Лабораторный практикум как разновидность практического занятия

Лабораторный практикум – существенный элемент учебного процесса в военном вузе, в ходе которого курсанты и слушатели фактически впервые сталкиваются с самостоятельной практической деятельностью в конкретной области. Лабораторные занятия, как и другие виды практических занятий, являются как бы средним звеном между углубленной теоретической работой обучающихся на лекциях, семинарах и применением знаний на практике. Эти занятия удачно сочетают элементы теоретического исследования и практической работы.

Выполняя лабораторные работы, курсанты и слушатели лучше усваивают программный материал, так как многие расчеты и формулы, казавшиеся отвлеченными, становятся вполне конкретными, происходит соприкосновение теории с практикой, что в целом содействует уяснению сложных вопросов науки и становлению курсантов и слушателей как будущих профессиональных военных специалистов.

Само значение слов “лаборатория”, “лабораторный” (от латинского labor – труд, работа, трудность, laboro – трудиться, стараться, хлопотать, преодолевать затруднения) указывает на сложившиеся понятия, связанные с применением умственных и физических усилий к изысканию ранее неизвестных путей и средств для разрешения научных и прикладных задач.

Не случайно слово “практикум”, применяемое для обозначения определенной системы практических (преимущественно лабораторных) учебных работ, выражает ту же основную мысль (греческое praktikos) деятельный, следовательно, предполагаются такие виды учебных занятий, которые требуют от курсантов и слушателей усиленной мыслительной деятельности.

Ни одна из форм учебной работы не требует от обучающихся такого проявления инициативы, наблюдательности и самостоятельности в принимаемых решениях, как работа в лаборатории. Поэтому в военных вузах все кафедры, ведущие общенаучные, общеинженерные, технические и специальные дисциплины, отводят в учебных планах на лабораторные занятия до 20–30 % учебного времени.

В целях интеграции теории и практики в военных вузах в последнее время получают широкое распространение комплексные лабораторные работы, проводимые на широком техническом фоне с применением разнообразной аппаратуры в условиях, близких к реальным, в которых будет работать будущий специалист.

Лабораторные занятия – это один из видов самостоятельной практической работы курсантов и слушателей, на которых путем проведения экспериментов происходит углубление и закрепление теоретических знаний в интересах их военно-профессиональной подготовки.

Проведением лабораторного практикума с курсантами и слушателями достигаются следующие цели:

– углубление и закрепление знания теоретического курса путем практического изучения изложенных в лекции законов и положений в лабораторных условиях;

– приобретение навыков в научном экспериментировании, анализе полученных результатов;

– практическое ознакомление с измерительной аппаратурой и методами работы на ней;

– формирование первичных навыков организации, планирования и проведения научных исследований.

Во всех документах, касающихся высшей военной школы, содержатся указания о необходимости дальнейшего совершенствования и активизации лабораторного практикума как важнейшего средства повышения профессиональной подготовки будущего военного специалиста. Оно должно идти по пути улучшения содержания, организации, модернизации лабораторного оборудования и методического обеспечения.

При постановке учебного курса наибольшую сложность всегда представляет отбор содержания материала, подлежащего практическому усвоению. Следовательно, формируя программу лабораторных занятий, важно выделить ту часть практического обучения в военном вузе, которую можно решать наиболее успешно в лабораторных условиях. Поэтому для лабораторных занятий военный преподаватель отбирает такой материал, на базе которого можно поставить учебный эксперимент, причем главной задачей всех опытов может быть изучение существа явлений (внутренних процессов, протекающих в изучаемых технических системах или непосредственно в природе). В то же время этот материал в итоге должен раскрывать методику современных научных исследований применительно к специальной подготовке курсантов и слушателей.

Выделяя вопросы программы, подлежащие иллюстрации в лабораторных работах, следует прежде всего исходить из того, какова роль каждого вопроса, изучаемого в рамках данной дисциплины, в формировании ее структуры, насколько трудно для курсантов и слушателей освоить ту или иную проблему без выполнения экспери- ментов.

В общенаучных и общеинженерных учебных дисциплинах на лабораторные занятия выносят материал, позволяющий иллюстрировать основные закономерности данной науки, применять физические методы измерения для изучения строения вещества и анализа процессов, прививать курсантам и слушателям умение многосторонне описывать и объяснять физические объекты и явления. По специальным дисциплинам, в том числе и по техническим, проводятся такие работы, которые будущим военным специалистам предстоит выполнять в своей практической и научной деятельности.

Разумеется, организуя лабораторные занятия, общенаучные и общеиженерные кафедры принимают во внимание не только свои предметные задачи, но и учебные задачи других кафедр и в целом деятельность курсантов и слушателей как специалистов определенного профиля. Преемственность в осуществлении экспериментальной подготовки между кафедрами достигается прежде всего строгой согласованностью учебных программ, и в частности программ лабораторных занятий. Установление межпредметных связей в области лабораторного практикума ведется по следующему пути: согласованию понятий, определению и обозначению физических величин для того, чтобы они составляли единую систему во всех дисциплинах; согласованию порядка ввода этих понятий по месту и времени с тем, чтобы обеспечивающие дисциплины и основной курс лекций по изучаемому предмету своевременно готовили сознание курсантов и слушателей к восприятию материала, рассматриваемого в данной лабораторной работе.

Таким образом, само построение лабораторного практикума должно способствовать установлению логических связей профилирующего курса с другими учебными дисциплинами с тем, чтобы курсанты и слушатели усвоили его как целостную систему со всей структурой, отражающей изучаемую науку.

Перед курсантами и слушателями при выполнении лабораторной работы ставится задача овладеть в ходе обучения двумя группами навыков: общенаучными и общеинженерными.

Общенаучные навыки (преимущественно эмпирические – наблюдение, эксперимент, измерение) включают постановку проблемы, выдвижение гипотезы, выбор физической или математической модели, проведение эксперимента, правильную запись результатов измерений, их обработку и анализ, оценку возможных погрешностей и границ применения используемой модели.

Общеинженерные навыки – это навыки правильного выбора приборов, необходимых для проведения эксперимента, его планирования, освоения незнакомой аппаратуры, сборки установки, регулирования и калибровки приборов, изменения пределов их измерений, графического и аналитического представления результатов экспериментов. Их формирование осуществляется в ходе выполнения системы лабораторных работ по всем учебным курсам.

При разработке программы лабораторного практикума чрезвычайно важно учесть то, что выпускники военных вузов, хорошо усвоившие теоретический материал, не всегда могут применять его в своей профессиональной деятельности.

Следовательно, основное требование к лабораторному практикуму в военном вузе – выбор такого содержания учебного материала и формы организации занятия, которые бы способствовали развитию активной познавательной деятельности курсантов и слушателей, привлечению их к творчеству и самостоятельности в решении научных и практических задач.

Успех лабораторных занятий зависит от многих слагаемых: от теоретической, практической и методической подготовки преподавателя, его организаторской работы по подготовке занятия, состояния лабораторной базы и методического обеспечения, а также от степени подготовленности самих курсантов и слушателей, их активности на занятии.

Формы организации лабораторного занятия зависят прежде всего от числа обучающихся, содержания и объема программного материала, числа лабораторных работ, а также от вместимости учебных помещений и наличия оборудования. В зависимости от этих условий в военных вузах применяют следующие формы проведения лабораторных занятий: фронтальную, по циклам, индивидуальную и смешанную (комбинированную).

Фронтальная форма проведения лабораторных занятий предполагает одновременное выполнение одной и той же работы всеми курсантами и слушателями. Ее применение способствует более глубокому усвоению учебного материала, поскольку график выполнения лабораторных работ поставлен в четкое соответствие с лекциями и упражнениями. При этом обеспечивается высокий методический уровень проведения работ, так как на каждом занятии внимание преподавателя сосредоточивается лишь на одной работе. Однако данная форма требует большого количества однотипного, иногда дорогостоящего оборудования и универсальных стендов, а для их размещения – значительных лабораторных площадей.

Иногда в военных вузах используется организация лабораторных работ по циклам. При этом работы делятся на несколько циклов, соответствующих определенным разделам лекционного курса. В один цикл объединяются 4–5 работ, осуществляемых, как правило, на однотипных стендах. Курсанты и слушатели выполняют работы по графику, переходя от одного цикла к другому. Применительно к цикловой форме организации создаются лабораторные практикумы по дисциплинам, имеющим в программах четко обозначенные разделы примерно одинаковой продолжительности по времени.

Военные вузы, располагающие большими возможностями по лабораторной базе, внедряют индивидуальную форму организации работ, при которой каждый обучающийся выполняет все намеченные программой работы в определенной последовательности, устанавливаемой графиком. В этом случае курсанты и слушатели одновременно могут работать над различными темами. Последовательность лабораторных работ для многих из них может не совпадать с последовательностью лекционного курса, но зато лучше могут быть учтены определившиеся научные интересы и склонности отдельных обучающихся. Данная форма организации обладает тем преимуществом, что позволяет расширить тематику работ и представляет курсантам и слушателям большие возможности для научных исследований.

Наиболее часто в военных вузах используется смешанная (комбинированная) форма организации лабораторных занятий, позволяющая использовать преимущества каждой из рассмотренных выше форм. В курсах, читаемых в начале обучения, применяют фронтальную форму, затем переходят к цикловой и индивидуальной. Во всех случаях кафедры стремятся к тому, чтобы каждая лабораторная работа выполнялась курсантами и слушателями индивидуально и самостоятельно.

Стремясь обеспечить постепенное нарастание самостоятельности курсантов и слушателей в выполнении лабораторных работ, кафедры используют различную степень регламентации их деятельности, что, естественно, накладывает свой отпечаток на методику проведения занятий.

При проведении лабораторных работ возможны три подхода к их выполнению:

– на базе рецептурных действий курсантов и слушателей, когда они проявляют умение работать преимущественно в стандартных условиях, отраженных в руководстве по лабораторному практикуму;

– частично поисковых действий обучающихся, когда они уже могут действовать достаточно самостоятельно, решать несложные творческие задачи при подсказке или непосредственном руководстве преподавателя;

– активных творческих действий курсантов и слушателей, когда они проявляют способность действовать в условиях, близких к реальным, используя запас приобретенных знаний.

Разумеется, в современных условиях интенсификации обучения должен преобладать третий подход, но полностью отказаться от первого и второго тоже нельзя.

В этой связи лабораторные работы рекомендуется планировать следующим образом:

– для курсантов и слушателей первых курсов – с жесткой регламентацией деятельности;

– для обучающихся вторых и третьих курсов – с ослабленной регламентацией деятельности, с использованием частично-поискового метода;

– для курсантов и слушателей старших курсов – лабораторные работы исследовательского характера в условиях полной самостоятельности, лишь при косвенном контроле преподавателя.

Особенности подготовки лабораторного занятия.

Подготовка лабораторного занятия начинается с изучения исходной документации, определения (уточнения) целей и задач данного занятия, времени, выделяемого курсантам и слушателям для подготовки.

В ходе подготовки к лабораторной работе военный преподаватель должен уяснить проблематику, объем и содержание лабораторного занятия, определить, какие понятия, определения, теории могут быть иллюстрированы данным экспериментом, какие умения и навыки должны приобрести обучающиеся в ходе занятия, какие знания углубить и расширить. При этом ему необходимо решить, на каком этапе обучения следует поставить задачу на подготовку к лабораторной работе, каким образом достигнуть активизации познавательной деятельности курсантов и слушателей.

Задача на подготовку к лабораторной работе может быть поставлена либо на лекции, либо на практическом занятии с таким временным расчетом, чтобы обучающиеся смогли качественно подготовиться к ее проведению. Одновременно им выдаются разрабатываемые на кафедре “Задание на лабораторную работу” и “Описание лабораторной работы”. Эти учебно-методические материалы готовятся, как правило, преподавателем, который проводит весь лабораторный практикум.

Разделы указанных методических материалов отражают учебные вопросы, краткие сведения по теории, программу выполнения работы, содержание отчета, вопросы для подготовки и литературу, рекомендуемую курсантам и слушателям для подготовки к занятию. В них также ставятся задачи, которые обучающиеся должны решить при подготовке к работе, в процессе эксперимента и при обработке полученных результатов.

В указаниях о порядке оформления отчета определяются форма отчета, в каком виде должен быть оформлен цифровой и графический материал, порядок сравнения полученных результатов с расчетными и оценки погрешностей, порядок формулировки выводов и заключений, а также порядок защиты выполненной работы.

При проведении занятий с жесткой регламентацией, описание работы – это фактически пошаговый перечень того, что курсанты и слушатели должны по ней сделать. Описание по работам на проблемно ориентировочной основе несколько отличается от традиционного и включает наименование и целевую установку лабораторной работы; суть научной проблемы, подлежащей разрешению; примерный порядок проведения эксперимента, а также ожидаемый результат; общие требования к отчету и выводам по работе; вопросы для подготовки; рекомендуемую литературу.

Такое описание ориентирует курсантов и слушателей на творческую, исследовательскую работу, а не на репродуктивные действия.

Подготовка обучающихся к лабораторной работе проводится в часы самостоятельной работы с использованием учебников, конспектов лекций и вышеуказанных методических материалов.

В итоге подготовки курсанты и слушатели должны знать основной теоретический материал, который закрепляется данной лабораторной работой; цель, содержание и методику ее проведения, правила пользования приборами; меры безопасности и порядок их выполнения в работе. Кроме того, они должны заготовить схемы, таблицы, графики, необходимые для выполнения работы. Официальным допуском для курсантов и слушателей к занятию является сдача коллоквиума. Чтобы обеспечить своевременное выполнение работ, кафедры обычно устанавливают “контрольные сроки” коллоквиумов и сдачи работ. Эти сроки выбираются таким образом, чтобы обучающиеся имели возможность самостоятельно и качественно планировать свою деятельность. Тем временем преподаватель продолжает подготовку к данному занятию: организует самостоятельную работу курсантов и слушателей, проводит индивидуальные и коллективные консультации, проверяет готовность аппаратуры и документации, а также разрабатывает план проведения лабораторного занятия.

Содержательная часть плана проведения лабораторной работы включает вступительную часть; порядок проведения эксперимента и обработки результатов; общий расчет времени по этапам занятия (на сборку установки, проведение эксперимента, анализ и оформление отчета); заключительную часть занятия.

Во вступительной части указываются тема, цель, порядок выполнения работы и оформления отчета. Ход выполнения лабораторной работы в плане отражается только в самом общем виде.

Определяя порядок проведения эксперимента, целесообразно отмечать последовательность работы, примерный расчет времени; особенности работы с данной аппаратурой; меры безопасности; контроль правильности собранной схемы и порядок подачи напряжения (нагрузки); точность снятия отсчетов; вопросы или задачи (проблемы), требующие от курсантов и слушателей самостоятельных решений или проявления творчества.

Заключительная часть отводится на подведение итогов и постановку задачи на следующее занятие.

Проведению лабораторного занятия предшествует сдача курсантами и слушателями коллоквиума. Коллоквиум (от лат. colloquium – разговор, беседа) – собеседование преподавателя с обучающимися.

Цель коллоквиума – контроль глубины усвоения теоретического материала изучаемого раздела учебной дисциплины; контроль понимания физической сущности явлений, иллюстрируемых данной лабораторной работой; проверка знания приборов и аппаратуры, используемых при проведении лабораторной работы; проверка знания порядка проведения эксперимента и его обоснования, представлений об ожидаемых результатах, умения их обрабатывать и анализировать; проверка знания правил эксплуатации оборудования и техники безопасности при проведении работ.

Таким образом, проводя коллоквиум, как правило, путем индивидуального собеседования, военный преподаватель прежде всего контролирует, в какой мере курсанты и слушатели изучили лекционный материал и рекомендуемую литературу, насколько глубоко усвоили теоретический материал, поняли физическую сущность рассматриваемых явлений.

Проверка знания приборов, порядка проведения эксперимента и представлений курсантов и слушателей об ожидаемых результатах, умения обрабатывать и анализировать экспериментальные данные позволяет, во-первых, исключить грубые ошибки в ходе эксперимента; во-вторых, вырабатывать у курсантов и слушателей навыки качественных и количественных обобщений при проведении научных исследований; в-третьих, оценивать допустимые разбросы результатов экспериментов и в целом способствовать развитию необходимой культуры работы.

Коллоквиум как форма учебного контроля отличается от экзамена (зачета) следующим: охватывает не всю дисциплину в целом и даже не часть ее, изученную в течение семестра, а только ее раздел или даже тему; может и должен принимать форму собеседования, т. е. диалога; это вид индивидуальной методической помощи, разъяснение обучающемуся тех вопросов, неверное или недостаточное понимание которых он обнаружил в собеседовании.

Следовательно, коллоквиум это форма контроля, вид помощи курсанту (слушателю) и метод стимулирования его самостоятельной работы. В зависимости от возможностей и напряженности учебного плана коллоквиумы могут проводиться в плановое учебное время, в период самостоятельной подготовки и во время лабораторной работы.