4.2.3. Лабораторный практикум

Само значение слов лаборатория, лабораторный (от латинского labor — труд, работа, трудность; laboro — трудиться, стараться, хлопотать, заботиться, преодолевать затруднения) указывает на сложив­шиеся в далекие времена понятия, связанные с применением умст­венных и физических усилий к изысканию ранее неизвестных путей и средств разрешения возникающих научных и жизненных задач.

Педагогическая форма обучения практикум в системе высшего профессионального образования имеет свою давнишнюю и содержа­тельную историю. Он обслуживает прикладную сторону профессио­нального обучения, содействует формированию и оснащению будущего специалиста системой необходимых профессиональных умений, позволяющих профессионалу достичь гарантированного конкурентоспособного успеха в работе.

Практикум — это система разработанных содержательно и мето­дически обучающих занятий либо по отдельному научному вопросу, усвоение которого сопряжено с овладением умений и навыков, либо по целостному учебному курсу прикладного характера, который исследует прикладную сторону профессии.

Практикум — очень важное звено в профессиональном росте специалиста, предшествующее непосредственной практике и являю­щееся связующим элементом между изучаемой теорией и практи­ческой деятельностью молодого специалиста.

Цель лабораторных занятий — практическое освоение студентами научно-теоретических положений изучаемого предмета, овладение ими новейшей техникой экспериментирования в соответствующей отрасли науки, инструментализация полученных знаний, т.е. превращение их в средство для решения учебно-исследовательских, а затем реальных экспериментальных и практических задач, иными словами — установ­ление связи теории с практикой.

Одно из преимуществ лабораторных занятий в сравнении с другими видами аудиторной учебной работы состоит в том, что они интегрируют теоретико-методологические знания и практичес­кие умения и навыки студентов в едином процессе деятельности учебно-исследовательского характера. Соприкосновение теории и опыта, осуществляющееся в учебной лаборатории, активизирует познавательную деятельность студентов, придает конкретный харак­тер изучаемому на лекциях и в процессе самостоятельной работы теоретическому материалу, способствует детальному и прочному усвоению учебной информации. Работа в лабораториях требует от студента творческой инициативы, самостоятельности в принимаемых решениях, глубокого знания и понимания учебного материала.

Лабораторные занятия активизируют работу студентов над изучаемым предметом. Общеизвестно, что наиболее интенсивная и ритмичная работа в течение семестра проводится студентами по тем дисциплинам, по которым имеются лабораторные занятия.

Благодаря лабораторным занятиям студенты лучше усваивают программный материал, так как в процессе выполнения лаборатор­ных работ многие расчеты и формулы, казавшиеся отвлеченными, становятся вполне конкретными: при этом выявляется множество таких деталей, о которых студенты раньше не имели никакого представления, а между тем они содействуют уяснению сложных вопросов науки. Словом, соприкосновение теории и опыта, происхо­дящее в лаборатории, не только содействует усвоению учебного мате­риала, но и развивает определенным образом мышление, придавая ему активный характер. Кроме курсового и дипломного проектирования, ни одна из форм учебной работы не требует от студента такого проявления инициативы, как работа в лабораториях.

В большинстве лабораторных работ студентам предоставляется возможность стать "сооткрывателем истины", что благоприятно сказывается на развитии познавательного интереса.

Реализуя функции экспериментального подтверждения и разъяс­нения теоретических положений учебного курса, лабораторный практикум по учебному предмету должен быть тесно увязан с лек­циями и семинарскими занятиями, служить их активной творческой иллюстрацией. Задача принципиального значения: обеспечение единства всех практикумов и отдельных лабораторных работ по научному уровню, методологии, используемой аппаратуре и приборам, исследовательскому характеру. В решении этой задачи следует идти по пути создания унифицированных лабораторных комплексов, концентрирующих новейшую аппаратуру и ее модели, отвечающих современным требованиям к методике и технике эксперимента, рассчитанных на применение ПЭВМ и обеспечива­ющих овладение студентами приемами автоматизации исследований и новейшими методами обработки экспериментальных данных. Таким образом, главное направление совершенствования лаборатор­ных работ в высшей профессиональной школе определяется необходимостью создания целой системы занятий, обеспечивающей формирование в стенах вуза специалиста, владеющего исследо­вательским аппаратом в соответствующей практической сфере.

В современной высшей профессиональной школе лабораторные занятия так же, как и все другие виды аудиторной практической учебной работы, во все большей мере приобретают характер учебно-исследовательской деятельности. Это означает, что, помимо практи­ческой отработки изучаемого материала, занятия развивают творчес­кую инициативу студентов, активизируют их познавательную дея­тельность, формируют устойчивые профессиональные интересы. Ориентация практической подготовки студентов в указанном направ­лении тесно связана с моделированием реальной производственной деятельности будущих специалистов, с реализацией в методическом построении практических занятий принципов проблемного обуче­ния. В итоге создаются условия для воспроизведения в ходе занятия сложных управленческих ситуаций, которые современный высоко­квалифицированный специалист должен решать эффективно в условиях острого дефицита времени.

Лабораторные занятия по разным учебным предметам имеют различное назначение и различный характер. Особенности их поста­новки применительно к каждому учебному предмету, естественно, могут быть учтены только при разработке методик преподавания соответствующих предметов, методик руководства лабораторными занятиями. Здесь же представляется возможным и целесообразным сделать попытку выявить только самые общие, наиболее распрост­раненные особенности лабораторных занятий общепедагогического характера, свойственные большинству требующих экспериментов предметов.

Большое значение имеет правильная организация лабораторных занятий, причем успех дела нередко зависит от выработавшейся в вузе системы организации, установившихся требований и положительных учебных традиций, которые обычно присутствуют в лабораторных занятиях. Сама обстановка занятий должна организующе действовать на студентов и вызывать у них желание творчески работать.

Психологически очень важно создать для студентов и такие условия, в которых совершенно нет места беспокойству и тревоге за возможные неудачи экспериментирования. В лаборатории всегда должен действовать здоровый стимул, поддерживаемый руководи­телем занятий, который бы непрерывно направлял студентов на поиски наилучших решений поставленной задачи. Студенту всегда должна сопутствовать уверенность в успешном выполнении работы, подкрепляемая его собственной инициативой, желанием творчески трудиться, находчивостью и сообразительностью в соединении с хорошей предварительной теоретической подготовкой.

Так как в организации занятий принимает участие учебно-вспомогательный персонал, он не только должен знать технику дела, но и обладать определенной педагогической подготовкой. Каждый лаборант и препаратор должен понимать, чем, когда и как следует помочь студенту и в каких случаях "помощь" может принести вред.

В самом деле, если, например, лаборант предоставит в распоря­жение студента одну из ранее выполненных схем проведения эксперимента, в то время как основной его задачей является самостоятельная разработка такой схемы, — естественно, это будет не помощь, а явный вред для студента. Правильное отношение учебно-вспомогательного персонала к учебной работе достигается настойчиво проводимой преподавателями воспитательной работы среди лаборантов, препараторов и других сотрудников.

Лабораторные работы могут выполняться после прохождения всего теоретического курса (последовательный метод) или одно­временно с его изучением (параллельный метод). Организационно они могут быть формальными (когда все студенты выполняют одну и ту же работу) или групповыми (когда студенты разделены на небольшие группы из 2—5 человек, выполняющие разные работы). Для выбора метода и организационных форм проведения лаборатор­ных работ следует провести всесторонний анализ их достоинств с учетом конкретных возможностей данного учебного заведения.

Вопросы планирования и организации работы учебной лаборато­рии имеют самостоятельное значение и должны тесно увязываться с учебным процессом и перспективами развития лаборатории. Успешное планирование возможно, когда учебная лаборатория соз­дана как самостоятельная единица по дисциплине или по двум-трем дисциплинам, например, по технической механике, включая при этом теоретическую механику, сопротивление деталей, теорию машин и механизмов, детали машин, подъемно-транспортные машины. В случае объединения предметов при правильном подходе можно достигнуть положительного эффекта, так как концентрация имеющегося оборудования позволит более полно использовать его в учебном процессе вместе с отведенными под лабораторию помеще­ниями. Наличие самостоятельной учебной лаборатории повышает научный уровень лабораторных работ, а также позволяет содержать оборудование всегда в состоянии полной готовности к проведению занятий.

Лабораторию необходимо постоянно развивать. Развитие ее учеб­ной материальной базы можно вести по двум направлениям: приобретая выпускаемое промышленностью оборудование и разра­батывая и изготовляя отдельные установки своими силами. При этом второе направление решает не только задачу пополнения учебной материально-технической базы, но и является хорошим объектом для экспериментальной научно-исследовательской работы студентов. Участвуя в разработке лабораторных установок, студенты развивают техническое мышление, приобретают рационализаторские и изобретательские навыки; с повышенной ответственностью отно­сятся к выполнению проектных работ, так как по конструкторской документации студенты сами же и изготовляют детали и доводят установку до рабочею состояния. Таким образом, студенты участ­вуют в полном цикле создания изделия (от идеи до его полного завершения и установки на рабочем месте) в учебной лаборатории.

Лабораторные работы необходимо постоянно совершенствовать и модернизировать, а иногда и заменять новыми, более полезными, интересными и современными. Введение новых лабораторных работ, модернизация старых установок, методик проведения занятий в лаборатории, успехи и неудачи студентов на лабораторных занятиях должны обсуждаться на заседаниях кафедры.

Содержание и внешний вид лаборатории должны соответствовать требованиям технической эстетики: необходимо тщательно и красиво оформить установки и рабочие места (это воспитывает у студентов культуру работы), можно использовать так называемую методи­ческую раскраску установок (объект исследования выделен красным, силовой поток — синей линией и т.д.); очень полезно разработать к каждой лабораторной установке наглядный, методический плакат, на котором были бы образно изложены суть работы, ее идея, методы реализации и ожидаемые результаты, т.е. цель и задачи.

Таковы общепринятые подходы к организации лабораторных занятий. Далее вниманию читателей предлагается реализация отдельных изложенных выше идей на примере общетехнического курса "Детали машин", читаемого автором данной работы.

Тематика лабораторно-практических работ по этому курсу условно включает в себя три направления (уровня).

• Ознакомительные лабораторные работы, имеющие целью изуче­ние образцов конструкций редукторов, разработку, сборку и регули­ровку элементов зацеплений и подшипников, измерение отдельных деталей и определение основных параметров редукторов и сравнение их со стандартными. При ознакомлении с реальными промышлен­ными образцами редукторов студенты усваивают конструкции объектов для будущего проектирования, что обеспечивает сравни­мость проектировочных расчетов с прототипом промышленного изделия.

• Экспериментальные лабораторные работы, цель которых — определение отдельных характеристик (например, коэффициента основной нагрузки в затянутом резьбовом соединении или испы­тание соединений с гарантированным натягом) на достоверность эксперимента расчетным данным.

• Проблемно-поисковые лабораторные работы, направленные на ^v формирование и развитие самостоятельности и технического творческого мышления студентов. К этой группе относятся работы по определению КПД винтовой пары, червячных редукторов, подшипников качения при разных сочетаниях трущихся пар и способа подведения смазки.

Эффективное усвоение научного содержания курса деталей машин, заложенного в лабораторных работах, в немалой степени зависит от их организации. Приведенные выше принципы органи­зации лабораторных работ способствуют решению следующих педа­гогических задач.

Во-первых, как известно, обучаемые могут заметно отличаться друг от друга уровнем своего интеллектуального развития и способ­ностей к творческому мышлению. Интенсивные формы организации занятий призваны обеспечить у всех обучаемых высокий уровень интеллектуального развития. Формы обучения развиваются лишь в том случае, если позволяют обучающему подняться на более высокий уровень в своем интеллектуальном развитии. В этой связи система многовариантных занятий, когда более способным обучае­мым выдаются более сложные задания, а менее способным — менее сложные, оказывается недостаточно эффективной потому, что обу­чаемые получают задания, соответствующие их сегодняшнему уров­ню и не могут подняться на ступеньку выше в своем интеллектуаль­ном развитии. Более целесообразно давать обучаемым задачи, несколько превышающие актуальный уровень их интеллектуаль­ного развития. Для решения таких задач обучаемым может потребо­ваться помощь преподавателя. При этом помощь должна оказы­ваться дифференцирование: обучаемым с высоким уровнем развития следует помогать минимально, со средним уровнем развития — несколько больше, а с низким уровнем развития — максимально.

Помощь со стороны преподавателя должна заключаться в разъяс­нении некоторых положений в условии задачи и постановке наводящих вопросов, направляющих ход мысли обучаемых в нужное русло. Реализовать изложенные выше положения можно через групповую форму обучения, при которой учебная группа делится на три подгруппы с учетом уровня интеллектуального развития обучаемых. В первую подгруппу могут быть объединены обучаемые с высоким уровнем развития, во вторую — со средним уровнем, в третью — с низким уровнем развития.

Во-вторых, предложенные подходы организации лабораторно-практических занятий отвечают внедряющейся многоуровневой системе обучения в высшей профессиональной школе. Здесь следует остановиться на работе [12], авторы которой в независимом варианте выступают с той же идеей, но предлагают два уровня. Первый уровень — это традиционные лабораторные работы, выполняемые для данной дисциплины в строгом соответствии с рабочей програм­мой курса на учебном оборудовании, специально предназначенном для этих целей. Такая форма обучения может лежать в основе подготовки бакалавра техники. Второй уровень — учебно-исследова­тельские работы, цель которых научить студентов проводить самостоятельную работу по той или иной тематике научных методов теоретического и экспериментального исследований. Этот метод обучения, не исключая возможности его использования в бакалавриате, наиболее эффективен на более высоких ступенях обучения (при подготовке магистров, инженеров-исследователей, а также при переподготовке специалистов).

Лабораторные работы второго уровня сложности могут проводиться в несколько занятий, и оценка им дается по совокупности всех этапов их выполнения.

Оценка качества лабораторных занятий может быть осуществлена по рейтинговой системе с использованием показателей, приведенных в табл. 4.3.

Задание. На основе приведенного в данном параграфе материала дайте свой вариант многоуровневой организации проведения лабора­торных работ по выбранной вами дисциплине.

Таблица 4.3. Показатели качества лабораторных занятий

При-знаки	Первый уровень сложности — традиционные лабораторные работы	Второй уровень сложности — учебно-исследовательские работы
Дидактические	Проверка степени готовности к лабораторным работам	Глубина и значимость работы на данной ступени обучения
	Четкость формулировок постав ленной цели и дидактическая последовательность в выполнении работы	Теоретическое обоснование исследо ваний и постановка задачи исследования
	Степень участия в проводимых экспериментах	Использование научных разработок кафедры в рамках плана учебно-исследовательских работ
	Закрепление материала и его связь с лекционным курсом и практи ческими занятиями	Развитие навыков самостоятельного проведения экспериментов и научных исследований
	Полнота освоения методики эксперимента и лабораторного оборудования	Степень творческого союза препо давателя и студента
	Привитие навыков самостоя тельной исследовательской работы	Уровень индивидуализации работы и право выбора работы студентом
	Степень индивидуализации работы	Организация обсуждения результатов
	Обсуждение результатов экспери ментов и обоснование выводов	Вид отчетности и способ защиты работы
Организационные	Степень использования лабора торного оборудования	Использование научного оборудо вания кафедры, промышленного предприятия или УНПЦ*
	Методическая оснащенность занятия и учет правил техники безопасности	Методическая оснащенность занятия и учет правил техники безопасности
	Использование ТСО и ВТ	Применение вычислительной техники, компьютерных программ
	Этика поведения преподавателя	Этика поведения преподавателя
*Учебно-научно-производственный центр.