Трансдисциплинарный подход как ресурс развития у студентов метакогнитивных навыков при изучении физико-технических дисциплин

Abstract

Introduction. The article presents the results of a study of the actual problem in applying a transdisciplinary approach as a modern educational resource that contributes to improving the efficiency and productivity of students’ learning outcomes based on increasing their cognitive activity, due to the purpose of forming metacognitive skills in the educational process. Aim. The current study aims to assess the effectiveness of the transdisciplinary approach to the creation of integrated didactic content of physical and engineering disciplines as a didactic resource to develop engineering thinking in students through the formation of metacognitive skills. Methodology and research methods. The authors’ concept of the study is to actualise the transdisciplinary principle for the mobilisation and disclosure of the possibilities of the content and technologies of integrated study of physical, mathematical and general engineering disciplines for the formation of students’ meta-skills At the same time, the authors assumed that engineering meta-skills are a special type of integrated skills and an integral personal characteristic of an engineer, allowing him/her to more effectively carry out professional activities in the conditions of rapid development of new technologies, when it is not the increase and updating of knowledge, but the desire to manage, comprehend cognitive potential based on mobile transdisciplinary knowledge and systems that are actualised special “meta”, “hard” and “soft” skills. The ascertaining and forming stages of the pedagogical experiment were carried out. At the ascertaining stage of the experiment, in order to assess the level of formation of engineering thinking among students, an optimal list of basic criteria was developed as a criterion-diagnostic apparatus, in which the measured variable is the completeness and level of evaluation of educational achievements obtained by students when performing a system of transdisciplinary constructivist case tasks. At the formative stage of the experiment with the participation of 316 students of different years of study at Toraighyrov University, an assessment of the effectiveness of the application of transdisciplinary content of general engineering disciplines was carried out in two stages. Results. The results of the pedagogical experiment confirmed the effectiveness of the transdisciplinary approach to the development of integrated didactic content of general engineering and physical-mathematical disciplines. In the experimental group, in the level of formation of engineering meta-skills among students, the greatest difference was observed between the indicators of formation of thinking components related to engineering and design (18 %) and cognitive (64 %) aspects. The transdisciplinary approach has less influence on the instrumental aspect of solving engineering problems, which proves that both traditional and transdisciplinary training are primarily aimed at the formation of instrumental skills. As a result of experimental teaching, future engineers have increased cognitive motivational awareness in the process of solving engineering problems. Scientific novelty. The integrated didactic content of general engineering disciplines was developed on the basis of the transdisplinary principle; additions were made in the form of constructivist case studies that contribute to the development of students’ metacognitive skills applied with other skills when solving engineering problems; and the cognitive structure and content of the concept of “engineering thinking” were concretised. Practical significance. The developed case-workshop of tasks to be used in experimental training is quite variable and can be applied in the practical line of any integrated physical and engineering discipline.

Введение. В статье представлены результаты исследования актуальной проблемы применения трансдисциплинарного подхода, как современного образовательного ресурса, способствующего повышению эффективности и продуктивности результатов обучения студентов на основе повышения их когнитивной активности, обусловленных целью формирования в учебном процессе метакогнитивных навыков. Цель исследования заключается в оценке эффективности применения трансдисциплинарного подхода к созданию интегрированного дидактического контента физико-технических дисциплин, как дидактического ресурса для развития у студентов инженерно-технического мышления через формирование метакогнитивных навыков. Методология, методы и методика. Авторская концепция исследования заключается в актуализации трансдисциплинарного принципа для мобилизации и раскрытия возможностей содержания и технологий интегрированного изучения физико-математических и общетехнических дисциплин для формирования у студентов метанавыков. При этом мы предполагали, что инженерно-технические метанавыки – это особый тип интегрированных навыков и неотъемлемая личностная характеристика инженера, позволяющая ему более эффективно осуществлять профессиональную деятельность в условиях стремительного развития новых технологий, когда актуализируется не наращивание и обновление объема знаний, а стремление к управлению, осмыслению когнитивного потенциала на основе мобильных трансдисциплинарных знаний и системы специальных «мета», «hard» и «soft» навыков. Были проведены констатирующий и формирующий этапы педагогического эксперимента. На констатирующем этапе эксперимента для оценки уровня сформированности инженерно-технического мышления у студентов, был разработан, в качестве критериально-диагностического аппарата, оптимальный перечень базовых критериев, в котором измеряемой переменной служит полнота и уровень оценки учебных достижений, полученных студентами при выполнении системы трансдисциплинарных конструктивистских кейс-заданий. На формирующем этапе эксперимента с участием 316 студентов разных лет обучения «Toraighyrov University» в два этапа выполнена оценка эффективности применения трансдисциплинарного контента общетехнических дисциплин. Результаты. Результаты педагогического эксперимента подтвердили эффективность применения трансдисциплинарного подхода к разработке интегрированного дидактического контента общетехнических и физико-математических дисциплин. В экспериментальной группе в уровне сформированности инженерно-технических метанавыков у студентов, наибольшая разница наблюдалась между показателями сформированности компонентов мышления, касающихся инженерно-конструкторского (18 %) и когнитивного (64 %) аспектов. Меньшее влияние трансдисциплинарный подход оказывает на инструментальный аспект решения технических задач, это доказывает, что, и традиционное, и трансдисциплинарное обучение, прежде всего, нацелены на формирование инструментальных навыков. В результате экспериментального преподавания у будущих инженеров повысилась когнитивная мотивационная осмысленность в процессе решения технических задач. Научная новизна. Разработан на основе трансдисплинарного принципа интегрированный дидактический контент общетехнических дисциплин, внесены дополнения, в виде конструктивистских кейс-заданий, способствующих развитию метакогнитивных навыков студентов, применяемых, вместе с другими навыками, при решении технических задач, конкретизированы когнитивная структура и содержание понятия «инженерно-техническое мышление». Практическая значимость. Созданный для применения в экспериментальном обучении кейс-практикум заданий достаточно вариативен и может применяться в практической линии любой интегрированной физико-технической дисциплины.