Инновационная фундаментальная подготовка студентов в Томском политехническом университете Чернов Иван Петрович, Ерофеева Галина Васильевна, Тюрин Юрий Иванович Томский политехнический университет

Введение 21 век – век интенсивного развития высоких технологий, поэтому специалистам с дипломом инженера, чтобы быть конкурентно способными на рынке труда, необходимо будет за свою трудовую деятельность несколько раз менять свой профиль работы, осваивать новые профессии. Такую мобильность смогут проявить лишь выпускники, обладающие глубокими знаниями в области фундаментальных дисциплин и владеющие методологией освоения новых знаний.

В связи с этим особенно актуальным становится совершенствование преподавания фундаментальных дисциплин, особенно это касается инновационных университетов. В Томском политехническом университете разработана концепция фундаментальной подготовки (в составе комплексной программы развития ТПУ) инженеров, бакалавров, магистров, аспирантов, докторантов, включающая образовательную и научную и составляющие.

Образовательная составляющая включает в себя: подготовку и издание учебников по фундаментальным дисциплинам; разработку мультимедийных лекций; создание интерактивных обучающих систем для самостоятельного изучения дисциплин; разработку и создание компьютеризированного лабораторного практикума по физике; разработку и создание программно-педагогических тестовых заданий для текущего и итогового контроля знаний.; Развитие творческой инженерной деятельности студентов, активизация самостоятельной работы студентов.

Научная составляющая включает в себя приобщение к активной исследовательской работе преподавателей и студентов.

Подготовка и издание учебников по физике и математике Физика является профессиональным рабочим инструментом в руках инженера. Поэтому существует потребность в учебнике для технических университетов, который бы сочетал разумную глубину изложения наряду с широтой и практической направленностью материала. В университете подготовлено и издано с грифом Министерства образования учебное пособие по курсу физики для технических университетов - «Физика, ч.I.», которое удовлетворяет выше отмеченным требованиям. При написании курса использовались наиболее интересные научно-методические находки известных отечественных и зарубежных авторов.

С целью формирования и закрепления у студентов практических навыков использования основных физических принципов авторами используются многочисленные примеры, поясняющие наиболее сложные физические понятия, проявление физических законов в повседневной жизни, а также большое число упражнений и задач для самостоятельного решения.

Интерактивная обучающая система Сотрудниками факультета создана и широко используется интерактивная обучающая система по физике и концепциям современного естествознания. Система включает все составляющие традиционного практического занятия, но отличается от традиционного гибкостью и универсальностью. Это позволяет изменять траекторию обучения студентов, получать результаты работы студентов в виде протокола, анализировать их в течение всего курса обучения. Система эффективно используется при самостоятельном изучении курсов.

Компьютеризированный лабораторный практикум по физике На кафедре физики создан уникальный лабораторный практикум по физике, включающий 15 компьютеризированных работ по всем разделам физики. Практикум соответствует международным образовательным стандартам.

Компьютеризированный лабораторный практикум по электричеству и электромагнетизму

Развитие творческой инженерной деятельности студентов. Активизация самостоятельной работы студентов. Для подготовки специалистов, способных создавать новую технику, высокие технологии, кроме преподавания фундаментальных дисциплин на высоком уровне, необходимо вводить элементы инженерной деятельности на ранней стадии обучения. В первую очередь, необходимо начинать с выделения проблемы в целом, при этом вырабатываются элементы инновационного инженерного образования на обычных лабораторных работах и семинарских занятиях.

Опыт работы с хорошо успевающими студентами подсказывает, что нужно смелее предлагать им самостоятельные задания самого разного уровня уже со 2-ого семестра изучения курса физики, а по проблемам измерительного практикума целесообразно начинать с 1-ого семестра. Для этого нами предложены, вместо стандартных контролирующих вопросов, углубленные проблемы, требующие выработки специального мышления, серьезности и ответственности при их решении.

В этом плане весьма полезными являются разработки новых виртуальных учебных лабораторных работ, которые начинаются с простейшего конструирования и заканчиваются сложными узлами не технического, а принципиального назначения. Становится ясно, что такого рода «лабораторные» разработки требуют организации работы в небольших группах, по 4 человека. Это число является оптимальным по сравнению со стандартными.

Процесс вовлечения студентов в инновационную деятельность с первых шагов требует перестройки схемы преподавания, реформирования организации учебного процесса, создания новых методических указаний. Методические обеспечение содержит логику развития физических идей, которые ведут к важнейшим физическим экспериментам и открытиям, к их применению в технологиях и промышленном производстве. К таким темам относятся, например, квантовый эффект Холла, эффект Джозефсона, фуллерены, солитоны, солитонные эффекты (оптические, в металлах, в двумерных магнетиках) и т.д.

Научная составляющая Научная составляющая ЕНМФ включает современные научно-исследовательские лаборатории, в том числе 3 международные, разрабатывающие оригинальные ядерные методы анализа и позволяющие получать принципиально новую информацию о процессах, происходящих в твердом теле. В лабораториях факультета ведутся фундаментальные исследования воздействия ионизирующего излучения на конденсированные среды. Обнаружено явление упорядочения структуры кристаллов малыми дозами ионизирующего излучения и новое уникальное свойство водорода аккумулировать энергию, вносимую извне излучением. По результатам научных исследований сотрудниками опубликовано порядка 10 монографий по современным проблемам физики.

Результаты научных исследований включены в лекции по общей физике, в курсы лекций для подготовки бакалавров по направлению «Физика» и являются основой для подготовки магистров по направлению «Физика конденсированного состояния вещества». Научные исследования интегрированы в международное научное пространство. Исследования ведутся в тесном контакте с учёными Германии, Франции, Италии В исследованиях активно участвуют студенты, на протяжении последних четырех лет 10 студентов и аспирантов становились Эйлеровскими стипендиатами.