Об одном методе сжатия учебного материала специальных дисциплин технического университета

Статья посвящена разработке метода сжатия учебного материала специальных дисциплин технического университета. Актуальность решения проблемы сжатия учебного материала, как и сжатия информации вообще, обусловлена общемировыми тенденциями развития науки и техники, а также требованиями, предъявляемыми действующими образовательными стандартами к программам дисциплин высшего профессионального образования. Произведен обзор работ других авторов, в которых исследовалась задача сжатия учебного материала; отмечена необходимость новых педагогических разработок, практически ориентированных непосредственно на профессиональные дисциплины. На основании анализа современных педагогических технологий и методов инженерии знаний, а также особенностей специальной дисциплины выявлено, что возможность сжатия учебного материала обеспечивается общностью изучаемых вопросов, используемого математического аппарата, подходов и методов при выводе определяющих соотношений, а также практической направленностью предмета и подготовленностью аудитории по естественнонаучным и общетехническим дисциплинам. Разработан метод сжатия, использующий педагогические технологии: построения учебного процесса на крупноблочной и опережающей основе, методического и дидактического реконструирования учебного материала, а также сочетающий дедуктивный и индуктивный способ его изложения. Сжатие достигается за счет структурирования учебного материала дисциплины, при котором отдельные разделы курса объединяются в смысловые группы и читаются параллельно без возможных повторений. Принцип параллельного изложения материала, составляющий основу концепции разработанного метода сжатия, предоставляет возможность реализации его «открытой архитектуры»: оперативной коррекции или расширения содержательной части предмета без значительного увеличения временных затрат на изложение. Для формализации метода дана его интерпретация на графах. Структура дисциплины моделируется в виде ориентированного взвешенного графа (графа дисциплины) с выраженными двудольными подграфами. Вершины графа представляются учебными элементами. Учебные элементы из одной смысловой группы образуют несмежные вершины двудольного подграфа. Ребра графа моделируют средства математического аппарата, с использованием которых устанавливается связь между вершинами. Веса вершин графа идентифицируются как время, затрачиваемое на изложение материала, отражающего содержание учебных элементов, а веса ребер — как время на установление связей между учебными элементами. Для графа дисциплины определены свойства матрицы смежности, предложен алгоритм построения графа минимального веса, содержащего двудольные подграфы. Приведены примеры реализации метода сжатия, подтверждающие его универсальность: для отдельных разделов дисциплин «Строительная механика», «Теоретические основы метода конечных элементов» и «Проектирование летательных аппаратов» построены двудольные подграфы дисциплин, показан принцип «открытой архитектуры» метода. Проведено тестирование разработанного метода на соответствие требованиям, предъявляемым к современной педагогической технологии. Показано, что логика реализации метода сжатия соответствует предметной логике специальной дисциплины высшего технического учебного заведения, а также логике усвоения учебного материала обучающимися. 

1. Сафонов Л.И. Демографические вызовы экономике и рынку труда в Российской Федерации в условиях глобализации. В кн.: Запесоцкий А.С. (научный ред.) Диалог культур в условиях глобализации: XI Международные Лихачевские научные чтения, 12-13 мая 2011 г. Т.1. СПб.: СПбГУП. 2011. 592 с.

2. **** Периодическое издание вуза – газета.

3. Ткаченко Е.В., Манько Н.Н., Штейнберг В.Э. Дидактический дизайн – инструментальный подход // Образование и наука. 2006. № 1. С. 58–67.

4. Неудахина Н.А. О возможностях практического внедрения технологии визуализации учебной информации в вузе // Известия Ал- тайского государственного университета. 2013. № 2-2 (78). С. 35–38.

5. Давыдов В.В. Теория развивающего обучения. М.: ИНТОР. 1996. 544 с.

6. Эрдниев П.М. Укрупнение дидактических единиц как технология обучения. М.: Просвещение. 1992. 256 с.

7. Тазетдинов А.Д. Технология структурирования и визуализации учебной информации в репетиторских системах // Информационно-управляющие системы. 2009. № 1. С. 60–65.

8. Коробкова К.В., Коробков Р.И. Использование «сжатия» информации в процессе форми- рования информационно-компьютерной компе- тентности студентов университета. В кн.: Хапаева С.С. (ред.) Проблемы распространения передового педагогического опыта по использованию ТИК в учебно-воспитательном процессе: Сборник материалов. М.: ООО «Диона». 2007. 81 с.

9. Чибаков А.С. Проблемно-модульная технология в профессиональном обучении высокотехнологичным профессиям и специальностям // Мир науки. 2016. Т. 4. № 2. С. 48 / URL: http://mir-nauki.com/PDF/10PDMN216.pdf

10. Чошанов М.А. Гибкая технология проблемно-модульного обучения: Методическое пособие. М.: Народное образование. 1996. 160 с.

11. Штейнберг В.Э. Теория и практика дидактической многомерной технологии. М.: Народное образование. 2015. 350 с.

12. Буланова-Топоркова М.В., Духавнева А.В., Кукушин В.С. (ред.), Сучков Г.В. Педагогические технологии: Учебное пособие для студентов педагогических специальностей. М.: ИКЦ «МарТ». 2004. 336 с.

13. Балабух Л.И., Алфутов Н.А., Усюкин В.И. Строительная механика ракет. М.: Высшая школа. 1984. 391 с.

14. Горбатов В.А. Основы дискретной математики. М.: Высшая школа. 1986. 311 с.

15. Евстигнеев В.А. Применение теории графов в программировании. М.: Наука. 1985. 352 с.

16. Феодосьев В.И. Основы техники ракетного полета. М.: Наука. 1979. 496 с.

17. Бейко И.В., Бублик Б.Н., Зинько П.Н. Методы и алгоритмы решения задач оптимизации. Киев: Вища школа. 1983. 512 с.

18. Попов Б.Г. Расчет многослойных конструкций вариационно-матричными методами. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана. 1993. 294 с.

19. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир. 1975. 541 с.

20. Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов. М.: Мир. 1979. 392 с.

21. Ковалев Б.К. Развитие ракетно-космических систем выведения. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2014. 400 с.

22. Селевко Г.К. Педагогические технологии на основе дидактического и методического усовершенствования УВП. М.: НИИ школьных технологий. 2005. 288 с.