Как все-таки усиливать роль физико-математических дисциплин в образовании при проведении его реформы?

Размещено на http://www.allbest.ru/

Как все-таки усиливать роль физико-математических дисциплин в образовании при проведении его реформы?

Сарычев В.А.

д.т.н., профессор

Любая реформа образования, проводимая с целью предоставления образовательных услуг, сводится к установлению некоего стандарта на такие услуги, где оговариваются грядущие базовый уровень знаний, навыки и компетенции для обучающегося. Это самая выгодная в экономическом отношении модель обучения, да она и самая демократичная - всем всё достается одинаково, а значит, и легко оценивается качество обучения с помощью тестов с «плюсиками». Вместе с тем, целью образования должно быть обеспечение потребностей страны в нужных специалистах, а оценка знаний обязана соответствовать известному из кибернетики принципу «суждение о разумности или неразумности испытуемого может вынести только субъект более разумный» (А. Тьюринг), а мы бы еще добавили - ответственный. образование реформа дисциплина

При высказанной оговорке такая «демократическая» технология обучения получается далеко не самой эффективной, если следовать стремлению наиболее рационально использовать для общества очень разнородный по своему уровню и составу «человеческий материал». Уравниловка не способна в принципе подготавливать суперпрофессионалов, в которых так нуждается современная экономика. Здесь можно из советского опыта указать на пути преодоления подобной уравниловки, когда приоритетной для системы образования была подготовка кадров для реального сектора экономики. Наша школа тогда была по сути своей политехнической, в ней был серьезно представлен курс физико-математических дисциплин и уроки труда, где в основном обучали рабочим профессиям.

Теперь в школе исчезли по существу уроки труда, значительно сокращен цикл преподавания физико-математических дисциплин, более того, некоторые предметы, как астрономия, вообще отсутствуют в программах обучения. Количество часов, выделяемое сегодня на преподавание физики и математики, превращает изучение этих дисциплин в простое ознакомление с предметом, не позволяет заинтересовать молодежь, а преподаватели в большинстве школ просто приспосабливаются к сложившейся ситуации. Приходится с ужасом замечать, что студенты технических вузов практически не имеют физико-математического мышления, а дойдя до четвертого курса, на своей производственной практике они впервые видят обычный металлорежущий станок. По этой причине, один из аргументов реформаторов образования, что «при хорошем уровне школьной подготовки интенсивный 4-летний курс обучения даст полноценное высшее, в том числе и инженерное образование», нужно сразу же отбросить как, на сегодняшний день, совершенно не серьезный.

Все обсуждаемые здесь проблемы с образованием для нашей страны - хронические, в том числе и потому, что их пытаются решить только экономическими методами. Однако, после проведения всех экспериментов с образованием как средним, так и высшим, а также учитывая известные реалии последних лет в политике и экономике, становится абсолютно ясно, что возврат к прежней системе подготовки кадров просто невозможен. Нужно оставить все надежды на реставрацию тех впечатляющих, признанных всем человечеством успехов в советской системе подготовки инженерных кадров прежних времен. Теперь следует всесторонне учитывать нынешние очень не простые реалии, присутствующие уже достаточно долго в нашем обществе, когда в стране до сих пор не накоплен хоть какой-либо серьезный опыт в преодолении негативных тенденций в экономике, а значит, и в образовании.

Очевидно, что должен быть достаточно длительный переходный период, где нужно нащупывать пути наиболее результативного реформирования образования. Итак, нужно в рамках реформы, изначально нацеленной на предоставление образовательных услуг, все-таки дифференцировать процесс обучения. Естественный путь здесь, это - организация системы образования по многим программам. Но это означает просто установление нескольких средних уровней для объема преподавания того или иного предмета. У нас в стране эта идея сейчас реализуется в виде установления различных требований для школ разного профиля и уровня. Конечно, применительно к преподаванию предметов естественнонаучного цикла, требуемый для реальной экономики уровень знаний по этим предметам с практически полным воспроизведением советской системы образования гарантируется только в специализированных школах физического и математического профиля (если, правда, восстановить еще и конкурсную систему поступления в эти школы).

Мы предлагаем, наряду с утвержденной в установленном порядке учебно-методической литературой (конечно, в обычном и электронном вариантах), предоставлять дополнительно для школьников и их преподавателей соответствующие подготовленные нами книги для чтения по предметам физико-математического цикла. В этих книгах для самостоятельного изучения даются дополнительные сведения для наиболее трудно усваиваемого материала, иные способы доказательств, подробные биографии ученых (особенно отечественных), обсуждается применимость тех или иных фактов для техники, и даются объяснения природных явлений. Для повышения интереса мы предоставляемые материалы разнообразили включением отрывков из литературных произведений, прежде всего стихотворений, где в той или иной степени воспроизводится логика именно физических рассуждений. Важно отметить, что этих книгах приводится большое количество специально отобранных задач с решениями, поскольку без них не может быть серьезного усвоения материала. Была выпущена пробная партия таких материалов по физике, получившая достаточно высокую оценку у специалистов. Сейчас эти материалы значительно дополнены и кардинально переработаны с учетом полученных замечаний и предложений, и под названием «За страницами школьных учебников по физике» выпускается московским издательством серия книг (выпущено уже 5 томов такой Хрестоматии, на очереди еще 3).

Эти материалы рассчитаны целиком на добровольное с ними ознакомление. Учащиеся в рамках самообразования смогут более глубоко изучить материалы, соответствующие программе школы, а также найти дополнительные сведения для собственных «размышлений». Учителя найдут материалы для факультативов и дополнительного образования, а также для того, чтобы их уроки физики были более содержательными. Следовательно, у учащегося и учителя появляется возможность индивидуализировать процесс изучения физики. Важно также отметить, что эти материалы содержат еще и математические приложения, где наиболее тяжело усваиваемые учащимися идеи математики рассматриваются с точки зрения их физических приложений. Другими словами, нами предлагается расширительная версия курса физики для последующей самостоятельной работы. Такое, пусть базирующееся только на личном интересе образование сможет стать основательным и серьезным. Мир сейчас требует суперпрофессионалов для создания среды, достойной сегодняшнего человека, и грамотного ответа многочисленным вызовам человечеству. Нынешнее образование скорее ориентируется на потребителей импортных технологий и обслуживателей товарно-сырьевых потоков.

На наш взгляд, только так можно хоть как-то помочь преодолеть и пробелы в физико-математическом образовании. Поскольку на примерах из области их будущей производственной деятельности в этих книгах нами постоянно демонстрируется эффективность технологий, базирующихся на фундаментальных науках, то здесь еще и проводится как бы профориентация для реального сектора экономики. Естественно, что такие материалы могут быть востребованы и техническими университетами, поскольку здесь уж точно нужно учащемуся взглянуть на известные ему из школы идеи физики под углом зрения их применимости в будущей инженерной работе. Это позволит эффективно проводить индивидуализацию процесса обучения в средней школе без директивного неподготовленного воздействия, рассчитывая, правда, только на интерес, увязанный с выбором последующего профессионального пути.

Предлагаемый нами подход к образованию, включающий возможность предоставления дополнительных материалов по изучаемой дисциплине для самостоятельной работы, на наш взгляд, окажется крайне полезным в процессе перехода высшего образования на двухуровневое, где подготовка магистров изначально нацеливается на увеличение доли самостоятельной подготовки, которую, иначе говоря, мы предлагаем также делать и «по выбору».

Грядущий повальный переход на систему подготовки магистров и бакалавров, безусловно, где-то и как-то может быть оправдан. Но для наукоемких отраслей народного хозяйства такая кастрированная подготовка специалистов за счет снижения уровня базового образования, являвшегося предметом несомненной гордости отечественной системы подготовки специалистов, гарантированно окажется неэффективной. Но раз уж решение о переходе на двухступенчатую систему подготовки специалистов бакалавр магистр, абсолютно для нас непривычную, руководством страны принято, то нужно иметь в виду, что в соответствии с замыслами реформаторов бакалавр должен получать «нормальное» высшее образование, позволяющее занимать ему инженерные должности. Поскольку срок учебы для бакалавра значительно меньше, чем для магистра (или нынешнего инженера), то, вероятно, ему со стороны вуза нужно успеть дать почти весь спектр учебных «инженерных» дисциплин (включая общественные, экономические, по обеспечению качества, безопасности и т.п.), но в урезанном варианте. Венцом такой деятельности должна явиться его бакалаврская работа, которая призвана соответствовать прежним инженерным проектам, иначе как же специалист будет затем самостоятельно работать, считаясь специалистом с высшим инженерным образованием. Для магистров придется как-то комбинировать "недочитанные хвосты" в соответствующие синтетические курсы (конечно, плюс новые), чтобы магистры получили требуемую углубленную подготовку по выбранной специальности. Это кардинальная ломка технологии образования требует со стороны профессорско-преподавательского состава неимоверных усилий. Другого пути, однако, мы не видим, иначе будет профанация высшего образования или реформаторы должны взять на себя смелость и отказаться от двухступенчатого образования, как это делается сейчас во многих странах.

Чтобы рассмотреть требования к образованию, нужно выявить целевое назначение для подготовки «выходного» («оконечного») для образовательной цепи специалиста - магистра - с позиций сегодняшнего дня.

Поскольку подготовка магистров обязана генетически базироваться на подготовке бакалавров, то в прежнем составе и объеме учебные дисциплины давать нельзя. Это, прежде всего, относится к математике, которая сегодня нацелена на реализацию связки «компьютер + дифференциальные уравнения, линейная алгебра, теория вероятностей». Вместе с тем, проектирование и производство радиоэлектронных, сенсорно-сигнализационных, программируемых, инфокоммуникационных, интеллектуальных систем, базируются уже на симуляционном подходе, обслуживаемым связкой «компьютер + дискретная геометрия и топология, комбинаторика, теория групп». Во всяком случае, интегралы и дифференциалы в учебном процессе должны существенно потесниться (а то и исчезнуть), чтобы дать простор для дискретной математики, на которой сегодня зиждутся инфокоммуникационные технологии.

В основе симуляционного подхода лежит программируемая технология и операторный принцип контроля и управления объектом посредством интерфейсных возможностей компьютера. Здесь уже демонстрируется умение оператора (это отнюдь не программист и не инженер) запустить созданную проблемно-ориентированную симуляционную систему и проиллюстрировать последовательность получаемых данных. Компьютерные системы управления и принятия решения обеспечивают и эффективность, и повышенную безопасность.

Давно уже назрела необходимость дифференцировать читаемые студентам курсы. В этом случае на рынок труда выпускники выходят с документами, полнее отражающими степень знаний, позволяющими вынести более аргументированное суждение о подготовке выпускника вуза, а также появляется возможность эффективного привлечения высококвалифицированных специалистов из промышленности для преподавания и оценки знаний (только «своей» части курса).

В рамках hi-tech четко прослеживается следующая тенденция в представлении достигнутого результата, по сути, это авторская реклама - инструкция (программируемая технология), связывающая постановку задачи, входные данные и эффективную оценку полученного результата. В отличие от традиционного математического моделирования - метод решения не обсуждается, а задача сводится к симуляционному подходу.

Итак, подготовка кадров должна непосредственно увязываться с освоением и широким использованием программируемых инфокоммуникационных технологий. Постоянно нарастающий требуемый (хотя бы потому, что именно так развиваются зарубежные информационные технологии) темп развития инновационных процессов должен постоянно подпитываться кадрами, способными профессионально ориентироваться в быстро меняющемся окружении. Важнейшая задача профессионализации активно «разбавляется» операторной симуляцией проблемно-ориентированных задач на базе интеллектуальных программируемых систем. Можно предложить критерий для водораздела между бакалаврами и магистрами - бакалавр должен уметь пользоваться информационными продуктами, магистр должен их создавать. Подготовка кадров должна непосредственно увязываться с освоением и широким использованием технологий Computer Science. Изучение Computer Science, осуществляемое в ведущих университетах мира, нацеливается на подготовку специалистов для эффективной работы. Именно Computer Science стали сегодня во всем мире гарантом постоянного распространения, воспроизведения и обновления ресурса инновационных процессов, и они стали базой для учебных программ подготовки разнообразных специалистов в ведущих университетах мира.

Программируемая технология - поиск программы, содержащей одновременно данные и процесс их преобразования (интерпретаций). Такие технологии ставят во главу угла компьютер и как инструмент и как средство прогрессирующего развития цифровых программируемых технологий. В этих технологиях обязательно присутствуют процедуры компьютерного воспроизведения реальности на основе передачи, переупорядочивания, накапливания любых данных и знаний, а также организуется удобный интерфейс для массового пользователя - потребителя, развивающимися сервисными компьютерными и сетевыми информационными технологиями.

Сегодня возникает неоднозначное понимание физических и теоретических (математических) моделей анализа. Несоответствие уже преподаваемых в университетах учебных дисциплин возможностям существующих цифровых технологий приводит к противоречивым требованиям относительно функционирующих и вновь проектируемых инфокоммуникационных систем. Это заставляет заново пересмотреть концептуальные коммуникационные характеристики различных систем.

Симуляционный принцип позволяет анализировать непосредственное преобразование инфокоммуникационных потоков в виртуальные терминальные программы, а не формировать представление в виде математических моделей. Необходим непрерывный процесс компьютерного обучения (тренинга) всего задействованного персонала в выполнении поставленных задач. Решение о стратегических и тактических целях выбирается из списка возможных альтернатив, предложенных созданным программным интеллектом компьютера. Сенсорные возможности в настоящий момент по всем показателям превосходят сенсорные возможности человека, а цифровые технологии позволяют проанализировать и мгновенно доставить информацию в любую точку пространства.

В программируемых технологиях данные отнюдь не только числа, но и любые физически измеряемые информационные меры и идентификационные формы. Это обстоятельство фактически обеспечивает универсальность для приложений таких технологий в разнообразных областях знаний и практической деятельности. Процесс же восприятия и принятия решения представляется как поиск адекватной формы коммуникативного акта. Такой подход в физике привел к активному переходу от классического натурного эксперимента к полному компьютерно-имитационному моделированию (perfect simulation), в технологии - к системно-техническому проектированию и т.д. Это требует совершенствования программируемой среды при интеллектуализации: интерфейса, архиваторов, поисковых серверов, аналитического реферирования, режиссирования аудио-визуального потока данных и т.п., что заставляет использовать достижения таких разделов математики, как дискретная математика и топология, комбинаторика, теория групп, алгоритмическая теория А.Н. Колмогорова, вейвлет-анализ, теория хаоса, фракталы, самоподобие, конечно же, в компьютерном обеспечении. При изучении такой математики надо обязательно делать упор на решениях практических задач из жизни, а не зацикливаться на нынешнем углубленном изучении доказательств теорем, совершенно игнорируя при этом объяснение того, для чего собственно эти теоремы сформулированы. При формировании номенклатуры и объема преподаваемых математических курсов следует всегда иметь в виду очень точный и правильный афоризм, что "математик всё сделает лучше". Подтверждений этому афоризму для инженерных наук можно привести множество, отметим здесь только алгоритмическую теорию и теорию вероятностей А.Н. Колмогорова, теорию связи К. Шеннона, теорию фильтрации Колмогорова-Винера-Калмана, теорию адаптивных систем В.А. Якубовича, теорию интеллектных систем С.Н. Васильева.

При формировании базовых курсов следует обеспечить их соответствие симуляционному моделированию, программируемой технологии, табличным методам «вычислений», разработке так называемых терминальных программ, транслирующих содержащиеся в них ДАННЫЕ в РЕЗУЛЬТАТ. Все эти инфокоммуникационные подходы призваны кардинально изменить номенклатуру и объем инженерных дисциплин.

Итак, повторяем - бакалавр должен уметь пользоваться информационными продуктами и накапливать знания для понимания предметной области, а магистр должен создавать эти продукты. Мы неслучайно образно назвали стык между подготовкой бакалавра и магистра водоразделом. Ведь почти все знания, касающиеся предметной области, даются и могут даваться в традиционной «упаковке», совершенно никак не связанной по сути (но не по форме - здесь активно должны использоваться компьютерные технологии обучения) с инфокоммуникационными технологиями поиска результатов в процессе инженерной деятельности. Можно этот водораздел преодолеть, слепо веря в справедливость и правильность используемых информационных продуктов. Но вряд ли здесь возможно их кардинальное обновление, учитывающее появление новых материалов и компонентов, а также необходимость задействования новых физических принципов функционирования и парирование вызова со стороны рынка, не укладывающееся в рамки возможностей используемых текущих инфокоммуникационных технологий.

Как нам кажется, здесь также следует ожидать появление материалов (опять же для самостоятельного изучения), позволяющих на изученные «бакалаврские» курсы взглянуть с точки зрения Computer Science, точнее, рассматривать их как базу для «введения в специальность» современного инженера.

Конечно, мы понимаем некоторую утопичность наших предложений по направлению реформы образования в инновационном направлении, поскольку оно не базируется на «обязаловке». Все это возможно лишь при повышении авторитета специалистов, работающих в реальном секторе экономики, точнее, в действенности стимулов, определяющих соответствующий выбор.

Размещено на Allbest.ru