целей, содержание форм, методов и средств обучения в соответствии с требованиями принципа профессиональной направленности в обучении.

Применив системный подход к анализу развития нанонауки и нанотехнологий необходимо было в первую очередь провести классификацию объектов исследования. Поэтому нами сделан анализ-обоснование критериев классификации и предложены модели классификации наноматериалов, наноструктур и нанотехнологий [1]. На их основе разработан метод системно-технологического анализа процессов синтеза объемных нанокристаллических материалов (ОНКМ), включающий классификацию объектов исследования и элементы технологической подготовки производства: классификатор технологических процессов, технологический код операций и алгоритмы программ выбора технологии и проектирования технологического процесса синтеза ОНКМ [2]. Например, имея заданный комплекс свойств необходимого материала можно, используя классификатор банка данных и компьютерную программу, выбрать нанотехнологию получения такого материала.

На следующем этапе проекта рассмотрены концепция и методика организации образовательного процесса по НТ и НМ в технологическом профессиональном образовании [3]. Разработаны рекомендации по содержанию учебного плана с дополнительными требованиями к содержанию классических дисциплин по химии, физике, материаловедения и др. [3,4].

На основе анализа концептуальных положений предложены следующие этапы конструирования учебной программы подготовки специалистов:

1. Выбор методологической основы – структурирование содержания образования.

2. Определение базового компонента содержания образования.

3. Определение обязательных модулей и модулей по выбору в рамках вариативного содержания.

4. Определение индивидуальных модулей в рамках содержания образования.

5. Выбор вопросов и заданий и конструирование рейтинговых тестов в рамках образовательных модулей.

Используя метод модульных технологий, разработаны модульно-компонентные учебный план и учебные программы профессиональной подготовки специалистов, бакалавров и магистров, а также дополнительного образования и повышения квалификации [5,6]. Разработаны технологические и диагностические карты дисциплин с кредитной формой оценки качества усвоения знаний. Создан словарь-справочник терминов и понятий, характеризующих нанотехнологическую область знаний, и продолжается его дальнейшее формирование, что поможет упорядочить лингвистическую сферу нанонауки и дать необходимую информацию для студентов, преподавателей различных технологических специальностей и специалистов. С целью внедрения в образовательный процесс подготовки основ по нанонауке (наносистем, НТ и НМ) разработано учебное пособие для вузов (курс лекций) «Материаловедение и технология наноструктурированных материалов» [5], на которое в 2008 г. получен гриф УМО ВППО.

Разработанная образовательная программа по основам нанонауки прошла частичную апробацию в учебном процессе подготовки бакалавров технологического образования (дисциплина «Технология конструкционных материалов и материаловедение»), магистров (дисциплины «Материаловедение», «Современные материалы и упрочняющие технологии в машиностроении») и специалистов профессионального образования (специализация «Машиностроение и технологическое оборудование»). Занятия проводили в форме лекций и практических семинаров с просмотром мультимедийных материалов. Тестовый контроль усвоения знаний показал хорошие результаты, а главное – повышенный интерес обучающихся к содержанию знаний по НТ и НМ.

1. Забелин, С.Ф. Системный анализ и критерии классификации наноструктурированных материалов [Текст] / С.Ф. Забелин, К.С. Забелин // Технология машиностроения. – 2006. – №3. – С. 5-10.

2. Забелин, С.Ф. Системно-технологический анализ процессов синтеза ОНКМ [Текст] / С.Ф. Забелин, К.С. Забелин // Технология машиностроения. – 2007. – №6. – С. 5-9.

3. Забелин, С.Ф. Методология организации подготовки специалистов по наноматериалам и нанотехнологиям [Текст] / С.Ф. Забелин // Современная электроника и информационные технологии в системе образования: материалы науч.-метод. конф. – Псков: Изд-во СПбГИЭУ, 2005. – С. 68-70.

4. Забелин, С.Ф. Методология подготовки педагогов, студентов и школьников по нанонауке в технологическом образовании [Текст] / С.Ф. Забелин // Проблемы технологического образования в школе и вузе: материалы науч.-практ. конф. –М.: МПГУ, 2006. – С. 76-78.

5. Забелин, С.Ф. Модульно-рейтинговая технология организации образовательного процесса по курсу «Наноматериалы и нанотехнологии» [Текст] / С.Ф. Забелин, А.А. Васильев // Образовательно-инновационные технологии: теория и практика: монография. – Воронеж: ВГПУ, 2008. - С. 124-143.

6. Васильев, А.А. Модульно-рейтинговая технология организации образовательного процесса по курсу «Материаловедение» [Текст] / А.А. Васильев, С.Ф, Забелин // Образовательно-инновационные технологии: теория и практика: монография. – Воронеж: ВГПУ, 2009. - С. 221-234.

7. Забелин, С.Ф. Материаловедение и технология наноструктурированных материалов [Текст]: учеб. пособие для вузов / С.Ф. Забелин, М.И Алымов. - Чита: ЗабГГПУ, 2007, -141с.