«Секция 1. Образование в вузах и колледжах Секция 1. Образование в вузах и колледжах ОГЛАВЛЕНИЕ стр. ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ РАСШИРЕНИЯ СПЕЦИАЛИЗАЦИИ ВЫПУСКАЮЩЕЙ КАФЕДРЫ.. 11 Калмычек А.А. Азовский ...»

ЦКБ «Фотон» в специалистах с высшим образованием первой ступени (бакалавры) не нуждается. Ежегодная потребность в специалистах с высшим образованием второй ступени (инженеры) составляет 10 чел., выпускников магистратуры, имеющих углубленные знания как по фундаментальным дисциплинам специализации, так и по дополнительным предметам высокого уровня, например, обработка оптического сигнала, лазерная спектроскопия, дистанционный анализ веществ, системы мониторинга и т.д., требуется в два раза меньше. Целесообразно восстановить систему переподготовки специалистов. Интегрирование среднего профессионального обучения в высшую школу имеет смысл при условии усиления профессиональной подготовки. Ориентировочная потребность ЦКБ «Фотон» в специалистах со средним техническим образованием не более 3-х чел.

В соответствии с прогнозом потребности НПО ГИПО до 2010 г. ежегодная потребность предприятия в специалистах с высшим образованием первой ступени (бакалавры) не превышает 1-2чел., второй ступени (инженеры) – 10 чел. Заинтересованность в выпускниках магистратуры имеется, однако прогноз необходимого их количества не проводился.

Таким образом, применительно к условиям, в которых работает кафедра ОЭС, можно сделать следующие выводы:

- бакалавры предприятиями–заказчиками практически не востребованы;

- наибольшая потребность имеется в инженерах-оптотехниках;

- очевидна необходимость сохранения сложившейся системы подготовки специалистов:

выпуск инженеров со сроком обучения 5,5 лет;

- потребность в магистрах в 3-4 раза меньше, чем в инженерах;

- выпуск специалистов для научно-исследовательской и научно-преподавательской деятельности целесообразно проводить по схеме бакалавр-магистр-аспирант (4-6-9) в соответствии с потребностью кафедры в молодых научных кадрах (учитывая общую тенденцию к старению преподавательских кадров) и по конкретным заявкам предприятий – заказчиков;

- при использовании в учебном процессе лабораторной и производственной базы предприятий-заказчиков уровень подготовки соответствует техническому и научному уровню этих предприятий, к сожалению, не всегда мировому;

- предприятия не заинтересованы и будут противодействовать подготовке специалистов для зарубежных конкурентов.

Обращаясь к инициаторам внедрения Болонского процесса в России, хотелось бы сказать следующее:

- необходимым условием внедрения в России европейской системы образования является коренное обновление экспериментальной и лабораторной базы технических вузов, без чего подготовка конкурентно-способных специалистов мирового уровня невозможна;

- целесообразно разработать программу ознакомления работников кадровых служб и ведущих специалистов предприятий с особенностями перехода на новую систему подготовки молодых специалистов и теми преимуществами, которые получит промышленность России по сравнению с существующей системой.

ОБРАЗОВАНИЕ ПО НАПРАВЛЕНИЮ «ПРИБОРЫ» В РЕСПУБЛИКЕ БЕЛАРУСЬ

Приборостроение – относительно молодое направление подготовки специалистов, которое имеет достаточно хорошо формализуемую структуру. К пониманию этого удалось придти за 12 лет действия в нашей республике Перечня специальностей, специализаций и квалификаций высшего образования редакции 1999 г. Попытка вместить практически все приборостроение в одну специальность Т.06.01.00 привела к тому, что она разрослась до 14 специализаций, обучение по половине из которых велось по индивидуальным планам.

Источником проблемы приборостроения является его история. Возникнув из машиностроения, оно быстро развивалось, приобретя совершенно самостоятельные черты. Однако как направлению подготовки специалистов до самого последнего времени ему отводилась роль раздела машиностроения. Это не позволяло рационально определить перечень специальностей и содержание базовой подготовки 2-го и 3-го блоков учебных планов.

Общегосударственный классификатор Республики Беларусь «Специальности и квалификации»

ОКРБ 011-2001 достаточно просто и эффективно решил возникшее противоречие. Поставив во главу угла то, что в основе принципа работы любого прибора лежит измерение, он выделил три базовых специальности (по принципам работы приборов), связанных с разработкой и производством механических (точнее электромеханических), оптических (оптико-электронных) и электронных приборов. А также сформулировал существование открытого перечня специальностей, связанных с разработкой и эксплуатацией приборов по применениям: в медицине, для охраны материальных и информационных ресурсов, в спорте и т.д. Такой подход позволяет упростить разработку учебных планов, создавая широкое поле для унификации дисциплин по специальностям приборостроительного направления.

В первой группе специальностей обучение направлено на удовлетворение потребностей предприятий-производителей приборов, поэтому их объединяют по принципу работы. В учебных планах соответствующих специальностей основной упор необходимо делать на конструирование и производство приборов с учетом особенностей используемых базовых технологий и элементной базы.

Принципиально другой подход должен реализовываться при подготовке инженеров специального приборостроения. Их основные потребители – предприятия, связанные с монтажом, наладкой и эксплуатацией приборов и систем на их основе. Так как объединение приборов здесь идет по направлениям применения, соответствующая подготовка специалистов должна носить комплексный характер. Это связано с тем, что в настоящее время, например, в медицине применяются и электромеханические, и акустические, и оптические, и оптико-электронные, и лазерные, и электронные приборы. То же можно сказать и о других направлениях, зафиксированных в Классификаторе соответствующими специальностями.

Рассмотрим более подробно, как реализуется этот замысел на практике.

ОКРБ 011-2001 разделил все специальности на две группы. Группа специальностей «38 01 – Общее назначение» содержит три специальности: 38 01 01 – Механические и электромеханические приборы и аппараты, 38 01 02 – Оптико-электронные и лазерные приборы и системы, 38 01 03 – Электронные приборы. Группа специальностей «38 02 – Специальное назначение» сегодня включает четыре специальности: 38 02 01 – Информационно-измерительная техника, 38 02 02 – Биотехнические и медицинские аппараты и системы, 38 02 03 – Техническое обеспечение безопасности, 38 02 04 – Спортивная инженерия.

Общепрофессиональная подготовка, единая для всего направления, включает дисциплины, призванные сформировать базовый уровень по следующим направлениям деятельности:

конструкторской, в области электроники, оптики, измерений, информационных технологий.

Специальная подготовка по специальностям первой группы имеет существенные отличия из-за того, что в основе деления на три специальности лежат три основных принципа работы приборов:

механические и электромеханические, оптические и оптико-электронные и электронные приборы. В учебных планах соответствующих специальностей основной упор делается на конструирование и производство приборов с учетом особенностей используемых базовых технологий и элементной базы.

Специфика учебных планов специальностей второй группы заключается в том, что наряду с широкой подготовкой в области приборов независимо от принципа их работы, они должны предусматривать изучение объекта применения этих приборов, особенностей их применения и эксплуатации. Так как в медицине основным объектом является человек, для грамотного применения приборов необходимо ознакомление с особенностями человеческого организма (для этого планом специальности «Биотехнические и медицинские аппараты и системы» предусмотрены дисциплины:

Анатомия и физиология человека, Медицинская физика), специфическими вопросами измерений Секция 1. Образование в вузах и колледжах (Метрология в медицине), ограничением на применяемые материалы и конструкции (Специальные вопросы материаловедения и конструкторские дисциплины). В специальности «Техническое обеспечение безопасности» специальная подготовка начинается с курса «Теория систем безопасности», очерчивающего область и особенности данной специальности. Учебным планом предусмотрены дисциплины: Инженерные средства защиты, специальные вопросы метрологии и специальные вопросы права, позволяющие учесть особенности применения приборов в охране.

Дисциплина «Первичные преобразователи в системах безопасности» существенное место уделяет рассмотрению информативных параметров объектов обнаружения при проникновении или попытке проникновения в охраняемую зону, а так же очага загорания. Специальность «Спортивная инженерия» имеет много общего в базовой подготовке со специальностями «Информационноизмерительная техника» и «Биотехнические и медицинские аппараты и системы». С первой специальностью ее объединяет направленность на использование информационно-измерительной техники в обеспечении тренировочного процесса и соревнований. Со второй специальностью - один и тот же объект применения – человек. Различие заключается в том, что в одном случае цель – поставить диагноз больному, а в другом определить условия максимальной мобилизации сил организма на достижение спортивных результатов.

РЕАЛИЗАЦИЯ ПРИНЦИПОВ НЕПРЕРЫВНОГО ИНЖЕНЕРНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ПО ОПТИКЕ

Подготовка будущих квалифицированных инженеров, прежде всего, по наукоемким направлениям должна начинаться еще на довузовском уровне. К таким направлениям относятся оптическое приборостроение, лазерная техника и лазерно-оптические технологии. Одной из важнейших форм довузовской работы с учащимися является вовлечение их в самостоятельную исследовательскую деятельность. Целью такой деятельности являются развитие мотивации учащихся к углубленному овладению техническими знаниями, выявление талантливых и одаренных к научно-технической и инженерной деятельности учащихся, а также поиск новых технологий в решении проблем непрерывного инженерного образования.

В данном докладе обсуждаются вопросы вовлечения учащихся в научную деятельность по курсу «Оптика», читаемого в Белорусском национальном техническом университете, и взаимосвязи школьной научной деятельности с НИРС. Так же представлены результаты работы исследовательской группы, созданной из учащихся 10-х классов лицея БНТУ и политехнической гимназии, на протяжении всего срока учебы (вплоть до окончания БНТУ). Для этой группы была разработана специальная углубленная учебная программа по оптике. С учетом интересов учащихся сформирована тематика исследовательских работ, которая предполагала дальнейшее развитие этих исследований в рамках НИРС.

Научная тематика исследовательских работ учащихся по оптике отличается значительным разнообразием в связи с многопрофильностью БНТУ. Основное содержание этой программы составили экспериментальное исследование различных оптических сред (оптические и жидкие кристаллы, органические красители и др.), оптических и электрооптических явлений в этих средах, практическое применение полученных результатов в оптоэлектронике и лазерной физике. Уже на первом довузовском этапе учащимися были получены интересные результаты, что позволило им успешно участвовать в школьных научных конкурсах и конференциях различного уровня (республиканские, международные).

Полученные навыки и сформированный задел в исследовательской работе позволили участникам этой группы (уже студентам) активно включится в выполнение НИРС. Только по результатам исследований, выполненных в рамках разработанной программы, этими студентами за время учебы опубликовано более 30 тезисов и статей. Эти работы принимали участие в республиканских и международных конкурсах НИРС: получены дипломы 1 и 2 степени Республиканского конкурса и медаль Открытого конкурса СНГ.

Таким образом, одним из путей повышения качества непрерывного инженерного образования по оптике может быть преемственность (единство) исследовательской школьной работы и научноисследовательской работы студентов.

РЕГИОНАЛЬНАЯ ОЛИМПИАДА ПО ОПТОТЕХНИКЕ – ВАЖНЫЙ КОМПОНЕНТ РАЗВИТИЯ

ТВОРЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ СТУДЕНТОВ

В Институте оптики и оптических технологий (ИОиОТ) Сибирской государственной геодезической академии (СГГА) накоплен многолетний опыт проведения внутривузовских олимпиад по прикладной оптике, который был положен в основу проведения I региональной олимпиады по оптотехнике «Оптика-2004» среди вузов сибирского региона. Олимпиада была проведена в апреле 2004 г. в ИОиОТ (Новосибирск) при поддержке УМО. Целью олимпиады явилось выявление талантливой молодежи, повышение интереса к теоретическим и практическим вопросам оптического приборостроения, а также обучение коллективному выполнению исследовательских проектов.

В олимпиаде приняли участие: ИОиОТ СГГА - 3 команды и индивидуальные участники;

Томский государственный университет (ТГУ) – 1 команда; Томский политехнический университет (ТПУ) – 1 команда; Новосибирский государственный технический университет (НГТУ) – 1 команда.

Общее количество участников олимпиады - 46 студентов разных курсов, включая магистрантов.

Для достижения главной цели олимпиады – развития творческой активности студентов – в сценарий проведения олимпиады был включен ряд оригинальных специально подготовленных мероприятий.

День оптики. Перед участниками олимпиады выступили руководители СГГА, ведущие преподаватели ИОиОТ, ведущие ученые Сибирского отделения Российской Академии наук (СО РАН) в области оптического приборостроения. Выступления были посвящены основным направлениям научной деятельности СГГА, истории создания первых отечественных приборов ночного видения (ПНВ), новым разработкам СО РАН в области оптико-электронных приборов, а также современным оптическим технологиям.

Компьютерный блиц-тур (командное первенство) проводился в реальном масштабе времени в одной из компьютерных аудиторий ИОиОТ. Для проведения этого тура была создана специальная компьютерная сетевая программа и база вопросов по 8 темам, в число которых вошли:

история оптики, геометрическая оптика, физическая оптика, физиологическая и медицинская оптика, оптические технологии, оптические приборы, оптико-электронные приборы и системы, оптика для научных исследований. Каждая тема была представлена матрицей из 25 вопросов. При этом оценка вопросов в баллах, в пределах одной строки матрицы, была постоянной, но возрастала от 1-й к 5-й строке матрицы. Выбор темы и «цену» вопроса в процессе тура выбирала сама команда. На ответ команде давалось ограниченное время. Для стимулирования выбора различных тем был предусмотрен «коэффициент кругозора» 1.2 (бонус), увеличивающий «цену» вопроса в баллах.

«Блиц-тур – это ново, следовательно, интересно» (ТГУ), «Понравилось программное и лабораторное обеспечение» (ТПУ). Здесь и далее курсивом приведены строки из анкет участников олимпиады.

Теоретический тур (личное первенство) проходил в традиционной письменной форме ответов на теоретические вопросы и решения задач. Вопросы и задачи были составлены с учетом основных дисциплин подготовки по направлению «Оптотехника» и были разделены на три группы (по 3, 4 и 5 баллов). Общее количество вопросов и задач составило 21, что, по мнению оргкомитета, было достаточным для того, чтобы каждый участник выбрал наиболее подходящие для себя по тематике и сложности. Ответы каждого участника шифровались. Продолжительность тура составляла 3 часа. Проверка осуществлялась независимо несколькими членами жюри.

«Времени на теоретический и экспериментальный тур надо больше – часа 4 – 4,5» (ТГУ).

Экспериментальный тур (командное первенство) потребовал от каждой команды предложить и продемонстрировать экспериментальное решение двух оптических задач с использованием прилагаемых к заданию оптических элементов, устройств, приборов и т.п. Темы экспериментальных задач были следующими:

• измерить длину волны лазера с помощью штангенциркуля • измерить рефракцию очковой линзы • измерить дальность фокусировки ПНВ • измерить диоптрийную установку окуляра ПНВ • измерить клиновидность плоскопараллельной пластины • измерить зависимость сферической аберрации от относительного отверстия линзы Секция 1. Образование в вузах и колледжах • определить фокусное расстояние и положение линзы в закрытом тубусе • определить увеличение телескопической системы • определить показатель преломления плосковыпуклой линзы • измерить угловое поле телескопической системы • измерить показатель преломления оптического волокна • измерить фокусное расстояние отрицательной линзы.

«Задания экспериментального тура просто замечательные» (НГТУ).

Поездка в Академгородок СО РАН. Участники олимпиады посетили Выставочный центр СО РАН, лаборатории СКБ Научного приборостроения, где ведущие сотрудники рассказали о перспективных разработках в области оптического приборостроения.

«Принесла ли Вам лично пользу поездка в Академгородок?: «Однозначно, да!» (ТГУ), «Да, да, да» (ТПУ).

Культурная программа: посещение спектакля Новосибирского городского драматического театра.

«Спектакль современен и прекрасно поставлен» (ТГУ).

Подведение итогов олимпиады и награждение победителей. Победителям в личном первенстве (1,2,3 места) были вручены дипломы УМО и СГГА, грамоты от Администрации Новосибирской области и ценные подарки (цифровой фотоаппарат Nicon, фотоаппарат Зенит, энциклопедии). Победителям в командном первенстве (1,2,3 места) были вручены дипломы УМО и СГГА, грамоты от Администрации Новосибирской области и подарки каждому члену команды (часы с оптическим проектором, бинокли, CD-диски о Новосибирске, памятные листы с логотипом олимпиады и подписями всех участников и организаторов). Награды и подарки получили все команды и студенты - активные участники олимпиады.

Оргкомитетом было проведено анкетирование участников олимпиады. Средняя оценка туров по пятибалльной системе: блиц-тур – 5; теоретический - 4; экспериментальный – 4,7.

Опыт проведения I региональной олимпиады по оптотехнике среди вузов сибирского региона показал, что олимпиада способствовала развитию творческих связей как между вузами, так и непосредственно между студентами, осознанию студентами ценности и специфики каждого вуза, формированию навыков коллективного решения задач, явилась стимулом к организации студенческих мероприятий различной направленности (например, форум студентов СГГА).

ПРИМЕНЕНИЕ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА МАТLАВ ПРИ ПОДГОТОВКЕ ИНЖЕНЕРОВ ПО

СПЕЦИАЛЬНОСТИ «ЛАЗЕРНЫЕ СИСТЕМЫ В РАКЕТНОЙ ТЕХНИКЕ» В САМАРСКОМ

ГОСУДАРСТВЕННОМ АЭРОКОСМИЧЕСКОМ УНИВЕРСИТЕТЕ ИМ. АКАД. С.П.КОРОЛЕВА

Одной из исключительно важных инженерных дисциплин при подготовке инженеровлазерщиков является «Автоматическое управление лазерными установками». В этом курсе студенты знакомятся с основами теории автоматического управления в технических системах, а также изучают методы и средства управления лазерными установками и системами. В процессе изучения дисциплины студенты выполняют ряд лабораторных работ и курсовую работу, опираясь на программные средства, ориентированные на данную дисциплину.

Программные средства для применения в среде MS DOS, созданные в свое время силами преподавателей кафедры «Автоматические системы энергетических установок» СГАУ, в ряде других вузов и, в первую очередь, в МВТУ им. Н.Э. Баумана, позволили студентам существенно повысить качество подготовки курсовых работ. Сделать очередной и логически обоснованный шаг – перейти от анализа характеристик САУ к синтезу САУ с заданными динамическими свойствами, опираясь на указанные программные средства, было невозможно.

специализированных программ, которые ориентированы на решение конкретных инженерных задач.

К числу таких средств в среде МАТLАВ относятся программы для проектирования систем автоматического управления (Control System Toolbox) и моделирования нелинейных САУ (Simulink).

Первые публикации на русском языке, посвященные описанию этих средств, относятся к 1991годам [1, 2]. Существующие публикации позволили оценить несомненные достоинства указанных программных средств при проектировании систем автоматического управления с требуемыми динамическими свойствами. В среде МАТLАВ, начиная с версии 5.3, реализована возможность анализа линейных непрерывных САУ на основе использования аппарата передаточных функций. МАТLАВ позволяет производить запись передаточных функций составляющих звеньев системы управления в рабочее пространство комплекса, после чего осуществлять расчет требуемых передаточных функций системы с учетом обратных связей. Далее может быть выполнен расчет динамических характеристик САУ таких, как переходная, импульсная, частотные характеристики системы в виде т.н. диаграммы Боде, диаграммы Николса и Найквиста, осуществлять нахождение полюсов и нулей системы. Расчет указанных характеристик автоматизирован, причем возможна одновременная демонстрация в окне программы с помощью LTI обозревателя. По сравнению с применяемыми программными продуктами перечисленные возможности, предоставляемые МАТLАВ, позволяют сократить время, требуемое для производства расчетов при проектировании САУ [3].

Первые отечественные оценки использования МАТLАВ в процессе преподавания автоматики в ВУЗе приведены в трудах Российского семинара по специальности 121100 [4].

Следует еще раз подчеркнуть, что среда МАТLАВ позволяет переходить от анализа к синтезу САУ с заранее заданными динамическими свойствами, для чего можно вводить в проектируемую систему последовательный корректирующий контур, характеристики которого рассчитываются, исходя из требуемых динамических свойств САУ [3].

Задачи, связанные с анализом характеристик нелинейных САУ, могут быть решены в среде Simulink, которая позволяет строить в рабочем поле окна программы структурные схемы нелинейных САУ, задавать требуемые свойства звеньев, необходимые условия моделирования и отображения информации [5].

В заключении следует отметить, что МАТLАВ позволяет создавать виртуальную исследовательскую лабораторию по изучению динамических свойств объектов, позволяя каждому студенту самостоятельно провести необходимые эксперименты, при необходимости их повторить и зафиксировать результаты.

Таким образом, можно говорить о целесообразности применения комплекса МАТLАВ при изучении дисциплин, связанных с управлением и контролем энергетических установок.

Литература 1. Медведев В.С., Потемкин В.Г. Control System Toolbox/ МatLАВ 5 для студентов. - М.: Диалог МИФИ, 1999. - 287 с.

2. Лазарев Ю.Ф. Матлаб 5. Х. - К.: Издательская группа BHV, 2000. - 384 с.

3. Современные системы управления /Р.Дорф, Р.Бишоп; пер. с англ. Б.И.Копылова. - М.:

Лаборатория базовых знаний, 2002. - 832 с.

4. Мусатов Е.А., Сизов А.Н., Кузнецов А.В. Учебный курс компьютерных занятий по дисциплине «Управление в технических системах». В сб. трудов Российского н-метод. семинара по спец.

121100 «Гидравлические машины, гидроприводы и гидроавтоматика», Самара, 2002. - с. 92-104.

5. Симулинк-4. Секреты мастерства/Дж. Б. Дебни, Т.С. Хартман; пер. с англ. М.Л.Симонова. - М.:

БИНОМ. Лаборатория знаний, 2003. - 403 с.

МОДЕЛЬ ДВУХСТУПЕНЧАТОЙ СИСТЕМЫ ПОДГОТОВКИ СПЕЦИАЛИСТА ПО ОПТОТЕХНИКЕ

В ходе выполнения проекта как исходные данные для работы УМО были предложены компетентностные модели бакалавра по специальности и магистра по специальности, включающие виды и обобщенные задачи профессиональной деятельности выпускников, а также соответствующие макеты государственных образовательных стандартов, в которых циклы дисциплин были сформированы на основе компетентностного подхода.

Целью разработки проекта являлось дальнейшее совершенствование многоступенчатой Секция 1. Образование в вузах и колледжах подготовки специалистов с высшим профессиональным образованием, в частности инженерной подготовки.

В ходе выполнения работы должны быть разработаны проекты государственных образовательных стандартов бакалавров и магистров по специальности, в том числе по направлению подготовки дипломированных специалистов: 654000 «Оптотехника».

Двухступенчатая система подготовки построена по стандартной схеме: четыре плюс два и предполагает на первом этапе в течение четырех лет выполнять подготовку бакалавра специалиста, а в течение последующих двух лет подготовку магистра специалиста.

Отличительной стороной разрабатываемой модели является необходимость подготовки специалиста на первой ступени для профессиональной деятельности за счет изменения структуры и объема содержания обучения, определяемого ГОС ВПО второго поколения.

Цикл ГСЭ предложено разделить на две части: цикл гуманитарных и социальных дисциплин;

цикл экономических и организационно-управленческих дисциплин. Примерно две трети объема цикла ГСЭ предлагается излагать в рамках бакалаврской подготовки, а одну треть перенести в рамки магистерской подготовки.

Цикл естественнонаучных и математических дисциплин (ЕНМД) предложено унифицировать для всех направлений подготовки в области техники и технологии, а различие в уровне требований к фундаментальной подготовке компенсировать в рамках дисциплин по выбору и других циклов дисциплин. Аналогичная унификация перечня и числа часов предложена и для цикла общепрофессиональных дисциплин (ОПД).

Отличительной чертой предложенной двухступенчатой модели является и выделение нового цикла дисциплин: цикл дисциплин направления (ДН), определяющий специфику подготовки конкретного направления. В рамках данного проекта предполагалось, что существующие направления подготовки останутся без изменения. Исходя из преемственности содержания подготовки специалистов по направлению «оптотехника» предложены следующие дисциплины, составляющие цикл ДН.

Базовая дисциплина направления цикла ЕН – «Основы оптики» имеет два основных раздела:

физическая оптика и геометрическая оптика и закладывает фундамент оптического образования будущего специалиста. Ее мотивационные составляющие должны раскрывать детализацию физической природы оптического излучения, особенности его взаимодействия с веществом, специфику законов распространения, механизмы формирования оптического изображения.

Начало профессионального образования закладывается в цикле общепрофессиональных дисциплин (ОПД). В цикле ОПД формируются следующие общеинженерные знания на базе прикладной оптики, источников излучения и приемников излучения, оптических измерений.

Классически изложение прикладной оптики строится на использовании базовых понятий геометрической оптики. Ее назначение рассмотреть элементную базу оптики, принципы построения и основы функционирования основных (базовых) оптических систем: микроскопа, телескопа, зрительной трубы, проекторов, осветителей и т.п., их компонентов и принципов расчета с учетом реальных оптических элементов.

Источник оптического излучения один из ключевых элементов оптической системы, определяющий требования к спектральному диапазону работы оптического прибора, его энергетике и виду используемого излучения (когерентного или некогерентного).

Приемник оптического излучения функционально связан с источником излучения только посредством характеристик и параметров используемого излучения. Но его роль в последние годы существенно возросла благодаря интенсивному развитию и совершенствованию технологии производства полупроводниковых структур, а также сближением его параметров, характеристик (а по ряду параметров и характеристик значительно его превосходящих), принципа функционирования человеческому глазу включающую передачу данных и их обработку на ЭВМ.

Дисциплина «Оптические измерения» выполняет двоякую роль. Она, с одной стороны, призвана показать (продемонстрировать) единство измерений в оптотехнике, а с другой стороны, раскрыть методы, способы и пути их реализации при измерении параметров оптических систем и приборов и их характеристик в соответствии с функциональным назначением.

Дисциплина «Оптические материалы и элементы» дает практическое представление об оптических материалах, используемых в реальных оптических системах, способах достижения требуемых технических параметров и характеристик, номенклатуре, конструктивных и эксплуатационных свойствах. Все компоненты оптической системы находятся в тесной взаимосвязи друг с другом и знание особенностей оптических материалов и их свойств необходимо для грамотного конструирования и эксплуатации оптических приборов и систем.

Перечень, объем, и содержание федеральных дисциплин цикла ДН служит критерием отличия одного направления подготовки от другого в сфере техники и технологии. Различие в трудоемкости федеральных дисциплин цикла ДН принято не менее 80 %, т.е. не менее 800 – 900 часов.

Сложившаяся совокупность дисциплин направления закладывает основы для подготовки на первой ступени бакалавров по специальностям в области оптической техники: 072300 - Лазерная техника и лазерные технологии, 131200 - Лазерные системы в ракетной технике и космонавтике, 190700 - Оптико-электронные приборы и системы, 191100 - Оптические технологии и материалы, 191200 - Приборы и системы лучевой энергетики.

Общее распределение трудоемкости циклов дисциплин проекта подготовки бакалавра по специальности и специалиста в соответствии с ГОС ВПО второго поколения представляется следующим образом:

организационно-управленческих 5 Дисциплины направления (ДН) 1550 ------------------------------ ------Специальные дисциплины (СД) 1036 Специальные дисциплины (СД) Таким образом, за счет сокращения объема дисциплин цикла ГСЭ в рамках бакалаврской подготовки и перенесения части ее в рамки магистерской подготовки объем инженерной подготовки в учебном плане бакалавра специалиста практически не изменился, что позволяет говорить о возможности подготовки специалиста при сокращении сроков обучения с пяти лет до четырех.

Секция 1. Образование в вузах и колледжах

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ГОСУДАРСТВЕННЫХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ

СТАНДАРТОВ ПОДГОТОВКИ СПЕЦИАЛИСТОВ

В 2003-2004 г.г. ряд вузов России по заданию Министерства образования РФ выполняют работу по созданию моделей специалистов и проектов государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования (ГОС ВПО) бакалавров и магистров по специальности (бакалавров-инженеров и магистров-инженеров для сферы техники и технологий). Ведущими в этой работе являются Высшая школа экономики, МГТУ им. Н.Э. Баумана и Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ». В рамках этой работы разработаны модели бакалавра и магистра, сформулированы обобщенные виды и задачи их деятельности, предложена новая структура их подготовки.

В основу проектирования была положена компетентностная модель специалиста.

Компетентность – основывающийся на знаниях, интеллектуально и личностно обусловленный опыт социально-профессиональной деятельности человека. Следовательно, стать компетентным человек может только после приобретения соответствующей области компетенции информации, знаний и практического опыта. Знания, умения, навыки есть элементы различных видов компетентности выпускника.

Такая модель для сферы техники и технологий включает в себя следующие группы компетенций:

• социально-личностные;

• экономические и организационно-управленческие;

• общенаучные;

• общепрофессиональные (инвариантные к направлению подготовки);

• специальные (владение алгоритмами деятельности, связанными с моделированием, проектированием, научными исследованиями).

Социально-личностные, экономические и организационно-управленческие, общенаучные и общепрофессиональные компетенции служат фундаментом, позволяющим выпускнику гибко ориентироваться на рынке труда и быть подготовленным к продолжению образования как на второй (магистерской) ступени ВПО (для бакалавра), так и в сфере дополнительного и послевузовского образования. Блок специальных компетенций (профессионально ориентированных знаний и навыков) обеспечивает привязку подготовки к объекту, предмету труда.

Применение компетентностного подхода и взаимодействие с представителями промышленных предприятий позволило составить портреты специалистов разного уровня, определить виды профессиональной деятельности и для каждого из них сформулировать обобщенные задачи профессиональной деятельности. Для бакалавра-инженера характерными являются производственно-технологическая, организационно-управленческая, сервисно-эксплуатационная, монтажно-наладочная, расчетно-проектная и экспериментально-исследовательская деятельность.

При этом магистр-инженер подготовлен ко всем видам и обобщенным задачам профессиональной деятельности, к которым готов бакалавр. Ступень магистерской подготовки необходима для осуществления выпускником проектно-конструкторской, проектно-технологической, научноисследовательской и организационно-управленческой деятельности. Поэтому магистр должен иметь дополнительные возможности в области профессиональной деятельности по сравнению с бакалавром. При корректировке «Квалификационного справочника должностей руководителей, специалистов и других служащих» целесообразно указать, что магистр по специальности способен занимать должности более высокого уровня, чем бакалавр.

Использованный подход позволил предложить новую структуру основных образовательных программ. Общий объем гуманитарных и социально-экономических дисциплин в подготовке дипломированных специалистов по ГОС второго поколения (ГОС-2) – 1800 часов – разбивается на две части: 1200 часов на первой – бакалаврской – ступени подготовки и 600 часов на второй ступени.

Сам цикл делится на два: цикл гуманитарных и социальных дисциплин (ГСД), формирующих социально-личностные компетенции будущего специалиста, и цикл экономических и организационноуправленческих дисциплин (ЭОУД), формирующих соответствующие компетенции.

Общенаучные компетенции, ориентированные на основные группы направлений подготовки и связанные с постановкой и решением познавательных задач, определяющих фундаментальность образования, обеспечиваются дисциплинами цикла естественнонаучных и математических дисциплин (Математика, Физика, Химия, Экология). Общий объем цикла у бакалавров – 1500 часов.

Общепрофессиональные компетенции, инвариантные к направлению подготовки, обеспечивают подготовку выпускника к решению общетехнических задач, которые должен уметь решать любой специалист с высшим профессиональным образованием в сфере техники и технологий. Эти компетенции вырабатываются в результате освоения цикла общепрофессиональных дисциплин (этот цикл может включать в себя такие дисциплины, как Информационные технологии, Инженерная и компьютерная графика, Механика и т.п.) объемом 1500 часов.

Наконец, специальные компетенции, обеспечивающие привязку подготовки специалистов к конкретным объектам и предметам труда для данного направления, приобретаются в результате изучения цикла профессиональных дисциплин направления объемом 1550 часов, включающего дисциплины, необходимые для всех специальностей данного направления, и цикла специальных дисциплин объемом 1036 часов, различных для отдельных специальностей, входящих в направление. Перечни этих дисциплин формируются соответствующими Учебно-методическими объединениями вузов для каждого направления и каждой из специальностей.

В структуре образовательной программы подготовки магистра, как и у бакалавра, предусмотрены циклы гуманитарных и социальных дисциплин и экономических и организационноуправленческих дисциплин. В структуру образовательной программы подготовки магистров предлагается включить объединенный цикл естественнонаучных, математических и профессиональных дисциплин направления объемом 900 часов. При этом УМО рекомендуется половину этого объема отводить на естественнонаучные и математические дисциплины или соответствующие разделы в интегральных курсах, объединяющих как фундаментальные, так и прикладные вопросы. В магистерской подготовке сохраняется цикл специальных дисциплин объемом 1362 часа. При этом не менее 300 часов из этого объема выделяется на НИР студентов в течение семестра. В случае необходимости введения специализаций по той или иной специальности магистерской подготовки часы на специализацию следует выделять за счет часов цикла специальных дисциплин.

ФОТОНИКА И ОПТОИНФОРМАТИКА – НОВОЕ НАПРАВЛЕНИЕ ПОДГОТОВКИ ВЫСШЕЙ

ШКОЛЫ РОССИИ

Пржевуский 1, В.А. Тарлыков Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики, Санкт-Петербург ВНЦ ГОИ им. С.И. Вавилова, Санкт-Петербург В 2004 году в высшем профессиональном образовании Российской Федерации было открыто новое направление подготовки бакалавров и магистров 554600 - «Фотоника и оптоинформатика» по группе технических наук. Оно призвано оказывать образовательную поддержку одному из самых высокотехнологических научно-технических направлений, доход от продаж устройств и систем которого в мире, по оценкам экспертной фирмы Strategies Unlimited (США), составляет более 4 млрд. долларов ежегодно и в последние три года стабильно растет.

Фотоника и оптоинформатика – это целостная область науки и техники, связанная с использованием светового излучения (потока фотонов) в устройствах и системах, в которых генерируются, усиливаются, модулируются, распространяются и детектируются оптические сигналы, направленная на создание новых материалов, устройств и технологий, обеспечивающих передачу, прием, обработку, запись, хранение и отображение информации на основе материальных носителей – фотонов.

Десятки ведущих университетов мира осуществляют подготовку по сходным направлениям (Photonics, Photonics Networks и др.), выпускники которых востребованы компаниями, выпускающими высокотехнологическую продукцию (Coherent, Schott, Lucent Technology и др.). Подготовка высококвалифицированных кадров по данному направлению соответствует долгосрочным планам развития России и отвечает тенденциям Болонского процесса по сближению образовательных систем разных стран.

Особенности содержания подготовки:

Секция 1. Образование в вузах и колледжах • перечень и содержание дисциплин, формирующих ядро подготовки образовательного направления «Фотоника и оптоинформатика», базируется на трех научных направлениях: оптика, оптическое материаловедение и теория информации, объединение которых и образует качественно новое содержание подготовки и отражает область деятельности выпускника.

• согласно утвержденному проекту образовательного стандарта, бакалавры и магистры должны получать глубокие знания и практические навыки в области оптической физики, теории информации и кодирования, архитектуры вычислительных систем, оптического материаловедения, систем и технологий фотоники, оптической информатики и др.

Задачи, решаемые выпускниками направления «Фотоника и оптоинформатика»:

• разработка и создание полифункциональных оптических материалов с заданными свойствами;

• разработка, создание и эксплуатация миниатюрных оптических устройств и систем, интегрирующих функционально-разнородные оптические элементы и устройства;

• разработка, создание и эксплуатация полностью оптических сверхбыстродействующих устройств передачи, обработки, записи и хранения информации, оптических технологий искусственного интеллекта.

Экспертная оценка Межведомственного Совета по развитию оптического приборостроения РФ, показывает, что востребованность бакалавров и магистров в области фотоники и оптоинформатики в 2004 году превышает 400 человек в год, а к 2010 году будет составлять 2000 человек.

ПЕРСПЕКТИВЫ ВВЕДЕНИЯ ПОНЯТИЯ “ФОТОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ” В СОВРЕМЕННОЕ

ОПТИЧЕСКОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ ПРОСТРАНСТВО

В первой половине XX века понятие «фотон» получило распространение скорее как теоретический термин, чем практический или технологический. Отсутствие высококогерентных интенсивных источников оптического излучения не позволяло использовать квантовые свойства излучения в полной мере. И только появление лазеров, в основе принципа действия которых уже заложено формирование упорядоченной структуры электромагнитного поля, разработка теории взаимодействия фотонов с веществом, создание высокоинтенсивных квазикогерентных и источников оптического излучения, позволило говорить о качественно новом подходе при рассмотрении взаимодействия оптического излучения с веществом. Все это стимулировало возникновение нового применения оптического излучения – технологического, физика которого основана исключительно на квантово энергетическом взаимодействии излучения с веществом. А элементарным квантом такого взаимодействия является «фотон».

Лазерные источники излучения с момента их появления и до настоящего времени, широко используются в технологических установках и, прежде всего, для обработки материалов. Одно из первых массовых практических применений лазерное излучения получило для прошивки отверстий в алмазных волоках и часовых камнях, что резко повысило производительность производства. В дальнейшем лазерные технологии стали очень активно применяться для фигурной обработки, резки, закалки различных материалов как металлических, так и неметаллических.

Интенсивное развитие лазерной техники, расширение области ее практического применения, теоретические исследования, стимулировали дальнейшие разработки по практическому применению оптического излучения (когерентного и некогерентного) в биологии и медицине. Благодаря развитию вычислительной техники, в последние десятилетия получили развитие методы расчета, основанные на представлении излучения, как потока фотонов.

Термин оптические технологии, по сложившейся в России традиции, используется для обозначения вопросов механической обработки оптических материалов.

Таким образом, с появлением лазера, созданием мощных полупроводниковых квазикогерентных источников излучения (светодиодов), галогенных ламп и т.п., их широким применением, возникло такое понятие ”Фотонные технологии”, которое все более активно и естественно используется для подчеркивания специфики использования оптического излучения. Так, например, в Германии в результате научных дискуссий по вопросу: «какое значение может иметь фотон для немецкой промышленности в XXI веке» ученые и политики пришли «к единому мнению: в XXI веке фотон сменит электрон в качестве двигателя технического прогресса» [2].

Постепенно производные от слова фотон стали широко использоваться для указания на специфические области использования взаимодействия оптического излучения с веществом:

фотоника, фемтоника, биофотоника и т.п.

В настоящее время под термином фотоника во всем мире подразумевается целостная область научных знаний о различных физических эффектах и явлениях, связанных с распространением оптического излучения, взаимодействием его с веществом и разработка на их основе оптических методов анализа, измерения, систем и технологий обработки и отображения оптической информации. Фотонные технологии в широком смысле этого понятия включают в себя процессы воздействия на вещество как когерентного (лазерного) излучения, так и некогерентного света, создаваемого традиционными источниками. При этом в ряде практических приложений грань между когерентным и некогерентным излучением становится практически неуловимой. К числу этих приложений в первую очередь можно отнести оптические биомедицинские технологии, в которых свет выступает в качестве инструмента энергетического воздействия на клетки организма. Вместе с тем специфика когерентного излучения сохраняется, например, в технологиях, связанных с оптической диагностикой. К числу последних можно отнести стремительно развивающуюся в последнее время дифрактометрию функционального состояния крови (определение степени агрегации эритроцитов и пр.).

Таким образом, введение термина «фотонные технологии» в оптическое образовательное пространство является весьма продуктивным шагом на пути формирования гармонизированной структуры понятий, имеющих отношение к оптике, в целом, и к оптическому образованию, в частности. Развитие новых и перспективных технологий, основанных на использовании в первую очередь энергии фотонов, а также на других базовых характеристиках фотонных ансамблей, открывает дорогу введению новых понятий и терминов, практически наполняя их содержанием и смыслом.

Литература 1. Физический энциклопедический словарь. /Гл. ред. А.М. Прохоров – М.: Сов. Энциклопедия, 1983.

2. Государственная поддержка лазерно-оптических инноваций в Германии. - Лазер-Информ, № 15 – 16 (294 - 295), август 2004.

ВЛИЯНИЕ ИННОВАЦИОННЫХ РАЗРАБОТОК НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ НАУЧНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ АСПИРАНТОВ

В последние годы наблюдается снижение эффективности работы аспирантуры. Оно выражается, прежде всего, в том, что резко уменьшилось число аспирантов, успевающих за отпущенные три года выполнить комплекс научных исследований по теме диссертации, опубликовать печатные труды по результатам исследований, написать диссертацию и защитить ее в срок на ученом совете. Причин здесь много. В том числе это связано с тем, что в аспирантуру, в основном, поступают выпускники вузов сразу после окончания университета. Они еще не имеют опыта практической работы. Ощущается острый недостаток бюджетных средств для выполнения экспериментальных исследований.

В СПбГЭТУ «ЛЭТИ» часть бюджетных средств, выделяемых Минобразования РФ по единому заказ-наряду, распределяется между аспирантами на конкурсной основе. Аспиранты очень активно участвуют в конкурсах на получение различных грантов. Выигранные средства увеличивают размер стипендий и повышают заработную плату аспирантов. Однако, их, естественно, не хватает на приобретение материалов и необходимой аппаратуры. В связи с этим на кафедре ФЭОП аспиранты по собственной инициативе, поддержанной научными руководителями, начали выставлять свои экспериментальные проекты на конкурсы инновационных разработок. Так, например, молодые Секция 1. Образование в вузах и колледжах специалисты Энберт Е.Ю, Козлов А.В., Есипов А.Л и др. выставили свою инновационную разработку «Оптический газоанализатор к фиброскопу» на конкурс и в 2004 году получили грант фонда содействия развития предпринимательства в инновационной сфере по программе «Старт».

Полученные средства позволяют создать малое предприятие, что, в свою очередь, дает возможность реализовать не только указанную разработку, но и способствовать реализации и дальнейшему внедрению других инновационных разработок аспирантов [1, 2]. Кафедра ФЭОП рассчитывает, что работа малого предприятия с участием аспирантов и молодых выпускников кафедры в значительной степени будет способствовать повышению качества научных исследований и эффективности работы аспирантуры.

Литература 1. Бузников А.А., Белоусова И.М. Оптико-электронные системы для исследований природной среды.

Предисловие выпускающих редакторов. Оптический журнал, 71, №3, 2004. - с. 3-5.

2. Бузников А.А., Корешев С.Н. Оптико-электронные приборы и и системы дистанционного контроля.

Предисловие выпускающих редакторов. Оптический журнал, 68, №12, 2001. - с. 3-4.

ТРАНСФОРМАЦИЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ПРОГРАММ КАК СЛЕДСТВИЕ ИЗМЕНЕНИЯ УРОВНЯ

ЗНАНИЙ

Общепринятым считается, что в процессе изучения какого-либо предмета (дисциплины) обучающийся должен получить определенные знания, умения и представления. В принятой форме оформления примерных программ дисциплин так и пишется: студент должен знать, уметь, представлять (указывается, что должен знать, уметь, представлять). Но по вопросу понятий «знания, умения и представления» нет однозначных определений. И одними из ключевых понятий здесь являются понятия: «информация» и «знание». Поэтому и начнем с определения, что мы будем понимать под этими терминами, которые иногда используются почти как синонимы. Но на самом деле они имеют абсолютно разный смысл.

Понятия «информация» и «знание» - это философские категории. Рассмотрим определения, приводимые в толковых словарях: политехническом, иностранных слов и философском и ограничимся сферой образовательного процесса.

Информация (от латинского informatio – разъяснение, изложение, уведомление).

Первоначально понималось как сведения, сообщения о чем-либо, передаваемые людьми [1].

Информация - одно из наиболее общих понятий науки, обозначающие некоторые сведения, совокупность каких-либо данных, знаний и т.п. [2]. Она является основным материалом мышления и лежит в основе всякой умственной деятельности [2]. Кроме того, можно добавить, что информация это сведения, являющиеся объектом хранения, переработки и передачи [3].

Категория «знание» в философском словаре определяется так: духовная деятельность, отражение объективной действительности, рассмотренное с точки зрения не процесса, а результата.

Вся предшествующая познавательная деятельность общества выступает перед ним (человеком) в форме готового знания, которое он должен освоить [4]. Рассматривая данную категорию более углубленно, можно добавить: «знание» – селективная (1), упорядоченная (2), определенным способом (методом) полученная (3), в соответствии с какими-либо критериями (нормами) оформленная (4) информация, имеющая социальное значение (5) и признаваемая именно в качестве знания определенными социальными субъектами и обществом в целом (6). В зависимости от названных критериев знание может быть разделено на два типа по уровню его функционирования:

обыденное знание повседневной жизни и специализированное знание (научное, религиозное, философское и т.п.), а также “перекрывающее” границу уровней профессиональное и практическое знание различных общностей и групп.

Наиболее наглядно такую трансформацию различных уровней знания, вероятно, можно продемонстрировать на примере развития вычислительной техники. Сначала были созданы различные счетно-решающие устройства механического типа, позволяющие выполнять простейшие арифметические операции, затем появилась первая вычислительная машина. Так в политехническом словаре 1955 года говорится: «Счетные машины (вычислительные) – устройства, выполняющие вычислительные операции механическим или электрическим путем над заданными числами. Один из примеров – кассовые аппараты [5]». В 1980 году политехнический словарь уже пишет:

«Вычислительная машина – техническое средство, предназначенное для автоматизации процесса вычислений (обработки информации) [1]».

Дальнейшее стремительное развитие вычислительной техники, совершенствование программного обеспечения привело к появлению понятия: пользователь. Появилось такое функциональное разделение как разработчики (создатели) технических средств (программисты) и пользователи. Последняя группа, естественно, стала наиболее многочисленной.

Благодаря широко развивающемуся сервису вычислительной техники, она превратилась в предмет обыденного (бытового) использования, в обучении, инженерных и научных расчетах. Это привело к тому, что ее использование четко подразделилось на две группы по уровню знания:

обыденное (пользователи) и специализированное, научное (разработчики программного обеспечения). Для первой группы потребителей разработчики программного обеспечения, привлекая весь накопленный к настоящему времени научно-технический потенциал, создают программы, позволяющие выполнять практически сколь угодно сложные расчеты и моделирование. При этом потребитель ориентируется только на предлагаемое программное обеспечение. Таким образом, в большинстве случаев естественным путем отпала необходимость каждому пользователю разрабатывать и реализовывать свой алгоритм расчета (использования), исходя из собственного уровня полученных знаний и умений: произошла унификация на потребительском уровне научнотехнических расчетов.

Потребителю нужно только знать «передаточную характеристику» программного продукта. Для грамотного использования стандартного программного продукта он должен только согласовать условия своей задачи с входными данными, запрашиваемыми программой. Для этого, в первую очередь, он должен хорошо знать физические процессы, лежащие в основе решаемой задачи. Таким образом, развитие вычислительной техники обусловило необходимость качественного изменения в изложении целого ряда разделов учебных дисциплин. Что отражает естественный путь развития науки и техники. Появление нового научного направления, нового открытия или изобретения неизбежно приводит к перераспределению функций среди существующих видов деятельности человека.

Возникнув техническая система проходит период обрастания вспомогательными изобретениями, делающими новый принцип практически осуществимым. Энергичное развитие системы начинается с ассимиляции множества частных усовершенствований, но сохраняет неизменным общий принцип. Но на каком-то этапе темпы развития замедляются. Обычно это происходит после возникновения и обострения противоречий между данной системой и другими системами или внешней средой [6]. Аналогичным путем развивается и трансформируется научное знание. Из сугубо специальных (научных) знаний они становятся массовыми, а затем опять переходят в категорию массовых (обыденных).

Проследим этот путь на примере открытия, изучения и трансформации информации и знаний об оптических свойствах окружающего мира.

В отличие от вычислительной техники в оптике этот процесс идет значительно медленнее. В XX веке был сделан ряд фундаментальных открытий: голография, лазеры. Эти открытия существенным образом повлияли на развитие современных информационных технологий, прочно вошли в наш быт.

Тем самым произошел процесс перехода ряда знаний из сугубо научных (специальных) в область обыденных.

Осознание общности используемых физических явлений и законов, казалось бы, в разных областях знаний (распространение оптических и радиоволн) также способствовало расширению области обыденного знания об окружающем мире. Это привело к тому, что использовавшийся ранее сложный инструментарий математики и физики, бывший достоянием высококвалифицированных специалистов, благодаря вычислительной технике, перешел в разряд пользовательских – доступных рядовому инженеру. В образовательном процессе это неизбежно ведет к трансформации изложения учебных дисциплин. Сложный вычислительный аппарат уходит из учебных курсов, освобождая место обобщениям. Таким образом, развитие вычислительной техники, сформировавшее необходимый Секция 1. Образование в вузах и колледжах инструментарий познания, привело к возможности изложения материала на системном уровне.

Трансформация знаний позволяет постепенно перенести рассмотрение изучаемого материала на более высокий уровень обобщения. Основную роль при изложении учебного материала начинает играть не владение математическим аппаратом, описывающим физические процессы в системе, а знание (умение) правильно задать параметры сигнала на входе системы и адекватно оценить полученный отклик системы. Таким образом, основной упор в изложение материала можно делать на усвоение критериев “правильности” работы исследуемой системы.

Для трансформации образовательной программы должны быть также сформированы определенные условия. В частности, должна быть в наличии адекватная физическая и математическая модель изучаемого явления или процесса. Предлагаемая физическая и математическая модель должна позволять получать решение поставленной задачи с требуемой точностью.

Литература 1. Политехнический словарь. Изд. второе. - М.: Советская энциклопедия, 1980.

2. Новейший философский словарь: 2-е изд., перераб. и дополн. – Мн.: Интерпрессервис; Книжный дом, 2001. – 1280 с. – (Мир энциклопедий).

3. Современный словарь иностранных слов. /Изд-во «Рус. яз.».- Ок. 20000 слов. - М.: Рус. яз., 1993.

4. Краткий словарь по философии. /Под общ. Ред. И.В. Блауберга, И.К. Пантина. – 4-е изд. – М.:

Политиздат, 1982. – 431 с.

5. Краткий политехнический словарь. – М.: Гос. изд-во технико-теоретической литературы, 1955.

6. Альтшуллер Г.С. Найти идею. Введение в теорию решения изобретательских задач. – Новосибирск: Наука, 1986. – 209 с.

ФОРМИРОВАНИЕ МОТИВАЦИОННОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА

ПРИ ПОДГОТОВКЕ СПЕЦИАЛИСТА-ОПТИКА

Мотивационная составляющая данного цикла должна формировать понимание ценности культуры, науки и производства в контексте исторического развития общества для конкретных направлений подготовки.

Формирование мотивационных составляющих будущей профессиональной деятельности начинается при изучении цикла естественнонаучных и математических дисциплин (ЕН). Одной из центральных дисциплин данного цикла при подготовке специалиста для сферы техники и технологии является физика. И, несмотря на то, что базовое содержание курса физики для большинства близких направлений подготовки практически не отличается друг от друга, мотивационные составляющие, например, при подготовке приборостроителя или оптотехника должны иметь отличия. Для каждого направления подготовки при изложении курса физики должны подчеркиваться те грани дисциплины, которые оказывают наиболее существенное влияние при изучении последующих дисциплин, а демонстрация физических явлений и законов должна происходить с максимальным использованием элементов и устройств будущей специальности.

При подготовке оптотехника в курсе общей физики должно быть сформировано ясное представление о фундаментальной роли оптики в формировании представлений об окружающем мире, дано четкое изложение базовых физических свойств оптического излучения, механизм излучения, дуализм оптического излучения и подчеркнута их роль при изложении дисциплин последующих циклов.

Дисциплина направления, входящая в цикл ЕН - «Основы оптики» имеет два основных раздела:

физическая оптика и геометрическая оптика. По-видимому, в близком к современному смыслу термин «физическая оптика» был впервые использован Юнгом, как отмечено в [1]. Слово «физическая»

должно было подчеркнуть, что речь идет о рассмотрении явлений, в которых главную роль играет физическая природа света в отличие от оптики геометрической, где речь идет о законах распространения света. В дальнейшем это разделение на физическую и геометрическую оптику стало присутствовать и в учебных курсах.

Данная дисциплина закладывает фундамент оптического образования будущего специалиста.

Ее мотивационные составляющие должны быть направлены на детализацию физической природы оптического излучения, особенностей его взаимодействия с веществом, специфике законов распространения, вопросам формирования оптического изображения.

Начало профессионального образования будущего оптотехника закладывается циклом общепрофессиональных дисциплин (ОПД). На базе фундаментальной подготовки в цикле ОПД формируются следующие общеинженерные дисциплины оптического направления: Прикладная оптика, Источники излучения и приемники излучения, Оптические измерения.

Классически изложение прикладной оптики строится на использовании базовых понятий геометрической оптики (некогерентной), но с развитием вычислительной техники, активным использованием лазерного излучения распространение получили методы, использующие симбиоз геометрической оптики и физической природы света. Назначение этой дисциплины показать элементную базу оптики, принципы построения и основы функционирования основных (базовых) оптических систем: микроскопа, телескопа, зрительной трубы, проекторов, осветителей и т.п., их компонентов и принципов расчета с учетом реальных оптических элементов.

Источник оптического излучения один из ключевых элементов оптической системы, определяющий (задающий) требования к спектральному диапазону работы оптического прибора и виду используемого излучения (когерентного или некогерентного).

Приемник оптического излучения функционально связан с источником излучения только посредством характеристик и параметров используемого излучения. Но его роль в последние годы существенно возросла, благодаря интенсивному развитию и совершенствованию технологии производства полупроводниковых структур, а также сближением его параметров, характеристик (а по ряду параметров и характеристик значительно его превосходящих), принципа функционирования человеческому глазу, включающую передачу данных и их обработку на ЭВМ. Это в последние десятилетия повлекло за собой необходимость открытия новых специальностей и специализаций.

Дисциплина «Оптические измерения» выполняет двоякую роль. Она, с одной стороны, призвана показать (продемонстрировать) единство измерений в оптотехнике, а с другой стороны, раскрыть методы, способы и пути их реализации при измерении параметров оптических систем и приборов и их характеристик в соответствии с функциональным назначением.

Дисциплина «Теория систем и преобразований в оптике» призвана представить оптику как часть целостного организма науки. Все компоненты оптической системы находятся в тесной взаимосвязи. Совокупность этих взаимосвязей и взаимодействий, обеспечивающую возникновение целостных свойств всей системы, называют ее структурой. Фундаментальная роль системного подхода заключается в его междисциплинарности. С его помощью единство знания достигается наиболее полно. Системный подход дает возможность рассматривать проблему как бы сверху, с более высокой системной иерархии; решать сложную проблему как систему в целом, во взаимосвязи ее с другими проблемами и большим числом внешних и внутренних связей.

Для успешной реализации образовательного процесса, сформированное намерение (мотивация обучения - ясное понимание конечной цели процесса обучения), должно быть подкреплено и обеспечено организационно-методическими и информационными материалами.

Рабочая программа каждой учебной дисциплины должна быть адаптирована к ее восприятию обучающимся и иметь жесткую структуру, в которой указываются:

1. Мотивация. Обоснование необходимости изучения данной дисциплины в свете достижения конечной цели обучения (мотивация изучения дисциплины).

2. Виды профессиональной деятельности. Перечень видов и задач профессиональной деятельности, для освоения которых необходима данная дисциплина.

3. Профессиональные компетенции. Перечень видов профессиональных компетенций, приобретаемых в процессе изучения данной дисциплины.

Литература 1. Творцы физической оптики//Сб. статей. Составитель У.И. Франкфурт. - М.: Наука, 1973. – с. 351.

2. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования.

Направление подготовки дипломированного специалиста 654000 Оптотехника. - М., 2002.

КОНЦЕПЦИЯ ЧТЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ “ОСНОВЫ ОПТИКИ” КАК БАЗОВОГО

ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНОГО КУРСА

В рамках естественнонаучного цикла студентам оптических специальностей и направлений читается курс “Основы оптики”, в котором, как правило, уделяется наибольшее внимание вопросам геометрической и расчетной оптики. Понимая, что это в определенной степени обусловлено потребностями общеинженерных и специальных дисциплин, считаем, что такой подход может лишить студентов-оптиков широкой эрудиции в других разделах оптической науки. В связи с этим хотелось бы изложить концепцию чтения данного курса, отличающуюся от традиционной.

Во-первых, считаем, совершенно нелишним включить в первые лекции по курсу “Основы оптики” ретроспективный исторический материал. Это дает возможность не только проследить логику развития взглядов человечества на свет, зрение, различные оптические эффекты, но и обнаружить глубокие связи, аналогии и ассоциации высказываний древних с самыми современными достижениями оптики. Здесь имеет смысл, опираясь на четкую периодизацию, сочетать тематический материал с персоналиями ученых-оптиков. Примерное деление может быть следующим: Архаика – Античность – Средние века и эпоха Возрождения – Оптическая революция XVII века – Оптика Ньютона и Гюйгенса – Теории Юнга и Френеля - Оптика XIX века – Электромагнитная теория света – Современная оптика.

Во-вторых, содержательная часть курса структурируется таким образом, чтобы, с одной стороны, заложить основу расчетных оптических методов для будущих дисциплин специализаций, а с другой – более равномерно распределить учебный материал по всем основным разделам волновой и корпускулярной оптики. Представляется логичной следующая последовательность изложения.

Сначала изучается материал по геометрической оптике, причем после лекций по общим свойствам лучей и прохождению сферических границ излагаются основы фотометрии, аппарат уравнений Максвелла и свойства электромагнитных волн оптического диапазона. Затем изучаются базовые явления волновой оптики – интерференция и дифракция света, причем в качестве основного (или дополнительного в зависимости от уровня подготовки студентов) используется формализм фурьепреобразований. Это позволяет на современном языке описать такие актуальные оптические приложения, как голография и распознавание образов. Следующий большой раздел курса – взаимодействие света с веществом: особенности поляризации света, основы кристаллооптики, взаимосвязь явлений преломления и поглощения. Здесь так же, как и в первом разделе, имеет смысл заложить основы матричных методов описания. Заключительная часть курса – квантовая и нелинейная оптика, посвящена наиболее современным оптическим приложениям, в том числе лазерам и оптоинформатике. Если все четыре раздела курса будут сбалансированы, то у студентов формируются всесторонние представления о возможностях и перспективах оптической науки.