Підготовка необхідної кількості кваліфікованих і адаптованих до сучасних вимог фахівців, що відповідають сучасним і перспективним вимогам, є пріоритетним завданням вищої школи. Елементи наукового дослідження усе більшою мірою входять в діяльність інженерів-педагогів. Адже вони своїй повсякденній роботі стикаються з необхідністю досліджувати роботу механізмів і машин, обирати оптимальні параметри і режими їх роботи шляхом проведенням наукових досліджень, розв'язувати конкретні наукові і освітні проблеми професійно-технічного навчального закладу на практико-орієнтований науковий підходу. Тому вже на рівні підготовки фахівців у вищих навчальних закладах необхідно формувати у студентів наукове мислення, здатність до самостійного ухвалення рішень, грамотного аналізу отриманих даних і можливості прогнозування ситуації.

Аналіз останніх досліджень і публікацій

Сьогодні, серед широкого різноманіття педагогічних моделей професійної компетентності педагога розроблена лише три моделі професійної компетентності інженера - педагога: Н. Грохольської, А. Лашукана та Л. Тархан. Зокрема, Л. Тархан професійну компетентність інженера-педагога визначає як якісну характеристику ступеня оволодіння педагогом професійною діяльністю. На думку Л. Тархан складовими професійної компетентності інженера - педагога являються дидактична, спеціальна, методична, інформаційна, керівна, науково-дослідна, загальнокультурна, комунікативні, рефлексивна компетентності [1]. Виникає гостра потреба такої організації освіти, яка б забезпечувала організацію навчально-пізнавальної та науково - дослідницької діяльності студентів, спрямованої на формування їх дослідницьких умінь. Саме на це звертається увага в працях Г. Артемчук, В. Буряка, Л. Кондрашової, Г. Гранник, Є. Спіцина, А. Усової, В. Шейко та ін. Проблему формування професійних і дослідницьких умінь та навичок особистості подано в роботах А. Бойко, С. Гончаренка, Г. Селевка, В. Шадрікова та ін. Окремі аспекти формування та розвитку дослідницьких умінь фахівців у процесі професійної підготовки представлено в дисертаційних дослідженнях В. Кулешової, В. Літовченко, Т. Марущак, О. Рогозіної та ін.

Зокрема, В. Литовченко розглядає такі групи дослідницьких вмінь:

1) операційні дослідницькі вміння;

2) організаційні дослідницькі вміння;

3) практичні дослідницькі вміння;

4) комунікативні дослідницькі вміння.

У дисертаційному дослідженні В. Кулешової визначено структуру пошуково-дослідницьких умінь майбутніх інженерів-педагогів, яка включає пошуково-мобілізаційні, конструктивні, пошуково-інформаційні, аналітико-інтелектуальні, прогностичні, дослідницько-творчі, рефлексивні, оцінні вміння [2].

Аналіз наукових психолого-педагогічних робіт показав, що при формуванні дослідницьких умінь у студентів недостатньо уваги приділяється методиці навчання їх застосуванню методів математичної статистики.

Мета статті: розкриття методики формування у студентів дослідницького вміння використовувати методи математичної статистики під час обробки результатів вимірювань на лабораторних роботах з професійно-орієнтованих дисциплін.

Виклад основного матеріалу дослідження

У тлумаченні В. Андреєва "дослідницьке вміння" - це вміння застосовувати певні прийоми наукового методу пізнання в умовах розв'язання навчальної проблеми під час виконання дослідницького завдання [3].В. Кулешова розглядає пошуково-дослідницькі вміння як інтегроване, динамічне, багатофункціональне утворення, що забезпечує виконання послідовних і логічно пов'язаних між собою професійних дій, які спрямовані на ефективне здійснення інженером-педагогом професійної діяльності [2]. У зв'язку із цим актуалізується проблема: які саме дослідницькі вміння майбутнього інженера-педагога мають бути сформовані, який механізм та методика їхнього формування, їхнього розвитку, як такі вміння мають бути органічно введені до структури майбутньої діяльності.

Фахівцю, на думку Т. Агеєвої, необхідно володіти методикою наукового пошуку, уміти ставити завдання дослідження, знати методи і засоби виміру параметрів роботи, мати навички проведення експерименту, обробки, аналізу і узагальнення результатів дослідження, володіти теорією ухвалення рішень [4]. Цю ж думку підтримують А. Єфименко, В. Макаров, М. Макійов, наголошуючи, що реалізація дослідницьких умінь і професійних компетенцій досягається в процесі навчання студентів великої кількості навчальних дисциплін [5].

Як доводить В. Опанасенко, створення умов для формування дослідницьких умінь при вивченні фахових дисциплін є нагальною потребою в процесі підготовки майбутніх фахівців, так як, відповідно до об'єктивних та суб'єктивних факторів вони повинні оволодіти системою професійних знань, умінь та навичок, навчитись використовувати їх як для організації дослідницької діяльності, так і для її здійснення [6].

М. Архіповою було запропоновано модель формування дослідницької компетентності, ефективність якої забезпечують такі педагогічні умови: впровадження модульно-рейтингової системи, використання педагогічних технологій проблемного навчання і активізації пошуково-творчої діяльності студентів з обов'язковим забезпеченням реалізації навчально-дослідницької і науково-дослідницької діяльності як в аудиторний, так і в позааудиторний час [7].

На думку В. Кулешової, слід дотримуватися таких педагогічних умов: насичення занять творчими ситуаціями, оптимізація логічних та евристичних методів розв'язання творчих завдань, оптимальне в часі співвідношення індивідуальної й колективної форм організації навчально - творчої діяльності, етапність науково-дослідницьких завдань з урахуванням можливостей і досвіду пізнавальної діяльності. Відповідно до принципу системності і послідовності в основі такого підходу проводиться поетапне ускладнення змісту дослідницької діяльності та поєднання в ньому диференційованих і індивідуальних завдань, що будуються на принципах альтернативних та варіативних рішень [2].

Опираючись на роботи Т. Агеєвої, В. Кулешової, Л. Тархан та ін. ми розробили методику формування у студентів уміння використовувати методи математичної статистики при вивченні дисциплін, які викладаємо.

Результати аналізу психолого-педагогічних тлумачень категорії "вміння" дали змогу виявити характерні ознаки уміння використовувати методи математичної статистики: практична дієвість, інтелектуальність, а на цій основі - злиття розумових і практичних дій, усвідомленість, цілеспрямованість, прогресивність, варіативність способів досягнення мети діяльності. Структуру діяльності студентів у процесі формування уміння використовувати методи математичної статистики визначено як єдність послідовних компонентів: усвідомлення особистої значущості в набутті вміння; установка на формування уміння; актуалізація знань, які лежать в основі вміння; розкриття змісту вміння як певної сукупності дій і операцій, що його складають, та способів виконання дії; організація практичної діяльності та вправ для опанування вміння; контроль за рівнем сформованості вміння; оцінювання ходу й результату діяльності, що є показником рівня саморозвитку студента.

Вже на першому лабораторному занятті з дисципліни "Загальна фізика" знайомимо студентів з елементами теорії похибок. зауважуємо, що наукове пізнання людиною оточуючого світу стало можливим лише завдяки впровадженню вимірювань у практику наукових досліджень. показуємо, що процес вимірювання фізичної величини полягає у знаходженні її числового значення. виміряти фізичну величину означає порівняти її з іншою однорідною фізичною величиною, прийнятою за одиницю (еталон) вимірювання. розкриваємо поняття про прямі і непрямі вимірювання, про істинне і виміряне значення фізичної величини. на конкретних прикладах доводимо, що жодна фізична величина не може бути виміряна абсолютно точно, тому хвим не співпадає з хіет. пояснюємо, що мірою відхилення хвим від хіст є абсолютна похибка вимірювання, а мірою точності вимірювання - відносна похибка.

З метою забезпечення усвідомленого засвоєння методів визначення похибок вимірювання пропонуємо студентам самостійно виводити формули для їх обчислення. Дослідницька діяльність студентів у ході розв'язування такої задачі - це сукупність дій пошукового характеру, спрямованих на відкриття невідомих фактів, теоретичних знань і способів дослідницької діяльності.

Одним з основних методів наукового пізнання на лабораторних заняттях з дисципліни "Загальна фізика" є експеримент. Враховуємо, що якісне проведення наукового експерименту здатне сформувати теоретичні наукові знання і практичні навички, необхідні дослідникові. Адже під час його проведення студенти здійснюють розробку плану експерименту; підготовка устаткування, приладів і об'єкту досліджень; статистичну і математичну обробку експериментальних даних; оформлення результатів.

Під час проведення лабораторних занять з дисципліни "Теорія механізмів та машин" показуємо, як використовуються основні методи визначення похибок механізмів. Зокрема пояснюємо, що суть аналітичних методів полягає в тому, що похибка будь-якого параметра звичайно значно менша за самий параметр, тому похибку можна подати як диференціал змінної, а для визначення похибки сукупності параметрів (наприклад, функції положення) використовувати математичний апарат функцій багатьох змінних.

математична статистика інженер педагог

Формування вмінь студентів з використання методів математичної статистики продовжуємо на лабораторних заняттях з дисципліни "Взаємозамінність, стандартизація та технічні вимірювання". Наприклад, метою лабораторної роботи "Обробка результатів вимірювань" є засвоєння знань з методики обробки результатів вимірювань при статистичному контролі якості продукції, набуття практичних навичок з обробки результатів вимірювань за допомогою методів математичної статистики.

У процесі виконання завдань лабораторної роботи студенти знайомляться з основними методами дослідження, опановують уміння самостійно здобувати нові знання для розв'язання проблемних ситуацій, моделюють сутність виробничих процесів тощо.

На лабораторному занятті пояснюємо, що результати вимірювань, як і інші випадкові величини, характеризуються визначеним законом розподілу (функцією щільності ймовірності). Наголошуємо, що в області взаємозамінності і технічних вимірювань найбільш часто зустрічаються наступні закони розподілу: нормальний (закон Гауса); закон рівної ймовірності (рівномірної щільності); закон рівнобедреного трикутника (Сімпсона); закон Релея.

Через обмеженість числа результатів вимірювань при обробці замість математичного очікування і дисперсії одержують наближені до них відповідно емпіричне середнє x і емпіричну дисперсію S2, які характеризують середній результат вимірювань і ступінь розкиду результатів.

Під час виконання лабораторної роботи студенти здійснюють виміри діаметрів валів (не менше 50 шт.), що оброблені при одній настройці верстата без зміни та переналадки ріжучого інструмента. Далі студенти визначають середнє арифметичне значення дійних розмірів та середнє квадратичне відхилення результатів вимірювань. Важливим етапом виконання лабораторної роботи є вилучення грубих похибок з результатів вимірювань. Наявність грубих похибок студенти перевіряють, як для нормального розподілу, за допомогою критерію Райта, критерію Смирнова, за критерієм Романовського та за критерієм Ірвіна. На завершення студенти визначають ймовірність одержання розмірів деталей в межах поля допуску.

При проведенні наукових досліджень та при виконанні лабораторних робіт з дисципліни "Опір матеріалів" необхідно встановлювати кількісні закономірності між певними властивостями досліджуємого фізичного об'єкту, наприклад, деформації ригеля у статично визначеній рамі залежно від прикладеного зусилля, осадки циліндричної пружини від прикладеного зусилля, модулю зсуву при крученні пустотілого валу тощо. З цією метою необхідно знайти значення фізичної величини (прогину ригеля, осадки пружини тощо) за допомогою спеціальних технічних засобів, тобто шляхом вимірювання. Для перевірки результатів вимірювань пропонуємо ряд статистичних критеріїв вилучення грубих похибок (Райта, Романовського, Смирнова, Діксона, Греббса та ін.). Якщо статистична перевірка підтверджує, що результат вимірювання різко відрізняється (являється грубою похибкою), то його вилучають з подальшого розгляду. Перед лабораторною роботою пропонуємо для вивчення та закріплення основних методик математичної статистики вирішувати із студентами розрахункові завдання.

Висновки і перспективи