ИНТЕГРАЦИЯ СОДЕРЖАНИЯ УЧЕБНЫХ ДИСЦИПЛИН ПРИ ПОДГОТОВКЕ СТУДЕНТОВ НАПРАВЛЕНИЯ «ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЯ» ПО ГИДРОЛОГИЧЕСКОМУ ПРОГНОЗИРОВАНИЮ

ИНТЕГРАЦИЯ СОДЕРЖАНИЯ УЧЕБНЫХ ДИСЦИПЛИН ПРИ ПОДГОТОВКЕ СТУДЕНТОВ НАПРАВЛЕНИЯ «ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЯ» ПО ГИДРОЛОГИЧЕСКОМУ ПРОГНОЗИРОВАНИЮ

Научная статья

Борисенко Е.Ю.¹, Бархатова О.А.^2, *

¹ ORCID: 0000-0003-3025-7440;

² ORCID: 0000-0002-3160-665X;

^{1, 2} Иркутский государственный университет, Иркутск, Россия

* Корреспондирующий автор (barhat2006[at]mail.ru)

Аннотация

В работе рассмотрена междисциплинарная интеграция, реализованная через дисциплину «Гидрологическое прогнозирование для управления водными ресурсами» для студентов направления магистратуры 05.04.04 «Гидрометеорология», направленности «Информационные технологии в гидрометеорологии». Представлено описание учебно-методического комплекса по гидрологии с учетом горизонтальной интеграции с дисциплинами метеорологического направления.

Ключевые слова: междисциплинарная интеграция, высшее образование, учебные дисциплины, студенты, гидрометеорология, гидрологические прогнозы.

INTEGRATION OF THE CONTENT OF ACADEMIC DISCIPLINES IN TEACHING HYDROLOGICAL FORECASTING TO THE STUDENTS OF THE "HYDROMETEOROLOGY" EDUCATIONAL PROGRAM

Research article

Borisenko E.Yu.¹, Barkhatova O.A.^2, *

¹ ORCID: 0000-0003-3025-7440;

² ORCID: 0000-0002-3160-665X;

^{1, 2} Irkutsk State University, Irkutsk, Russia

* Corresponding author (barhat2006[at]mail.ru)

Abstract

The current article examines the interdisciplinary integration implemented through the discipline "Hydrological forecasting for water resource management" for students of the master's degree program 05.04.04 "Hydrometeorology", "Information Technologies in Hydrometeorology". The study presents a description of the educational and methodological complex in hydrology, taking into account the horizontal integration with the disciplines of the educational program on meteorology.

Keywords: interdisciplinary integration, higher education, academic disciplines, students, hydrometeorology, hydrological forecasts.

Введение

В условиях подготовки студентов высших учебных заведений утвердилось мнение о том, что качество подготовки обучающегося надо оценивать не столько с позиции определения уровня достижений в усвоения знаний, сколько с определения его способности использовать их на практике. Данная позиция далеко не нова. Связь теории с практикой при обучении – старинный дидактический принцип. Однако, в постоянно меняющемся современном мире, и, как проекции этого процесса – образовании, большое значение обрело развитие именно профессиональных компетенций. Владение ими необходимы нынешним молодым специалистам теперь не только для решения профессиональных задач в определенной области научных знаний, но и междисциплинарных, иногда и прикладных вопросов. Поэтому важнейшей из задач высших учебных заведений является создание условий для подготовки таких специалистов через введение междисциплинарной интеграции в преподавание дисциплин профилей и специальностей, обновление методики преподавания определенных для этого дисциплин.

Современная наука и образование для решения исследовательских задач все чаще включаются в процесс интеграции. Процесс, который предполагает объединение, взаимодополнение научных и учебных дисциплин. При этом происходит не только слияние содержания, но и, как следствие, объединение методов и приемов исследования предметов и явлений [1].

Междисциплинарная интеграция в современном понимании состоит в согласовании всех составляющих учебного процесса вуза (целей, результатов, содержания, форм и методик обучения) и характеризуется содержательно-технологической взаимосвязью учебных дисциплин с содержанием и технологиями профессиональной деятельности будущих специалистов, с актуальными научно-прикладными проблемами; а также единством (согласованностью) процессов обучения и воспитания в вузе [2].

Интеграция в высшем образовании должна определяться не только традиционным объединением учебных дисциплин в общие блоки, комплексы или модули, но и учитывать новую сущность междисциплинарной интеграции. Это обосновывается современными социокультурными условиями глобализации, информатизации, научной конвергенции, социально-экономической интеграции, динамики рынка труда и др.

Цель и методика исследований

В свете сказанного, значимым, на наш взгляд, для экономики, экологии и устойчивого развития является направление подготовки специалистов по гидрологии и метеорологии. В нашей стране наблюдениями и прогнозами в данном направлении занимается Российская гидрометеорологическая служба (Росгидромет), где названные специалисты работают в тесном контакте. Однако подготовка гидрологов и метеорологов в высших учебных заведениях чаще всего проводится без межпредметных связей [3], [6], [7]. Метеорологические дисциплины у гидрологов и гидрологические дисциплины у метеорологов сокращены по количеству часов, а лекционный материал представлен без взаимной увязки. Метеорологи мало интересуются гидрологией, то же можно сказать и о гидрологах.

В настоящее время для реализации компетентностного подхода при обучении специалистов в высших учебных заведениях процесс слияния учебных дисциплин активно развивается. Кроме того, именно интеграция наук и учебных дисциплин позволяет формировать целостное представление у студентов об изучаемых объектах. Поэтому сложно переоценить значимость активизации названного процесса при подготовке будущих специалистов по изучению величайшего богатства планеты – водных ресурсов и атмосферы. Крайне важным является более тесное взаимодействие метеорологических и гидрологических специальностей, проведение совместных исследований по общим тематикам. Также необходимо использование в методике обучения представление зарубежных методов прогноза, что позволит студентам при решении профессиональных задач в будущем увеличивать период заблаговременного прогноза катастрофических наводнений и уменьшить причиняемый ими ущерб.

В связи с актуальностью решения проблемы с 2018 года на факультете Иркутского государственного университета проводится педагогическое исследование. Цель – через призму дисциплины «Гидрологическое прогнозирование для управления водными ресурсами» рассмотреть междисциплинарную интеграцию для студентов направления магистратуры 05.04.04 «Гидрометеорология», направленности «Информационные технологии в гидрометеорологии».

Задачи:

1. Выявить особенности междисциплинарной интеграции в подготовке гидрологов и метеорологов.
2. Разработать учебно-методический комплекс по дисциплине «Гидрологическое прогнозирование для управления водными ресурсами», учитывая горизонтальную интеграцию с дисциплинами метеорологического направления.
3. Апробировать учебно-методический комплекс в учебном процессе.
4. Определить дальнейшие перспективы междисциплинарного подхода в подготовке студентов направления 05.04.04 «Гидрометеорология».

Основная часть

На географическом факультете ФГБОУ ВО «Иркутского государственного университета» 1 сентября 2020 года осуществился набор на новую направленность «Информационные технологии в гидрометеорологии» по направлению подготовки магистратуры 05.04.04 «Гидрометеорология», где обучение гидрологов и метеорологов проводится совместно. Это очень перспективное и интересное направление, особенно востребованное на сегодняшний момент.

Для обучения студентов названной направленности разработана программа «Гидрологическое прогнозирование для управления водными ресурсами», целью, которой является подготовка специалистов в области прогнозирования водного и ледового режима водных объектов. Это является важнейшим резервом повышения эффективности комплексного управления водными ресурсами и смягчения последствий опасных природных явлений, таких как наводнения и засухи [8], [9].

Дисциплина «Гидрологическое прогнозирование для управления водными ресурсами» является значимой для подготовки специалистов магистратуры. Она предполагает формирование таких важнейших профессиональных компетенций, при которых специалист демонстрирует способность творчески использовать в научной и производственно-технологической деятельности на основе полученных знаний фундаментальных и прикладных разделов дисциплин, определяющих направленность «Информационные технологии в гидрометеорологии». Кроме того, выпускник приобретает навыки по использованию современных методов обработки и интерпретации гидрометеорологической информации и разработке физико-математических моделей циркуляции атмосферы, гидрологических процессов вод суши и океана и овладевает методами гидрометеорологических расчетов и прогнозов.

В результате изучения дисциплины «Гидрологическое прогнозирование для управления водными ресурсами» обучающиеся должны овладеть современными методами прогнозирования элементов гидрологического режима рек и получить необходимые навыки для оперативного обеспечения народного хозяйства гидрологической информацией и прогнозами. Определенные стандартом требования к результатам обучения студентов предполагают формирование интегрированных знаний и умений по гидрологии и метеорологи [10], [11]. Поэтому, по нашему мнению, при разработке программ подготовки наших специалистов необходим учет горизонтальной интеграции, что позволит решить обозначенную проблему.

Содержательно-технологическая взаимосвязь учебных дисциплин курса с содержанием и технологиями профессиональной деятельности будущих гидрометеорологов создает условия для формирования знаний из фундаментальных и прикладных разделов этих дисциплин, определяющих направление программы магистратуры. Лекционные занятия запланированы по основным разделам программы, отобранные на основе горизонтальной интеграции, а именно консолидации метеорологических гидрологических практико-ориентированных задач (таблица 1).

 

Таблица 1 – Интеграция учебного материала в содержании лекционных занятий для студентов, обучающихся по направлению «Гидрометеорология»

№	Тема	Междисциплинарные связи		Формируемая компетенция
		Гидрологическая составляющая	Метеорологическая составляющая
1	Международное сотрудничество между гидрологами и метеорологами. Национальные программы по прогнозированию. Национальная метеорологическая служба.	Деятельность международной гидрологической программы (МГП), Программы по оперативной гидрологии (ПОГ), Гидрологическая оперативная многоцелевая система (ГОМС), Всемирную систему наблюдений за гидрологическим циклом (ВСНГЦ).	Всемирная метеорологическая организация и ЮНЕСКО. Деятельность национальной метеорологической службы	Способен применяет на практике единство научно обоснованных технологий производства наблюдений, сбора, обработки, анализа, хранения и использования информации о состоянии окружающей природной среды и ее загрязнении на территории государства
2	Комплексные гидрометеорологические системы	Система государственных наблюдений и государственного контроля за гидросферой	Система государственных наблюдений и государственного контроля за атмосферой	Способен использовать координацию и интеграцию деятельности национальной гидрометеорологической системы с деятельностью международной гидрометеорологической сети и мониторинговых систем
3	Комплексные системы гидрологического прогнозирования	· Сбор и передача данных; · гидрологическое прогнозирование и формирование прогностической продукции; · доведение прогнозов до пользователей; · принятие решений и их поддержка; · действия, предпринимаемые пользователями.	Учет настоящих и будущих метеорологических условий.	Способен понимать, излагать и критически анализировать общую гидрометеорологическую прогностическую информацию о водных объектах. Применяет теоретические знания при освоении основных прогностических методов исследований и интерпретации полученных данных
4	Данные, необходимые для создания прогностической системы и для оперативных целей	Использование баз данных гидрологической информации	Использование баз данных метеорологической информации	Анализирует гидрометеорологические условия на водных объектах
5	Требования к моделям для прогнозирования	Гидрологическое обоснование	Метеорологическое обоснование	Применяет знания фундаментальных и прикладных разделов по гидрометеорологии в области гидрологических прогнозов. Устанавливает и оценивает прогностические зависимости.
6	Учет закономерностей атмосферной циркуляции в прогнозы ледовых явлений	Оценка возможности учета каких-либо гидрологических факторов	Анализ атмосферных процессов, определяющих теплообмен атмосферы с подстилающей поверхности	Разрабатывает физико-математические модели циркуляции атмосферы и методы гидрометеорологических прогнозов

 

В структуру программы входят практические работы, интегрированных по своему содержанию с применением информационно-коммуникационных технологий (ИКТ), которые являются стратегическим фактором в процессе разработки инновационных способов решения проблем нехватки воды.

Упрощая сбор и анализ данных о состоянии окружающей среды, ИКТ позволяют исследователям создавать более точные модели гидрологических прогнозов и прогнозов погоды.

Поэтому на практических работах будет сделан акцент на основные области, в которых ИКТ могут играть ключевую роль в управлении водными ресурсами (таблица 2).

 

Таблица 2 – Интегрированные практические работы с использованием информационной компьютерной технологии

№	Тема	Междисциплинарные связи		Применяемые методы и технологии	Формируемая компетенция
		Гидро-логическая составляющая	Метеоро-логическая составляющая
1	Оценка состояния водных ресурсов и прогно-зирование	Разработка гидрологических прогнозов	Разработка метеорологических прогнозов	· Дистанционное зондирование со спутников · Наземные сенсорные системы на местах · Географические информационные системы · Сенсорные сети и интернет	Анализирует гидрометеорологические условия на водных объектах. Применяет знания фундаментальных и прикладных разделов по гидрометеорологии в области гидрологических прогнозов. Устанавливает и оценивает прогностические зависимости.
2	Управление активами сети распределения водных ресурсов	Использование в оперативной работе гидрологических прогнозов	Использование в оперативной работе метеорологических прогнозов	· Географические информационные системы · Сенсорные сети и интернет	Способен использовать координацию и интеграцию деятельности национальной гидрометеорологической системы с деятельностью международной гидрометеорологической сети и мониторинговых систем

 

В результате обучения студенты овладеют знаниями об основных и наиболее применяемые математических методах в гидрометеорологии; современных компьютерных технологий, используемые для количественной обработки результатов исследования, новых дистанционных методов измерений. Будущие специалисты смогут правильно организовать численный эксперимент прикладных исследований: ставить цель и задачи, формулировать гипотезы, организовать сбор первичного материала для статистического анализа.

Обучение, включающее в себя интеграцию дисциплин на основе междисциплинарных связей позволит студентам овладеть знаниями использования основных методик и программных продуктов статистической оценки состояния окружающей среды и картографирования полученных данных.

При выполнении учебных действий у студентов формируется способность использовать современные методы обработки и интерпретации гидрометеорологической информации при проведении научных и производственных исследований. Кроме того, развивается умение разрабатывать физико-математические модели циркуляции атмосферы и гидрологических процессов.

Заключение

Разработанная программа прошла первый этап апробации с участием группы студентов, которые обучались только на направленности «Гидрология» с различной специализацией. Изучение проблемы позволило выявить особенности междисциплинарной интеграции в подготовке гидрологов и метеорологов. Она заключается в рассмотрении доступности гидрологических и метеорологических данных и продукции для обеих специализаций, особенно в сфере прогнозирования. Анализ результатов применения программы показал необходимость использования комплексного (гидрометеорологического) подхода в освоении системы гидрологического прогнозирования.

На втором этапе исследования осуществлена коррекция программы согласно новым стандартам образования и с учетом анализа результатов ее «пилотного» применения. Разработан учебно-методический комплекс по дисциплине «Гидрологическое прогнозирование для управления водными ресурсами» с учетом горизонтальной интеграции с дисциплинами метеорологического направления. При планировании учебной деятельности студентов особое внимание уделено активным и интерактивным методам обучения. А именно, в ходе занятий, особенно при рассмотрении тем прикладной направленности, будет осуществляться продолжение использования таких форм, методов и приемы обучения, как дискуссия, проблемное обучение, проектная исследовательская деятельность, аналитические и эвристические семинары.

На основе полученных данных и результатов планирования учебного процесса, третий этап педагогического исследования по интеграции содержания учебных дисциплин при подготовке студентов направления «Гидрометеорология» по гидрологическому прогнозированию предполагает введение вертикальной интеграции для развитие у студентов способности к решению, не только узкопредметных профессиональных задач, но и вопросов, связанных с глубокими междисциплинарными знаниями, качественного развития их профессиональных компетенций.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Парахонский А.П. Интеграция и дифференция наук, их связь с образованием / А.П. Парахонский, Е.А. Венглинская // Успехи современного естествознания. – 2009. – № 9. – С. 86-87.
2. Жук О.Л. Междисциплинарная интеграция на основе принципов устойчивого развития как условие повышения качества профессиональной подготовки студентов / О.Л. Жук // Весн. Белар. дзярж. ун-та. Сер.4, Філалогія. Журналістыка. Педагогіка. – 2014. – №3. – С.64–70.
3. Носков В.М. О взаимосвязи гидрологии и метеорологии / В.М. Носков // Географический вестник. – 2014. - 2 (29). – С. 126-129.
4. Бархатова О.А. Некоторые аспекты в подготовке гидрологов / О.А. Бархатова // III Всероссийская конференция "Современные тенденции и перспективы развития гидрометеорологии в России". – Иркутск: изд-во ИГУ, 2020. – С. 446-453.
5. Вуглинский В. С. Кафедра гидрологии суши: История и современность / В. С. Вуглинский, Г. В. Пряхина // Вестник СПбГУ. - Сер. 7. - 2015. - Вып. 1. – С. 130-136.
6. Пупышева Н. Праздники и будни гидрологов МГУ / Пупышева Н. // Природно-ресурсные ведомости. 2009. № 3 (24). [Электронный ресурс]. – URL: http://www.priroda.ru/reviews/detail.php?ID=8848. (дата обращения: 15.02.2021)
7. Виноградов Ю.Б. Современные проблемы гидрологии: учебное пособие / Ю.Б. Виноградов, Т.А. Виноградова. – М.: Издательский центр «Академия», 2008. – 320 с.
8. Инюхин В.С. Разработка регионального ситуационного центра по мониторингу и прогнозу опасных гидрометеорологических процессов / В.С.Инюхин, С.А.Кущев, К.Б.Лиев и др. // Материалы второй научно-практической конференции «Современные информационные технологии в гидрометеорологии и смежных с ней областях», 21 – 23 ноября 2017 год. – М.: Федеральное государственное бюджетное учреждение «Высокогорный геофизический институт», 2017. – 157 с.
9. Руководство по гидрологической практике. – Т. II -Управление водными ресурсами и практика применения гидрологических методов. – 6 изд. - Всемирная Метеорологическая Организация № 168, 2012 - С. 34.
10. Федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования. - Уровень высшего образования Магистратура. - Направление подготовки 05.04.04 Гидрометеорология (утв. приказом Министерства образования и науки РФ от 17 сентября 2015г. N 909).
11. Федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования. - Уровень высшего образования Магистратура. - Направление подготовки 05.04.04 Гидрометеорология (утв. приказом Министерства образования и науки РФ от 7 августа 2020г. N 899).

Список литературы на английском языке / References in English

1. Parakhonsky A. P. Integracija i differencija nauk, ikh svjaz' s obrazovaniem [Integration and Differentiation of Sciences, Their Connection With Education] / A. P. Parakhonsky, E. A. Venglinskaya // Uspekhi sovremennogo estestvoznanija [Advances in Current Natural Sciences]. - 2009. - No. 9, pp. 86-87 [in Russian]
2. Zhuk O. L. Mezhdisciplinarnaja integracija na osnove principov ustojjchivogo razvitija kak uslovie povyshenija kachestva professional'nojj podgotovki studentov [Interdisciplinary Integration Based on the Principles of Sustainable Development as a Condition for Improving the Quality of Professional Training of Students] / O. L. Zhuk // Vesn. Belar. dzjarzh. un-ta. Ser.4, Fіlalogіja. Zhurnalіstyka. Pedagogіka [Journal of the Belarusian State University, Series 4, Philology. Journalism. Pedagogy]. - 2014. - No. 3, pp. 64-70 [in Russian]
3. Noskov V. M. O vzaimosvjazi gidrologii i meteorologii [On the Relationship Between Hydrology and Meteorology] / V. M. Noskov // Geograficheskijj vestnik [Geographical Bulletin]. – 2014. - 2 (29), pp. 126-129 [in Russian]
4. Barkhatova O. A. Nekotorye aspekty v podgotovke gidrologov [Some Aspects in the Training of Hydrologists] / O. A. Barkhatova // III Vserossijjskaja konferencija "Sovremennye tendencii i perspektivy razvitija gidrometeorologii v Rossii" [The Third All-Russian Conference "Modern Trends and Prospects of Hydrometeorology Development in Russia"]. Irkutsk: IGU Publishing house, 2020, pp. 446-453 [in Russian]
5. Vuglinsky V. S. Kafedra gidrologii sushi: Istorija i sovremennost' [Department of Land Hydrology: History and Modernity] / V. S. Vuglinsky, G. V. Pryakhina // Vestnik SPbGU [Vestnik of Saint Petersburg University]. - Series 7. - 2015. - Issue 1, pp. 130-136 [in Russian]
6. Pupysheva N. Prazdniki i budni gidrologov MGU [Holidays and Weekdays of Hydrologists of the Moscow State University] [Electronic resource] / N. Pupysheva // Prirodno-resursnye vedomosti. 2009. № 3 (24). URL: http://www.priroda.ru/reviews/detail.php?ID=8848 (accessed: 15.02.2021) [in Russian]
7. Vinogradov Yu. B. Sovremennye problemy gidrologii: uchebnoe posobie [Modern Issues of Hydrology: A Textbook] / Yu. B. Vinogradov, T. A. Vinogradova. - M.: Publishing house «Akademija», 2008. - 320 p. [in Russian]
8. Inyukhin V. S. Razrabotka regional'nogo situacionnogo centra po monitoringu i prognozu opasnykh gidrometeorologicheskikh processov [Development of the Regional Situational Center for Monitoring and Forecasting of Dangerous Hydrometeorological Processes] / V. S. Inyukhin, S. A. Kushchev, K. B. Live et al. // [Proceedings of the Second Scientific and Practical Conference "Modern Information Technologies in Hydrometeorology and Related Fields", November 21 – 23, 2017]. - M.: High-Mountain Geophysical Institute", 2017. - 157 p. [in Russian]
9. Rukovodstvo po gidrologicheskojj praktike. – T. II -Upravlenie vodnymi resursami i praktika primenenija gidrologicheskikh metodov [A Guide to Hydrological Practice. - Vol. II-Water Resources Management and the Practice of Applying Hydrological Methods]. - 6th Edition. - World Meteorological Organization No. 168, 2012, p. 34 [in Russian]
10. Federal'nyjj gosudarstvennyjj obrazovatel'nyjj standart vysshego obrazovanija. - Uroven' vysshego obrazovanija Magistratura. - Napravlenie podgotovki 05.04.04 Gidrometeorologija (utv. prikazom Ministerstva obrazovanija i nauki RF ot 17 sentjabrja 2015 g. N 909) [Federal State Educational Standard of Higher Education. - Higher education level Master's degree. - Training Program 05.04.04 Hydrometeorology (approved by the order of the Ministry of Education and Science of the Russian Federation on September 17, 2015 N 909)] [in Russian]
11. Federal'nyjj gosudarstvennyjj obrazovatel'nyjj standart vysshego obrazovanija. - Uroven' vysshego obrazovanija Magistratura. - Napravlenie podgotovki 05.04.04 Gidrometeorologija (utv. prikazom Ministerstva obrazovanija i nauki RF ot 7 avgusta 2020 g. N 899) [Federal State Educational Standard of Higher Education. - Higher education level Master's degree. - Training direction 05.04.04 Hydrometeorology (approved by the order of the Ministry of Education and Science of the Russian Federation on August 7, 2020 N 899)] [in Russian]