УДК 378 CASE-STUDY ИНЖИНИРИНГА ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ - ЭФФЕКТИВНЫЙ ИНСТРУМЕНТАРИЙ

ФОРМИРОВАНИЯ И ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА СФОРМИРОВАННОСТИ У СТУДЕНТОВ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ КОМПЕТЕНЦИЙ

© 2013 С.В. Никифорова, ведущий психолог отдела связей с рынком труда и выпускниками

В.Н. Михелькевич, доктор технических наук, профессор Cамарский государственный технический университет, Самара (Россия)

Ключевые слова: профессиональная компетенция; формирование компетенций; оценка качества сформирован-

ности компетенций; конкретная ситуация; кейс – метод обучения. Аннотация: В статье рассматривается педагогическая технология формирования у студентов профессиональ-

ных компетенций с использованием пакета case-study технических объектов. Приведен пример описания конкрет-ной ситуации на этапе проектирования электротехнического объекта. Показана возможность и эффективность использования case-study технического объекта для выявления и оценивания качества сформированности у сту-дентов профессиональных компетенций.

В последние годы среди инновационных интерак-

тивных педагогических технологий в российских вузах все более широкое использование получает технология кейс-стади (case-study). Востребованность этой техно-логии обусловлена высокой эффективностью и резуль-тативностью ее применения по доминирующим крите-риям и показателям: по интенсивности обучения, по уровню освоения студентами учебной информации, по повышению интереса и мотивации учения, по развитию у студентов системного и творческого мышления. В условиях перехода российской высшей школы на двух-уровневую систему образования и компетентностно-ориентированное обучение актуальность кейс-технологии резко возросла, так как она является высо-коэффективным дидактическим ресурсом развития и формирования у студентов общекультурных и профес-сиональных компетенций.

Кейс-стади – это метод обучения на основе и с по-мощью анализа конкретной проблемной ситуации.

В исследованиях по обоснованию целесообразности и эффективности использования кейс-технологии в ка-честве дидактического инструмента формирования и оценки качества сформированности у студентов про-фессиональных компетенций в качестве кейсов были приняты описания конкретных ситуаций инжиниринга технических, в частности электротехнических, объек-тов из «Фонда комплексных контрольных заданий (ФККЗ) по специальности 18.04.00 – электропривод и автоматика промышленных установок и технологиче-ских комплексов», разработанного на кафедре электро-привода и промышленной автоматики Самарского го-сударственного технического университета [1]. В этом фонде, содержащем совокупность из 31 кейса, распре-деленных на четыре функциональных кластера, дано описание конкретных ситуаций на отдельных этапах инжиниринга электротехнических объектов:

- на этапе проектирования и конструирования элек-троприводов и систем автоматического управления ими (кластер ПК);

- на этапе исследования и анализа статических и ди-намических свойств электроприводов (кластер НК);

- на этапе проведения эксплутационно-сервисных работ по устранению аварийных ситуаций в системах электроавтоматики (кластер ЭС);

- на этапе наладки автоматических регуляторов сис-тем автоматического управления электроприводами

(кластер ПН). Для более образного представления обсуждаемой

проблемы рассмотрим пример case-study на этапе про-ектирования технического объекта.

При модернизации токарного металлорежущего станка в качестве электропривода продольной подачи суппорта было решено использовать комплектный ти-ристорный электропривод серии ЭТ-6 с двигателем постоянного тока типа ПБСТ-52 с номинальной мощ-ностью 2,5 киловатта со встроенным тахогенератором ТД 103-ПМ.

Требуется провести проверочный расчет системы электропривода продольной подачи и ответить на де-сять нижеследующих вопросов, подтверждающих воз-можность его использования при условии выполнения поставленных технических условий:

1. Проверить, проходит ли приводной электро-двигатель по нагреву при его работе в длительном ре-жиме, если известны: характеристика электродвигателя, параметры механизма продольной подачи, коэффици-енты прилипания и трения в направляющих станины.

2. Выяснить, удовлетворяет ли приводной элек-тродвигатель условиям трогания с места.

3. Комплектный электропривод серии ЭТ-6 пред-ставляет собой двухконтурную систему подчиненного регулирования параметров с ПИ-регуляторами тока и скорости (схема которого приводится в [1]). Требуется найти численное значение постоянных времени регуля-тора тока, обеспечивающего настройку токового конту-ра на технический оптимум.

4. Рассчитайте численные значения постоянных времени регулятора скорости, обеспечивающего на-стройку скоростного контура на симметричный опти-мум.

5. ПИ-регуляторы тока выполнены на операцион-ных усилителях с активно-емкостным сопротивлением в цепи обратной связи. Требуется вычислить величины входных сопротивлений на входе регулятора при из-вестных расчетных емкостях и коэффициентах переда-чи датчика тока.

6. Обоснуйте необходимость включения аперио-дического фильтра на входе системы управления.

7. Силовая часть комплектного электропривода представляет собой управляемый выпрямитель, выпол-ненный по реверсивной встречно-параллельной схеме. Нарисуйте схему выпрямителя, включив в якорную

Вектор науки ТГУ. № 1 (23), 2013 353

С.В. Никифорова, В.Н. Михелькевич «Case-study инжиниринга технических объектов - эффективный…»

цепь двигателя и в цепь одного их тиристов ампермет-ры с пределом измерения пять ампер.

8. Имея в виду, что управление комлектами вен-тилей в преобразователе совместное и согласованное, определите не будет ли средний ток вентиля превышать пределы шкалы измерения амперметра в случае, если ток в якоре приводного двигателя достигнет двухкрат-ного значения от номинального.

9. Докажите необходимость включения в цепь ре-версивного преобразователя дросселя.

10. Аргументируйте, почему электропривод серии ЭТ-6 имеет более широкую полосу пропускания частот нежели аналогичные ему по функциональному назна-чению комплектные приводы серии БУ-3608 и ЭТ-3К, силовые преобразователи которых выполнены на осно-ве трехфазных, соответственно, мостовой и двух нуле-вых схем.

Анализ содержания вышеприведенной case-study показывает, что содержащиеся в ней контрольные зада-ния охватывают все три компонента профессиональной компетенции в рассматриваемой предметной области: когнитивную (знание теории систем подчиненного управления электроприводами), операциональную (умение выбора способа или приема решения задачи) и деятельностную (мыследеятельностные и тактильные операции и процедуры по непосредственному решению комплекса задач. Очевидно, что студент, поэтапно вы-полняя индивидуально или в составе малой группы все задачи комплексного задания, приобретают умения, овладевают навыками решения профессиональных за-дач, развивают и формируют профессиональные ком-петенции.

Анализ содержания рассмотренного выше кейса по-зволяет установить, что он представляет собой меж-дисциплинарный дидактический комплекс, в котором интегрированы знания большого числа учебных дисци-плин общенаучного и профессионального цикла учеб-ного плана (Электрические машины и аппараты, Эле-менты и устройства микроэлектроники и микропроцес-сорной техники, Теория электрического привода, Ав-томатическое управление электроприводами, Теория автоматического управления, Автоматизация типовых технологических процессов и промышленных устано-вок).

Интеграция учебных дисциплин позволяет студен-там системно подходить к решению инженерной про-блемы в описанной конкретной ситуации и способству-ет развитию у них системного мышления [2].

Вместе с тем в процессе проведения формирующего эксперимента было установлено, что case-study инжи-ниринга является дидактическим продуктом двойного назначения, он не только может использоваться в каче-стве средства формирования профессиональных компе-тенций, но и в качестве эффективного инструмента оценки качества их сформированности. Разница в их применении состоит лишь в методиках и времени их использования. На стадии формирования профессио-нальных компетенций ФККЗ используется при прове-дении групповых практических занятий на 8, 9 семест-рах обучения по рассмотренной выше кейс-технологии, а на стадии контроля качества сформированности про-фессиональных компетенций – в конце 10-го семестра, после завершения теоретического обучения и прохож-

дения преддипломной практики, по методике индиви-дуального контроля.

Рассмотрим вначале методологические основы и методологические приемы использования кейс-технологии инжиниринга технических объектов для развития и формирования общекультурных и профес-сиональных компетенций, которые были успешно ап-робированы в процессе обучения студентов четвертого-пятого курсов учебным дисциплинам «Системы авто-матического управления электроприводами» и «Авто-матизация типовых технологических процессов и про-мышленных установок». При этом кейс-технология используется для группового обучения студентов, важ-нейшими составляющими которого являются: работа в группе, работа в малых группах, коллективный анализ разработанных идей и консолидированное принятие решения. Семантическая суть технологии заключается в подготовке процедур погружения обучаемых в кон-кретную проблемную ситуацию, формирования творче-ской среды, поиска новых знаний, инсайтного озарения, взаимного обмена мнениями и сгенерированными идеями.

Кейс-метод интегрирует в себя формы развивающе-го обучения, включая процедуры индивидуального, группового и коллективного развития, формирования многообразных личностных качеств обучаемых. Дан-ный метод представляет собой специфическую разно-видность проектной технологии. В традиционной обу-чающей проектной технологии процесс разрешения имеющейся проблемы осуществляется в соответствии с заранее и четко сформулированной целью по жесткому алгоритму, тогда как в кейс-методе формирование про-блемы и путей ее решения происходит на основании кейса, который является одновременно и техническим заданием, и источником информации для осознания и поиска вариантов эффективных действий по разреше-нию проблемы.

Кейс-метод концентрирует в себе значительные достижения технологии «создания успеха». Для него характерна активизация деятельности обучающихся, стимулирование их успеха. Именно ощущение успеха выступает одной из главных движущих сил метода, способствует формированию устойчивой позитивной мотивации и наращиванию познавательной и творче-ской активности студентов.

Технологическая деятельность преподавателя при использовании кейс–метода реализуется в два этапа. Первый – это творческий процесс по созданию кейса и вопросов для его анализа. Работа осуществляется за-благовременно за пределами аудитории и включает в себя научно-исследовательскую, методическую и кон-струирующую деятельность. Этап включает: определе-ние содержания модуля (раздела) дисциплины, которо-му посвящена ситуация; формулирование целей и за-дач; определение и описание проблемной ситуации; формулирование проблемы; поиск необходимой ин-формации. Проблема, которая занимает исключительно важное место в кейс–методе - это форма существования и выражения противоречия между уже назревшей не-обходимостью в каких-то действиях и недостаточными условиями для ее реализации.

Следующий шаг в проектировании кейса - выбор конкретной ситуации, которая могла бы выступить в

354 Вектор науки ТГУ. № 1(23), 2013

С.В. Никифорова, В.Н. Михелькевич «Case-study инжиниринга технических объектов - эффективный…»

качестве носителя сформулированной проблемы. Со-бытийный подход к ситуации рассматривается как со-вокупность событий, связанных в целостность пробле-мой. Ситуация рассматривается с точки зрения условий деятельности, а ее сущность – с позиций теории дея-тельности. Ситуация является сложным взаимодейст-вием различного рода факторов, которые либо способ-ствуют разрешению противоречия, либо препятствуют ему. Освоение студентами основ инжиниринга техни-ческих объектов с использованием кейс–метода явля-ется хорошим средством наглядного представления его теоретических положений, проверки этих положений на основе опыта. Конкретные примеры лучше сохра-няются в памяти, нежели абстрактная информация. Ценно, что в процессе решения студентами конкретных инженерных задач на отдельных этапах инжиниринга у них развиваются и формируются профессиональные компетенции. Благодаря своему активизирующему воз-действию метод конкретных ситуаций наиболее приго-ден для индивидуальной работы или работы в малых группах. Хорошо подготовленного кейса недостаточно для эффективного проведения занятия. Необходимо еще подготовить методическое обеспечение, как для самостоятельной работы студентов, так и для проведе-ния предстоящего занятия.

Второй этап включает деятельность преподавателя в аудитории, где он выступает со вступительным и за-ключительным словом, организует малые группы и начинает дискуссию, поддерживает деловой настрой в аудитории, по ходу обсуждения оценивает вклад сту-дентов в анализ ситуации.

Работа с кейсом представляется в следующей по-следовательности:

- Введения в кейс: постановка преподавателем цели занятия и основных вопросов решения проблем, кото-рые фиксируются на доске для последующего обсуж-дения.

- Анализ ситуации - участники представляют свои варианты решения в устном виде.

- Презентация (представление) результатов анализа кейса и его составляющих. Умение публично предста-вить интеллектуальный продукт, хорошо его прорекла-мировать, показать его достоинства и возможные на-правления эффективного использования, а также вы-стоять под воздействием критики представляется очень ценным интегральным качеством будущего специали-ста.

- Общая групповая дискуссия. - Подведение итогов анализа кейса. Преподаватель

«раскрывает карты» и информирует как были решены проблемы, которые обсуждались.

Кейс – метод способствует более глубокому усвое-нию учебного материала, т.к. позволяет активизировать различные факторы: теоретические знания по той или иной теме, практический опыт обучающихся, их спо-собность высказывать свои мысли, идеи, предложения, умение выслушать альтернативную точку зрения и ар-гументировано высказать свою. Будучи формой инте-рактивного обучения, кейс-метод завоевывает позитив-ное отношение со стороны обучающихся, которые ви-дят в нем игру, где они имеют возможность проявить и усовершенствовать аналитические и оценочные навы-ки, научиться работать в команде, применить на прак-

тике теоретический материал, увидеть неоднозначность решения проблем, найти наиболее рациональное реше-ние [3].

Исходя из реалий современной экономической си-туации в стране, к будущим инженерным кадрам предъявляются следующие требования: быть обучае-мым; уметь принимать решения в условиях ограничен-ной, противоречивой информации или даже в условиях ее отсутствия; уметь согласовывать действия с колле-гами по работе; уметь оперировать профессиональной терминологией; отличать правильные тезисы и форму-лировки от ошибочных; обладать социальным интел-лектом; иметь креативное мышление; уметь устанавли-вать равновесие между знанием деталей и способно-стью к синтезу. Эти требования подтверждаются ре-зультатами экспертного опроса работодателей – пред-ставителей организаций-заказчиков на целевую подго-товку специалистов относительно значимости различ-ных характеристик выпускников. Они показали, что в числе наиболее значимых находятся нижеуказанные характеристики: навыки практической подготовки – 51 %; уровень теоретической подготовки – 40 %; пер-спективы продвижения по службе – 25 %; успешность обучения в вузе – 21 %; личные качества – 20 %; пол – 19 %; возраст – 15 %; наличие знаний по смежным спе-циальностям – 12 %; стаж работы – 10 %; семейное по-ложение – 8 %.

Для формирования такого рода личностных качеств и характеристик требуются определенные изменения в существующих технологиях подготовки специалистов, введение в процесс подготовки инженерных кадров анализа производственных ситуаций. Важная задача преподавателя предоставить сферу для активной дея-тельности и удовлетворения интересов, организовать самостоятельную мыслительную деятельность студен-тов. Обучающийся должен выдвигать идеи и давать оценки самостоятельно или в составе малой группы. Метод кейсов – это совокупность условий и обяза-тельств, описывающих конкретную реальную обста-новку на предприятии в рассматриваемый период.

Кейс содержит информацию о том, что происходит, кто в этом участвует, какой должен быть получен ре-зультат, зачем это нужно, какие ресурсы можно исполь-зовать? Необходимо в процессе разрешения ситуации получить ответ как достичь результат? Это и предлага-ется решить участнику дискуссии, а решение, которое он найдет может свидетельствовать о сформированно-сти у студента профессиональных компетенций.

Применение метода кейсов учит студента быть объ-ективным, передает опыт подкрепленный теорией, по-могает сформировать новое видение ситуации, учит действовать и брать на себя ответственность за приня-тое решение.

Формирование у студентов профессиональных ком-петенций невозможно без развития мыслительной дея-тельности, абстрактного и системного мышления, раз-вития и укрепления творческих навыков [4]. При этом важным условием в формировании профессиональных компетенций является развитие у студентов понимания изучаемого материала. Последовательность развития понимания и творчества можно представить в виде це-почки: концентрация – внимание – память – знание – понимание – творчество. Концентрация, включающая

Вектор науки ТГУ. № 1 (23), 2013 355

С.В. Никифорова, В.Н. Михелькевич «Case-study инжиниринга технических объектов - эффективный…»

паузу, расслабление и осознание, требует умения со-средоточиваться на настоящем моменте, конкретных действиях сейчас и здесь. Внимание должно быть осно-вано на визуальной обработке и подкреплено эмоцио-нальным восприятием при ассоциации образов. Память закрепляется вербальной обработкой с логической увязкой информации и обязательно сопровождается личными комментариями. В результате этого форми-руются знания – упорядоченный и систематизирован-ный материал, прошедший интеллектуальную обработ-ку. Новые знания позволяют глубже понимать научно-технический материал и, следовательно, дают возмож-ность творить, предлагать новые решения, создавать новые технические объекты. Студенты накапливают знания по общепрофессиональным и специальным дис-циплинам. При этом вместо того, чтобы просто акку-мулировать факты и данные, студент с помощью при-менения метода кейсов учиться размышлять над фак-тами и данными, старается понять их значения для себя лично. Повторный просмотр и использование знаний обеспечивает надежную запись и хранение полученной информации. Необходимо выработать у студента по-стоянную потребность в понимании окружающего мира и изучаемых им предметов, объектов, явлений. Пони-мание тесно связано с творчеством. Чтобы хорошо по-нять материал, надо отнестись к нему творчески. При этом студент все время должен направлять свой ум на самое существенное, ориентироваться на конкретную задачу, на результат ее решения. Важно не только ус-воение студентами новых знаний, но и эффективность способов этого усвоения, развитие познавательных сил и творческого потенциала.

Вернемся теперь к использованию case-study инжи-ниринга технических объектов для контроля качества сформированности у студентов всей совокупности профессиональных компетенций, предусмотренных ФГОС ВПО.

Такой итоговый контроль проводится в 10 семестре, на этапе дипломного проектирования, после заверше-ния программы теоретического обучения, прохождения студентами преддипломной практики. Процедура про-ведения контроля начинается с выдачи студенту одного задания из пакета ФККЗ, причем из кластера функцио-нальной специализации, к выполнению которой он под-готавливается. На выполнение конкретного задания отводится время 3,0 – 3,5 часа, в течении которого сту-дент может пользоваться справочниками, каталогами электроаппаратуры, учебно-методической литературой, персональным компьютером.

Каждое комплексное задание содержит 10 взаимо-связанных, условно самостоятельных задач, трудоем-кость выполнения которых оценивается от 5 до 20 бал-лов, при этом суммарный балл задания равен 100. За показатель уровня сформированности профессиональ-ных компетенций принято количество баллов, набран-ных студентами за выполнение конкретного задания: 85 – 100 баллов – высокий, 70 – 85 баллов – повышенный; 55 – 70 баллов – базовый; менее 55 баллов – неудовле-творительный.

В составе ФККЗ содержится также пакет эталон-ных ответов по каждому case-study, что исключает субъективность в оценке выполненных заданий. Ва-лидность оценки сформированности профессиональ-ных компетенций была подтверждена экспертными исследованиями, в которых приняли участие работо-датели-руководители и высококвалифицированные специалисты предприятий электроэнергетического профиля. Например, с использованием диагностиче-ского инструментария case-study инжиниринга было установлено, что выпускники электротехнического факультета последних трех лет (2010 – 2012 г.г.) по специальности «Электропривод и автоматика про-мышленных установок и технологических комплек-сов» при выборке 117 человек имели сформирован-ность профессиональных компетенций на высоком уровне – 28 – 33 %, на повышенном – 32 – 37 %, на базовом – 40 – 43 %.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Фонд комплексных контрольных заданий по специ-альности 18.04.00 – электропривод и автоматика промышленных установок и технологических ком-плексов.-Колл.авторов под ред.В.Н.Михелькевича.-Самара:СамГТУ, 2004.-310 с.

2. Щипанов В.В. Методологические подходы к проек-тированию модульных междисциплинарных ком-плексов/Вестник Самарского государственного тех-нического университета. Серия «Психолого-педагогические науки». Выпуск 29–Самара: 2004.–с.151-158.

3. Долгоруков А. Метод case-study как современная технология профессионально-ориентированного обучения http://www.vshu.ru/lections.php?tab_id=3&a=info&id=2600

4. Михелькевич В.Н., Радомский В.М. Основы научно-технического творчества: Учебное пособие.-Ростов-на-Дону: Изд-во «Феникс», 2004.- 320 с.

CASE-STUDY OF TECHNICAL OBJECTS ENGINEERING-AN EFFECTIVE TECHNOLOGY

FOR THE DEVELOPMENT OF QUALITY EVALUATION OF DEVELOPED STUDENTS' PROFESSIONAL COMPETENCES

© 2013 S.V. Nikiforova, Leading Psychologist, Department of Connections with Labour Market and Graduate Students

V. N. Mikhelkevich, doctor of technical science, professor, Department of Psychology and Pedagogics Samara State Technical University

Keywords: professional competence, development of competences, evaluation of quality of developed competences,

particular situation, case-study method. Annotation: Pedagogical technology for the development of students’ professional competences with the use of a case-

study oftechnical objects is described in the article. The example of a particular situation describedin the projection stage of an electrical engineering object is given. Possibility and effectiveness ofcase-study usesof technical objects for the reve-lation and evaluation of quality of developed students’ professional competences are shown in the article.

356 Вектор науки ТГУ. № 1(23), 2013