Основным видом профессиональной деятельности горных инженеров по специальности «Физические процессы в нефтегазовом производстве» является экспериментально-исследовательская научная деятельность [1]. Проведенные нами экспериментальные исследования с привлечением в качестве экспертов опытных и высококомпетентных специалистов нефтегазовых предприятий позволили установить, что специалисты – инженеры этого профиля 56 % своего служебного времени уделяют проведению лабораторных и натурных экспериментально-исследовательских работ [2]. Принимая во внимание этот существенный фактор профессиональной деятельности специалистов по физическим процессам нефтегазового производства, особо высокую актуальность приобретает потребность и необходимость формирования у студентов технического вуза, обучающихся по специальности «Физические процессы нефтегазового производства» профессиональной экспериментально-исследовательской компетенции. При этом под термином «профессиональная экспериментально-исследовательская компетенция» студента – будущего горного инженера по физическим процессам нефтегазового производства» как интегративная многокомпонентная субстанция, адекватно отражающая его готовность на основе приобретенных знаний, умений, навыков и личностных профессионально значимых качеств планировать и подготавливать лабораторный либо натурный эксперимент, корректно и адекватно цели и задачам эксперимента выполнять комплекс мыследеятельностных, психомоторных и тактильных операций и процедур; выполнять статистическую обработку и оценку полученных экспериментальных данных, эффективно и аргументированно проводить их презентацию/защиту.
Целью данного исследования является разработка основных концептуальных положений по проектированию и практической реализации компетентностно-модульной технологии формирования студентов – будущих горных инженеров по физическим процессам нефтегазового производства профессиональной экспериментально-исследовательской компетенции в процессе выполнения лабораторных работ.
В процессе выполнения исследований авторы опирались на основополагающие теоретико-методологические положения отечественной и мировой педагогической науки по проблеме проектирования образовательных технологий, на современную методологию планирования и организацию выполнения экспериментальных научных исследований, методику статистической обработки и интерпретации экспериментальных данных [3, 4].
Отвечая на вызов времени в соответствии с поставленной целью исследования, в Самарском государственном техническом университете была разработана, апробирована и внедрена в учебный процесс подготовки специалистов по специальности «Физические процессы нефтегазового производства» компетентностно-модульная технология формирования у студентов профессиональной экспериментально-исследовательской компетенции в процессе выполнения лабораторных работ [5, 6], базирующаяся на шести нижеследующих компетентностных положениях.
1. При проектировании технологии формирования у студентов профессиональной экспериментально-исследовательской компетенции используется системный подход, при котором технология выполнения лабораторно-исследовательской работы рассматривается как дидактическая система с присущими ей структурами элементами/подсистемами и связями между ними. При этом в качестве управляющего воздействия на систему выступает цель проведения лабораторной работы, а в качестве выходного, управляемого воздействия – результат выполнения лабораторной работы. Процедура контроля состояния управляемого результата в этой системе представлена каналом отрицательной обратной связи.
2. При проектировании технологии был использован методологический прием диверсификации, в соответствии с которым целостная технология формирования у студентов профессиональных экспериментально-исследовательских компетенций в процессе выполнения лабораторных работ расчленяется на три локальные последовательно и преемственно реализуемые технологии, каждая из которых имеет своё локальное функциональное предназначение, свою локальную дидактическую ценность:
- технология П – планирования и подготовки к проведению лабораторного исследовательского эксперимента;
- технология В – непосредственное выполнение лабораторного эксперимента на лабораторном столе / специализированном стенде путем проведения определенных операций и процедур, обеспечивающих получение необходимой и минимально достаточной информации о состоянии и параметрах исследуемого физического процесса;
- технология ОО – статистической обработки полученных экспериментальных данных, анализа и оценивания результатов, их презентация/защита.
Диверсификация целостной технологии на локальные технологии П, В и ОО позволяет выявить содержание и специфику деятельности исполнителей лабораторной работы при реализации каждой локальной технологии, установить состав действий, операций и процедур (мыследеятельностных, психомоторных, тактильных, коммуникативных, управленческих) по отработке этих технологий, что в свою очередь обеспечивает возможность системно и целенаправленно управлять ими [7].
3. Технология формирования у студентов профессиональной экспериментально-исследовательской компетенции сконструирована в модульном формате, в соответствии с которым в её структуре содержится три последовательно и преемственно реализуемых учебных модуля МП, МВ и МОО. Эти учебные модули обеспечивают изучение и практическое освоение студентами трех соответствующих локальных технологий выполнения экспериментально-исследовательских лабораторных работ П, В и ОО. При этом интегрирующей дидактической целью учебного модуля МП является овладение студентами знаниями, умениями и навыками планирования лабораторной работы, обоснование квалиметрических требований и выбор измерительных инструментальных средств, планирование безопасности жизнедеятельности при выполнении эксперимента. Интегративной дидактической целью учебного модуля МВ является освоение знаний о способах и средствах получения необходимой и минимально достаточной экспериментальной информации о состоянии и параметрах исследуемого физического процесса освоения умений и практических навыков выполнения мыследеятельностных, психомоторных и тактильных операций и процедур по воздействию на исследуемый физический процесс, по наблюдению и фиксации изменяющихся при этом его состояния и параметров. Интегрирующая дидактическая цель учебного модуля МОО состоит в освоении студентами знаний, умений и навыков статистической обработки экспериментальных данных, анализа и оценки полученных результатов эксперимента, оформления аргументированных технических отчетов по выполнению лабораторных работ.
В составе учебных модулей содержатся соответствующие дефиниции интегральных целей модулей, списки рекомендуемой учебно-методической литературы по подготовке студентов к проведению лабораторных работ, задания по выработке умений выполнения некоторых специфических технологических операций и процедур, контрольные вопросы для самопроверки готовности к выполнению лабораторной работы.
4. При планировании и реализации технологии формирования у студентов профессиональной экспериментально-исследовательской компетенции используется процессный подход к целеполаганию. Сущность этого подхода проистекает из того, что выполнение любой лабораторной работы обеспечивается достижением двух целей – главной и сопутствующей. При выполнении традиционных лабораторных работ на примере общей физики главной целью является выполнение за счет выполнения в процессе эксперимента определенных операций и процедур, наблюдения и измерения необходимой и достаточной информации, которая после её статистической обработки раскрывает закономерности состояния и параметров исследуемого физического процесса или материального объекта. Сопутствующей же целью лабораторного эксперимента является приобретение знаний, умений и навыков в планировании и выполнении эксперимента.
При выполнении же экспериментально-исследовательских лабораторных работ студентами специальности «Физические процессы нефтегазового производства» главной целью является овладение знаниями, умениями, навыками планирования и подготовки эксперимента, овладение навыками выполнения технологических операций и процедур по получению статистической информации о состоянии и параметрах исследуемого процесса; овладение навыками статистической обработки опытных данных, оценки и презентации/защиты результатов эксперимента, то есть развитие и формирование профессиональной экспериментально-исследовательской компетенции. Сопутствующей же целью лабораторного исследовательского эксперимента является результат её выполнения. Здесь следует заметить, что такая расстановка приоритетов в целеполагании не отражается на результатах эксперимента, поскольку согласно одному из базовых постулатов теории менеджмента качества, если все процессы технологии будут выполнены на заданном высоком качестве, то и конечный результат будет гарантированно качественным.
5. Используется методологический прием последовательного перманентного перенесения ответственности за выполнение всех действий, операций и процедур по планированию и подготовке лабораторного экспериментально-исследовательского эксперимента, по организации его проведения, по статистической обработке, анализу и оценке экспериментальных данных от ведущего преподавателя к непосредственным исполнителям работы – студентам, вплоть до полного освоения ими всех действий, операций и процедур в режиме самоуправляемой самостоятельной работы. Реализация этого приема обеспечивается за счет условного разделения целостного процесса на конечный ряд универсальных действий (УУПД). При организации и проведении традиционных лабораторных работ часть УУПД выполняется ведущим преподавателем, другая большая часть – обучающимися-студентами. При перманентном многосеместровом выполнении студентами специальности «Физические процессы нефтегазового производства» лабораторных экспериментально-исследовательских работ они постепенно под наблюдением ведущих преподавателей осваивают новые для них виды УУПД и, как правило, уже при обучении на пятом курсе выполняют полностью самостоятельно такие лабораторные работы.
Важнейшим фактором, определяющим результативность формирования у студентов личностного профессионально значимого качества – самостоятельности в планировании и организации экспериментально-исследовательских лабораторных работ и ответственности за результаты их выполнения и обеспечение безопасности при проведении необходимых операций и процедур на лабораторных установках/стендах, является непрерывность и долговременность (в течение всех десяти семестров) выполнения студентами комплекса лабораторных работ.
Высокие требования работодателей к экспериментально-исследовательской подготовке будущих специалистов по физическим процессам нефтегазового производства, изложенные в Федеральном государственном образовательном стандарте высшего образования по направлению подготовки 13.12.01 – «Физические процессы нефтегазового производства», получили адекватное отражение в учебном плане и рабочих программах учебных дисциплин общенаучного и профессионального циклов.
Базовый фундаментальный курс «Физика», преподаваемый в течение трех семестров, предусматривает выполнение лабораторных работ с элементами и фрагментами исследований в объеме более 100 ч. Цикл специальных дисциплин по физическим процессам нефтегазового производства» содержит пять курсов, в структурах которых имеются лабораторные экспериментально-исследовательские работы:
- физика горных пород (4 семестра);
- механика многофазных сред (5 семестр);
- минералого-физические методы исследования минералов (6 семестр);
- молекулярная механика вязкости (7 семестр);
- газовая динамика (8 семестр).
В дисциплине «Учебная научно-исследовательская работа» (9 и 10 семестры), объем которой составляет 158 ч, на выполнение экспериментально-исследовательских лабораторных работ отводится 55 ч аудиторного времени.
Таким образом, студенты перманентно, в течение десяти семестров, проделывают комплекс экспериментально-исследовательских работ, в процессе которых у них устойчиво и на высоком уровне формируется профессиональная экспериментально-исследовательская компетенция и способность самостоятельно и ответственно организовывать и качественно выполнять экспериментально-исследовательские лабораторные работы.
6. Последнее концептуальное положение по проектированию и практической реализации компетентностно-модульной технологии формирования у студентов профессиональных экспериментально-исследовательских компетенций определяет необходимость непрерывного наблюдения и систематического мониторинга (в конце каждого из десяти семестров) результативности развития и формирования у студентов профессиональной экспериментально-исследовательской компетенции и опосредованного ею развития и формирования личностных профессионально значимых качеств. Работодатели при конкурсном приеме на работу выпускников вузов предъявляют высокие требования не только к составу и уровню сформированности у них универсальных и профессиональных компетенций, но к их личностным и профессионально значимым качествам. В то же время федеральные государственные образовательные стандарты высшего профессионального образования определяют в качестве результата освоения студентами основных образовательных программ сформированные у них универсальные и профессиональные компетенции, но не оговаривают требования по формированию у них личностных профессионально значимых качеств, поскольку они являются надпредметными образованиями/категориями и развиваются опосредованно в процессе формирования имманентных им профессиональных компетенций [8, 1]. Поэтому личностные профессионально значимые качества горного инженера по физическим процессам нефтегазового производства были определены путем проведения экспертных исследований, в которых приняли участие в качестве экспертов 66 высококомпетентных специалистов производственных предприятий, 16 научных работников отраслевого проектно-конструкторского института нефтегазовой промышленности; 24 профессора и преподавателя нефтетехнологического факультета Самарского государственного технического университета. По результатам статистической обработки экспертных мнений было обосновано и принято к реализации десять личностных профессионально значимых качеств: ответственность, дисциплинированность, аккуратность, уверенность в себе, коммуникабельность, системность мышления, нацеленность на результат, стрессоустойчивость, инициативность, умение принимать других.
По результатам наблюдения за развитием и формированием у студентов личностных профессионально значимых качеств преподаватели, ведущие лабораторные работы, корректно направляют и мотивируют студентов на более высокий результат.
Заключение
1. Разработаны концептуальные положения по проектированию и практической реализации компетентностно-модульной технологии формирования у студентов профессиональных экспериментально-исследовательских компетенций в процессе перманентного выполнения лабораторных работ.
2. На основе и полном соответствии с разработанными концептуальными положениями спроектирована, апробирована и внедрена в учебный процесс подготовки горных инженеров по специальности «физические процессы нефтегазового производства» в Самарском государственном техническом университете компетентностно-модульная технология формирования у студентов профессиональной экспериментально-исследовательской компетенции в процессе перманентного выполнения лабораторных работ.