Структурно-функциональный метод изучения технических объектов и исследований, страница 2

4) оценку научно-технического уровня устройства.

Информационный подход имеет существенные преимущества по сравнению со структурно-логическим подходом, который широко применяется в настоящее время в учебной практике. При структурно-логическом подходе основное внимание обращается на естественную структуру устройств, их формальное структурно-логическое описание в ущерб подробному анализу информационных процессов.

Структурно-функциональный метод направлен на освоение студентами нового теоретического уровня обобщения, который подразумевает выделение основополагающего принципа построения информационных устройств и применение методологии системного исследования технических средств.

Применение данного метода приобретает особую актуальность в профессионально-педагогическом образовании. Любое профессиональное образование стремится достичь соответствия между уровнем квалификации специалиста и технологическими требованиями производства. Профессионально-педагогическое образование же определяют три фактора: технический прогресс, человеческие ресурсы и способы их развития.

Особенности подготовки педагогов профессионального обучения в отличие от подготовки инженеров определяют необходимость разработки для технических дисциплин типовых учебных задач, не требующих применения математического аппарата, но обеспечивающих лучшее понимание сущности работы изучаемых объектов и процессов. С другой стороны, анализ учебной литературы по ряду специальных дисциплин показал, что среди количественных задач преобладают одноплановые, не требующие исследовательских процедур, и отсутствуют задачи, предполагающие качественное и глубокое осмысление теории, без которых решение многих задач становится малоэффективным. Кроме того, среди методистов распространено мнение о том, что не существует универсального способа анализа и решения различных задач. Поэтому студентов знакомят с эмпирически найденными подходами в их решении. Исходя из данной ситуации, на основе применения структурно-функционального метода был разработан комплекс функциональных задач по ряду схемотехнических дисциплин, соответствующие алгоритмы решения задач и алгоритмы поиска ошибок при их решении.

Структурно-функциональный метод позволяет систематизировать и существенно упростить разработку учебных расчетных задач, в которых количественно оценивается функциональное взаимодействие узлов информационных устройств. Разработка расчетных задач для специальных технических дисциплин производится обычно на основе математических моделей технических объектов и процессов. При этом часто используют сложные модели, применяемые в научно-технических исследованиях. В то же время не существует единого, пригодного для всех случаев способа алгоритмизации моделирования. Поэтому становится актуальным создание методических основ построения простых и наглядных математических моделей для разработки расчетных задач. При использовании структурно-функционального метода, основанного на всестороннем анализе информационных процессов в устройствах, построение математической модели включает следующие основные этапы:

1) преобразование исходной структуры (схемы) изучаемого устройства в систему управления узлом, формирующим выходную величину;

2) выбор в учебной и научно-технической литературе формул, описывающих реализованные в устройстве информационные процессы, или вывод формул;

3) объединение формул в математическую модель устройства.

Задавая в учебных задачах исходные данные, с помощью формул модели можно определить искомые параметры устройства. Предложенный способ построения моделей информационных устройств, основанный не на традиционном структурно-логическом, а на информационном подходе, делает возможным оптимально реализовать в учебном процессе важнейшие дидактические принципы научности, доступности и сознательности, что позволяет будущему специалисту профессионального образования освоить системный подход для изучения технических объектов.

В настоящее время эффективность учебного процесса в вузах не обеспечивает быстрое развитие науки и информационных технологий. Студенты, как правило, не получают навыков умственной деятельности в соответствии с приемами творческого мышления. Метод «проблемного обучения», получивший распространение в 60-е – 70-е гг. ХХ в., не организует целостную программу, разрешающую «проблему». При этом обучаемые пытаются решить задачу путем проб и ошибок, наводящих подсказок без предварительного изучения общей стратегии познавательной деятельности. Проблемное обучение имеет большие возможности в развитии творческих способностей учащихся, но при условии обучения общим научным принципам анализа объектов. Владея методом анализа объектов, обучаемый может использовать его в каждом частном случае как общую форму решения творческих задач.

В ряде отечественных технических вузов в качестве такой формы используется теория решения изобретательских задач (ТРИЗ) Г.С. Альтшуллера. Однако ТРИЗ, организуя работу изобретателей и минимизируя перебор вариантов для получения приемлемого технического решения, не имеет строгих научных основ. Кроме того, в учебной и научно-технической литературе применение ТРИЗ рассматривается, главным образом, в механико-машиностроительной отрасли, а эвристические приемы преобразования соответствующих технических объектов проблематично использовать в области автоматики и вычислительной техники.

На основе структурно-функционального метода был разработан алгоритм решения творческих задач по информационным устройствам, позволяющий получить научно-обоснованное структурное решение совершенствуемого устройства и значительно упростить последующий выбор элементов и узлов для его реализации.

Одной из особенностей развития наук на современном этапе является тенденция к их интеграции, т.е. объединению методов разных наук и установлению их общих закономерностей. Современным научным мышлением овладевает идея структурного и функционального единства мира, выражающегося в различной степени подобия (изоморфизма) различных классов объектов и явлений.