THE "CASE STUDY" METHOD AS A TECHNOLOGY FOR HABILITATION OF GENERAL TECHNICAL DISCIPLINE AT A FIRE-TECHNICAL UNIVERSITY

Research article
DOI:
https://doi.org/10.23670/IRJ.2023.129.25
Issue: № 3 (129), 2023
Suggested:
09.01.2023
Accepted:
07.03.2023
Published:
17.03.2023
817
0
XML
PDF

Abstract

The article actualizes the principles of the national doctrine of engineering education, the execution of which under global instability depends on the technological sovereignty of the country and operational solution of engineering tasks to ensure national security.

The need to use as a regulatory norm of the educational process of higher education institutions of engineering profile the principle of combining the organic integrity of knowledge (natural, mathematical, general professional, special and professional) and methods of cognition is theoretically justified.

The required level of engineering education is determined by professionalization through the real mastery of engineering, using in the educational process, including methods based on the study of practice (case studies).

The method of "case studies" is developed and implemented as a technology of forming new professional skills and abilities (habilitation technology) in the educational process of the general technical discipline "Thermal Technology" at a fire-technical university.

1. Введение

В современных условиях глобальной нестабильности все более отчетливо проявляется необходимость принятия на государственном уровне национальной доктрины инженерного образования России для надежной защиты национальных интересов, достижения технологического суверенитета и оперативного решения инженерных задач обеспечения национальной безопасности

,
.

Современные условия геополитической и экономической нестабильности эмпирически подтверждают справедливость принципов национальной доктрины инженерного образования, сформулированных и представленных общественности более десяти лет назад

,
.

Одним из базовых принципов доктрины инженерного образования является принцип соединения в органическую целостность знания (естественнонаучного, математического, общепрофессионального, специально-профессионального) и методов познания

,
.

Именно реализация указанного принципа в образовательном процессе вуза инженерного профиля обеспечивает требуемый уровень инженерного образования, основой которого являются способы мышления и деятельности, а профессионализация достигается через реальное освоение инженерного дела и рефлексивное овладение методологической культурой.

В условиях специально организованной практико-ориентированной подготовки в проблемном поле реальных профессиональных задач моделируется квазипрофессиональная деятельность, а личные знания обучающегося (будущего инженера) являются ориентировочной основой его практических действий

,
,
.

Только при поддержке действительного обеспечения профессионализации через реальное освоение инженерного дела вуз инженерного профиля может стать не только центром науки и образования, но и центром абилитации человека, его профессионального становления и самореализации.

По обоснованному мнению авторов национальной доктрины инженерного образования России указанные цели могут быть достигнуты, а доктрина «будет полезным и нужным документом», если будут созданы механизмы практической реализации ее принципов «в соответствии с изменяющимися условиями, факторами и новыми требованиями к инженерной деятельности»

.

Авторы доктрины отмечают, что практическая подготовка специалистов к инновационной инженерной деятельности может быть реализована, в том числе с использованием в образовательной практике методов, основанных на изучении практики (case studies).

В вузе пожарно-технического профиля метод «case studies» разработан и успешно реализуется как технология абилитации общетехнической дисциплины «Теплотехника»

.

2. Методы и принципы исследования

В национальной доктрине инженерного образования России впервые понятие «абилитация» (от лат. — habilis — быть способным к чему-либо) применено в контексте комплекса образовательных мероприятий, целенаправленных на развитие потенциальных возможностей обучающихся и формирование у них новых профессиональных навыков и умений, которые становятся новыми ресурсами развития будущего инженера в процессе освоения инженерной культуры

.

Метод «case studies» как современная технология профессионально-ориентированного обучения имеет следующие отличительные признаки:

1) наличие кейсов (практические, научно-исследовательские, обучающие) с реальной проблемой;

2) направление деятельности обучающихся на самостоятельный поиск оптимального решения для обучения самостоятельному анализу ситуации и принятию решений в лабиринте возможностей;

3) конструктивное сотрудничество преподавателя и обучающихся в поиске решения реальной проблемы.

Метод «case studies» становится технологией абилитации общетехнической дисциплины, если для формирования навыков и умений инженера пожарно-технического профиля совокупность отличительных признаков метода «case studies» реализуется в проблемном поле предстоящей профессиональной деятельности инженера, а опорным средством квазипрофессиональной деятельности является технологический инструментарий общетехнической дисциплины

,
,
.

Для отработки профессиональных навыков и умений обучающимся должны быть предложены практические кейсы, разработанные в предметном и социальном контекстах будущей профессиональной деятельности инженера пожарно-технического профиля

,
,
.

Для решения практического кейса обучающийся включается в профессионально-подобную ситуацию, в которой модель деятельности обучающегося приближается к модели деятельности специалиста

.

Для успешной отработки новых профессиональных навыков и умений в ходе решения практических кейсов общетехнической дисциплины необходимо:

· определить методологическую «систему отсчета» моделирования профессионально-подобной ситуации практических кейсов;

· определить дидактические механизмы, с помощью которых обеспечиваются различные формы профессионального поведения с целью формирования смыслообразующих контекстов будущей деятельности специалиста;

· обеспечить информационное обеспечение квазипрофессиональной деятельности обучающихся.

Профессионально-подобная ситуация моделируется для того, чтобы обучающийся отработал практические навыки в моделируемом целостном фрагменте будущей профессиональной деятельности

,
.

В методологическом аспекте ориентировочной основой действий является системное научное знание, которое имеет фундаментальное ядро и вариативные ему профессиональные знания. Таким образом, выполняются требования методологического принципа системности.

Объект познания замещается объектом, имеющим признаки объекта реальной действительности, что выводит обучающегося на принципиально новый уровень эмпирического познания. Таким образом, методологический принцип неопределенности становится регулятивной нормой выбора объекта познания, а в процессе отработки профессиональных навыков и умений определяет границы применимости традиционных методик обучения и запрещает одновременное «жесткое закрепление» алгоритмов практических действий и решений реальных проблем

.

Для отработки новых профессиональных навыков и умений обучающегося необходимо предоставить ему целостный пакет реальных проблем с целью формирования модельного представления целостного предмета будущей профессиональной деятельности. С позиций этого требования все моделируемые фрагменты реальной профессиональной деятельности должны дополнять друг друга, а, следовательно, методологический принцип дополнительности становится регулятивной нормой построения системы профессионально-подобных ситуаций.

Разработка системы профессионально-подобных ситуаций позволяет приблизиться к контекстуальному моделированию целостной профессиональной деятельности. Дидактическим средством решения этой образовательной проблемы является специализированный пакет практико-ориентированных заданий, каждое из которых имеет рекурсивные сценарные планы и может обеспечить моделирование различных форм профессионального поведения (развитие познавательного поля) для формирования смыслообразующих контекстов будущей профессиональной деятельности

,
.

Следует отметить, что согласно требованию принципа единства базового и вариативного компонентов как регулятивной нормы содержания любых реальных проблем в каждом практико-ориентированном задании обеспечивается рекурсивность сценарных планов, что обеспечивает персонификацию ролевых моделей поведения в ходе отработки новых профессиональных навыков и умений.

Опорным средством ролевой инструментовки квазипрофессиональной деятельности является программное обеспечение, которое не требует специальной подготовки пользователя, обеспечивает оперативность математических расчетов и содержит все необходимые справочные материалы для выполнения практического кейса в диалоговом режиме

,
.

Таким образом, профессионально-подобная ситуация с собственными пакетами профессионально-ориентированных заданий с рекурсивными сценарными планами действий становится «клеточкой» квазипрофессиональной деятельности для отработки новых профессиональных навыков и умений.

Следует отметить, что персонификация ролевых моделей поведения в условиях профессионально-подобной ситуации обусловливает социальную активность обучающегося, которая является необходимым условием его профессионального развития. Условия неопределенности практических действий и необходимость самостоятельного поиска решения стимулируют становление рефлексивной позиции обучающегося, показателями которой являются: критичность мышления, стремление к доказательности и обоснованию своей позиции, готовность вести дискуссию, способность ставить вопросы, готовность к адекватной самооценке

,
.

Таким образом, в ходе выполнения практического кейса принцип делового общения становится регулятивной нормой отношений обучающихся и преподавателя, что выводит их социальные взаимодействия на уровень конструктивного сотрудничества и сотворчества, в котором обучающийся исполняет доминантную роль. Использование педагогического потенциала диалога в значительной степени обусловливает формирование умений социального взаимодействия и общения, совместной деятельности и принятия решений

,
,
,
.

3. Основные результаты

На рисунке 1 представлена теоретически и эмпирически обоснованная принципиальная блок-схема трансформации метода ситуационного обучения (метода «case studies») в технологию абилитации в образовательном процессе общетехнической дисциплины
.
Принципиальная блок-схема трансформации метода «case studies» в технологию абилитации общетехнической дисциплины

Рисунок 1 - Принципиальная блок-схема трансформации метода «case studies» в технологию абилитации общетехнической дисциплины

Адаптивность разработанной блок-схемы подтверждена в ходе внедрения в учебные занятия образовательного процесса дисциплины «Теплотехника» системы практических кейсов, представленных в таблице 1.

Таблица 1 - Система практических кейсов дисциплины «Теплотехника»

N

Тема учебного курса дисциплины «Теплотехника»

Постановка практико-ориентированных задач (практические кейсы)

1

 

Стационарная теплопроводность.

 

1.1. Выбор материала и толщины огнезащитного покрытия противопожарной преграды в условиях длительного пожара;

1.2. Оптимизация конструкции противопожарной преграды.

2

Нестационарная теплопроводность

2.1 Определение толщины защитного слоя рабочей арматуры железобетонной стены

2.2 Определение толщины защитного слоя рабочей арматуры железобетонной колонны

2.3 Определение температурного поля по толщине перекрытия при пожаре в помещении.

3

Лучистый теплообмен

3.1 Определение безопасных расстояний при розливе и возгорании жидких углеводородов

3.2 Определение предельных размеров безопасной зоны для работы личного состава в отражательных костюмах и без них.

4

Теплопередача

4.1 Тепловой расчет конструктивных элементов огнезащитной шторы в условиях длительного пожара

4.2 Конструктивный расчет теплообменного аппарата

В качестве примера раскроем практический кейс «Определение безопасных расстояний при розливе и возгорании жидких углеводородов».

Проблемная ситуация практического кейса

В результате аварии на железной дороге жидкое топливо массой М разлилось слоем толщиной δ с последующим возгоранием при температуре воздуха tf и скорости ветра w. Определить предельно минимально-безопасного расстояние R для работы личного состава от центра пролива топлива.

Обоснование практической значимости освоения кейса для инженера пожарно-технического профиля

Пожар разлития, представляющий собой горение жидкости со свободной поверхностью, является сложным процессом, протекающим в условиях взаимного влияния гидродинамических и тепловых факторов. 

Для пожара разлития характерны: диффузионный характер горения, определяемый неограниченным притоком воздуха к очагу пожара; высокая степень турбулентности струи, имеющая место при достаточно больших диаметрах зеркала жидкости; нестационарность процесса, обусловленная выгоранием конечной массы жидкости. Особое влияние на распространение продуктов горения нефтепродукта оказывает ветер, который интенсифицирует подвод кислорода к пламени.

В настоящее время для определения безопасного расстояния при пожаре используется расчетно-экспериментальный метод, основанный на сравнении расчетной интенсивности лучистого теплового потока от источника излучения q с экспериментально установленным для облучаемого объекта исследования критическим значением img.

Алгоритм практических действий

Выбор условий выполнения расчетного задания: рекурсивность сценарных планов обеспечивается, когда личный выбор варианта осуществляется по первым трем (или последним трем цифрам) удостоверения личности обучающегося.

Таблица 2 - Выбор условий выполнения расчетного задания

Первая цифра № варианта

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Топливо

Б

ДТ

Н

Б

ДТ

Н

Б

ДТ

Н

Б

m⸱10-3, кг

80

75

90

120

95

65

80

110

85

100

δ, м

0,1

0,14

0,2

0,15

0,16

0,12

0,22

0,18

0,21

0,12

Примечание: Б – бензин; ДТ – дизельное топливо; Н – нефть

Таблица 3 - Выбор условий выполнения расчетного задания

Вторая цифра № варианта

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

tf, °С

 

0

10

20

30

25

15

5

-10

0

20

w, м/с

0,5

20

6

10

15

5

4

8

3

7

Таблица 4 - Выбор условий выполнения расчетного задания

Третья цифра № варианта

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

ЛС

в бз

в бо

без защиты

в бо

в бз

без защиты

в бз

в бо

без защиты

в бо

εэ

0,5

0,18

-

0,24

0,4

-

0,6

0,17

-

0,14

Материал

Тк

Ж400

Х

Ж250

Дш

Дм

Ж300

Тб

Х

Ж400

L, м

20

25

30

32

28

40

34

30

36

26

Примечание: без защиты - человек без средств спецзащиты; в бз – в брезентовой одежде; в бо – в боевой одежде и касках с защитным стеклом; Тк – торф кусковой; Тб – торф в брикетах; Х – хлопок; Дш – древесина сосновая шероховатая; Дм – древесина окрашенная масляной краской: Ж250 - огнеопасные жидкости с темп-рой самовоспламенения >250 0C; Ж300 - огнеопасные жидкости с темп-рой самовоспламенения >300 0C; Ж400 - огнеопасные жидкости с темп-рой самовоспламенения >400 0C

Подготовка исходных данных (работа со справочными приложениями)

Таблица 5 - Образец таблицы исходных данных

Топливо

Масса, кг

Толщина слоя d, м

Площадь розлива f , м2

Эффективный диаметр пролива d, м

Скорость ветра w, м/с

Длина пламени H, м

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 6 - Образец таблицы исходных данных

Объект облучения

Расстояние от центра пролива до объекта облучения R, м

Угловой коэфф. облученности, Fq

Коэфф. проп. атмосферы, τ

Ef , кВт/м2

Инт. теплового излучения q, кВт/м2

Крит. значение qкр,

 кВт/м2

ЛС

R1

 

 

 

 

 

R2

 

 

 

 

 

 

Rn

 

 

 

Материал

L

 

 

 

 

 

Выполнение алгоритма расчета безопасного расстояния от очага пожара:

1. Расчет значения интенсивности теплового излучения q для данного расстояния.

2. При невыполнении условия пожарной безопасности img повторить расчеты, увеличивая (удваивая) расстояние R.

3. Расчеты проводить до первого выполнения условия img.

4. Построить график зависимости интенсивности теплового излучения от удаленности от центра пролива q= f(R).
Определение предельно безопасного расстояния

Рисунок 2 - Определение предельно безопасного расстояния

Условие пожарной безопасности считается выполненным, если полученная в результате расчета интенсивность излучения меньше критического значения для данного объекта, что позволяет определить безопасные расстояния от очага пожара.

4. Заключение

В вузе пожарно-технического профиля метод «case studies» разработан и реализуется как технология формирования новых профессиональных навыков и умений (технология абилитации) в учебном процессе общетехнической дисциплины «Теплотехника».

Адаптивность разработанной принципиальной блок-схемы трансформации метода «case studies» в технологию абилитации общетехнической дисциплины теоретически обоснована и эмпирически подтверждена в ходе внедрения системы практических кейсов в практикум учебного курса дисциплины «Теплотехника».

Информационное обеспечение практических кейсов разработано в среде Microsoft Office Excel с применением Vissual Basic for Applications в виде единого модульного программного комплекса. В настоящее время осуществляется процесс укрупнения практических кейсов в форму курсовых проектов общетехнической дисциплины по направлениям подготовки пожарно-технического профиля.

Article metrics

Views:817
Downloads:0
Views
Total:
Views:817