Проект компетентностной и дисциплинарной структуры

Проект
компетентностной и дисциплинарной структуры математического и
естественнонаучного цикла для естественнонаучных и технических
направлений
В основу формирования проектов компетентностной и дисциплинарной структуры
математического и естественнонаучного цикла ФГОС ВПО (цикл ЕН) для различных
групп специальностей и направлений подготовки положены следующие принципы:
1) преемственность с действующим ГОС ВПО, сохранение традиций отечественной
высшей школы и накопленного опыта подготовки выпускников различного уровня;
2) сохранение высокого уровня фундаментальной подготовки как основы
профессиональной подготовки, выработки способности успешно работать в новых,
быстро развивающихся областях естественных наук, способности самостоятельно
приобретать знания в новых областях науки и техники;
3) вариативность формирования необходимых общенаучных, инструментальных и
социально-личностных компетенций с помощью различного уровня изучения дисциплин,
входящих в цикл ЕН.
При формировании структуры цикла ЕН учитывалось, что математическая и
естественнонаучная подготовка должна составлять единый блок и реализоваться на
первом уровне ВПО. Математическая и естественнонаучная подготовка в магистратуре
должна быть ориентирована не столько на конкретное направление, сколько на специфику
конкретной магистерской программы, и должна определяться вузом, реализующим
данную программу.
Базовая часть цикла ЕН для естественнонаучных и технических направлений
подразумевает обязательность изучения как минимум 5-ти дисциплин для бакалавров и
специалистов. Все предлагаемые дисциплины входят в федеральный компонент цикла ЕН
ныне действующего Госстандарта. Вузам предлагается формировать вариативную часть,
выбирая уровень освоения той или иной дисциплины, увеличивая глубину изучения
отдельных разделов дисциплин, либо выделяя отдельные разделы (области) дисциплины в
самостоятельные учебные курсы.
При формировании компетенций в области естественных наук необходимо учитывать,
что естественные науки играют важную роль в формировании не только общенаучных
компетенций, но
и участвуют в формировании инструментальных, социальноличностных и общепрофессиональных компетенций. При этом необходимо учитывать,
что часть общенаучных, инструментальных и социально-личностных компетенций
формируется при участии гуманитарных и социально-экономических дисциплин. Это
обстоятельство должно быть учтено с помощью дополнений в столбец «Коды
формируемых компетенций».
Предлагаемый перечень компетенций не является исчерпывающим. С учетом
специфики направлений он может дополняться, сокращаться и редактироваться.
2
4.1. Требования к результатам освоения основных образовательных программ
подготовки бакалавра
Выпускник по направлению подготовки ________________ с квалификацией
(степенью) «бакалавр» в соответствии с целями основной образовательной программы
и задачами профессиональной деятельности, указанными в пп. 3.2. и 3.6.1 настоящего
ФГОС ВПО, должен обладать следующими компетенциями:
а) универсальными:
- общенаучными (ОНК):
способность научно анализировать проблемы и процессы профессиональной
области, умение использовать на практике базовые знания и методы математики и
естественных наук (ОНК-1);
- способность приобретать новые математические и естественнонаучные
знания, используя современные образовательные и информационные технологии (ОНК-2);
- способность использовать математическую логику для формирования
суждений по соответствующим профессиональным, социальным, научным и этическим
проблемам (ОНК-3);
- владение методами анализа и синтеза изучаемых явлений и процессов (ОНК-4);
- понимание роли естественных наук в развитии науки и технологии (ОНК-5);
- способность использовать знания о современной физической картине мира и
эволюции Вселенной, пространственно-временных закономерностях, строении вещества
для понимания окружающего мира и явлений природы (ОНК-6);
- понимание роли охраны окружающей среды и рационального природопользования
и для развития и сохранения цивилизации (ОНК-7);
- инструментальными (ИК):
- способность применять
знания на практике, в том числе составлять
математические модели типовых профессиональных задач, находить способы их
решений и интерпретировать профессиональный (физический) смысл полученного
математического результата (ИК-1);
- готовность применять аналитические и численные методы решения
поставленных задач (с использованием готовых программных средств) (ИК-2);
- способность планировать и проводить физические и химические эксперименты,
проводить обработку их результатов и оценивать погрешности, математически
моделировать физические и химические процессы и явления, выдвигать гипотезы и
устанавливать границы их применения (ИК-3);
- способность использовать знания основных физических теорий для решения
возникающих физических задач, самостоятельного приобретения физических знаний, для
понимания принципов работы приборов и устройств, в том числе выходящих за пределы
компетентности конкретного направления (ИК-4);
- способность использовать знание свойств химических элементов, соединений и
материалов на их основе для решения задач профессиональной деятельности (ИК-5);
- способность использовать знания о строении вещества, природе химической связи
в различных классах химических соединений для понимания свойств материалов и
механизма химических процессов, протекающих в окружающем мире (ИК-6 );
- готовность работать с программными средствами общего назначения (ИК-7);
- способность
использовать
языки
и
системы
программирования,
инструментальные средства компьютерного моделирования для решения различных
исследовательских и производственных задач (ИК-8);
- социально-личностными и общекультурными (СЛК)
- обладать математической и естественнонаучной культурой как частью
профессиональной и общечеловеческой культуры(СЛК-1);
3
-
обладать способностью проводить доказательства утверждений, как
составляющей когнитивной и коммуникативной функции (СЛК-2).
б) профессиональными:
- способность обосновывать правильность выбранной модели сопоставляя
результаты экспериментальных данных и полученных решений (ОПК-1);
- готовность использовать математические методы обработки, анализа и
синтеза результатов профессиональных исследований (ОПК-2).
- способность
использовать
знание
основных
закономерностей
функционирования биосферы и принципов рационального природопользования
для решения задач профессиональной деятельности (ОПК-3 )
Требования к структуре математического и естественнонаучного цикла основных
образовательных программ бакалавра
Представленные требования определяют минимальные требования к содержанию и
уровню освоения дисциплины, составляющие базовую часть основной образовательной
программы. Учитывая, что дисциплины цикла формируют общую математическую и
естественнонаучную культуру выпускника, необходимо в основной образовательной
программе сохранить целостность дисциплин. В связи с этим содержание дисциплин
(перечень основных разделов) должно оставаться одинаковым для различных направлений
подготовки; различные направления будут требовать различного уровня проработки
разделов курса и, в связи с этим, различной планируемой трудоемкости курса. Поскольку
требования охватывают широкий набор направлений со значительно различающимся
временем изучения отдельных дисциплин цикла, в требованиях приведена рекомендуемая
трудоемкость отдельных дисциплин. Суммарная трудоемкость цикла будет определяться
разработчиками государственных образовательных стандартов с учетом особенностей
направления.
Для направлений с более высоким уровнем освоения отдельных дисциплин цикла в
программу могут быть включены дополнительные разделы.
1. Математика
Математика принимает участие в формировании следующих компетенций (из
приведенного выше списка): ОНК-1, ОНК-2, ОНК-3, ОНК-4, ИК-1, ИК-2, СЛК-1, СЛК2, ОПК-1, ОПК-2.
Базовый уровень изучения математики требует 15-17 зачетных единиц и включает
следующие разделы:
Линейная алгебра с элементами аналитической геометрии;
Математический анализ (пределы, дифференциальное и интегральное исчисление функций
одной и нескольких переменных, числовые и функциональные ряды, гармонический
анализ, кратные криволинейные и поверхностные интегралы, теория поля);
Основы дискретной математики;
Основы теории обыкновенных дифференциальных уравнений и уравнений математической
физики;
Теория вероятностей и математическая статистика;
Математические методы решения типовых профессиональных задач.
В результате изучения математики на базовом уровне выпускник должен
знать:
основные понятия и методы математического анализа, линейной алгебры, дискретной
математики, теории дифференциальных уравнений и элементов теории уравнений
4
математической физики, теории вероятностей и математической статистики,
математических методов решения профессиональных задач;
уметь:
применять математические методы при решении типовых профессиональных задач:
владеть:
методами построения математической модели типовых профессиональных задач и
содержательной интерпретации полученных результатов.
Повышенный уровень изучения математики требует 18-20 зачетных единиц и предполагает
изучение на более высоком уровне перечисленных выше разделов и изучение
дополнительных к базовому уровню разделов:
Теория функций комплексной переменной;
Случайные процессы.
В результате изучения математики на повышенном уровне выпускник должен
знать:
основные понятия и методы математического анализа, линейной алгебры, элементов
математической логики, дискретной математики, теории дифференциальных уравнений и
элементов теории уравнений математической физики, теории вероятностей и
математической статистики, случайных процессов, статистического оценивая и проверки
гипотез, статистических методов обработки экспериментальных данных, элементов
теории функций комплексной переменной.
уметь:
применять математические методы при решении профессиональных задач повышенной
сложности:
владеть:
методами построения математической модели профессиональных задач и содержательной
интерпретации полученных результатов.
Продвинутый уровень изучения математики требует 22-25 зачетных единиц и
предполагает изучение дополнительных к базовому уровню разделов:
Математическая логика;
Теория функций комплексной переменной;
Численные методы;
Элементы функционального анализа;
Элементы дискретного анализа;
Вариационное исчисление и оптимальное управление;
Случайные процессы;
Исследование операций.
2. Информатика.
Информатика принимает участие в формировании следующих компетенций:ОНК-2,
ИК-1, ИК-6,ИК-7.
Трудоемкость базового курса «Информатики» для технических специальностей и
направлений 8 зачетных единиц. Для более углубленного изучения рекомендуемая
трудоемкость составляет 11 зачетных единиц.
Рекомендуется следующий набор базовых разделов (подразделов) совокупности
знаний, который может быть реализован в соответствии с педагогическими стратегиями,
выбранными вузом:
1. Дискретные структуры;
2. Алгоритмы и основы программирования.
3. Архитектура вычислительных систем.
4. Операционные системы.
5
5. Компьютерные сети.
6. Компьютерная графика.
7. Технологии баз данных.
В результате изучения курса информатики выпускник должен
знать:
основные сведения о дискретных структурах, используемых в персональных
компьютерах,
основные алгоритмы типовых численных методов решения
математических задач, один из языков программирования, структуру локальных и
глобальных компьютерных сетей.
уметь:
работать в качестве пользователя персонального компьютера, использовать внешние
носители информации для обмена данными между машинами, создавать резервные копии
архивы данных и программ, использовать языки и системы программирования для решения
профессиональных задач, работать с программными средствами общего назначения.
владеть:
методами поиска и обмена информацией в глобальных и локальных компьютерных сетях,
техническими и программными средствами защиты информации при работе с
компьютерными системами, включая приемы антивирусной защиты.
3. Физика
Физика принимает участие в формировании следующих компетенций:ОНК-2, ОНК-5,
ОНК-7, ИК-3, ИК-4, СЛК-1, ОПК-1, ОПК-2.
Трудоемкость курса физики, в зависимости от глубины изучения различных разделов
курса составляет:
Базовый уровень изучения физики требует 9-11 зачетных единиц.
Этот уровень предполагает способность воспроизводить типовые ситуации, использовать
их в решении простых стандартных задач. На этом уровне рассматриваются только
простейшие модели, описывающие достаточно ограниченный круг экспериментальных
ситуаций.
Промежуточный уровень требует 12 -14 зачетных единиц
На этом уровне, как и предыдущем, предполагается, что в результате обучения студент
способен к построению простейшей модели объекта или явления. Однако усвоение
учебного материала проводится на более высоком уровне, позволяющем в рамках
простейших моделей решать и анализировать сложные задачи, требующие глубоких
знаний всей дисциплины.
Третий уровень освоения курса физики (продвинутый уровень) требует примерно
14-16 зачетных единиц.. В результате изучения дисциплины на этом уровне студент
способен к построению и анализу развитой теоретической модели объекта или явления,
фокусирующей внимание на отклонениях в поведении реальных прототипов от того, что
прогнозируется простейшей
теорией, показывающей, как надо модернизировать
простейшую теорию, чтобы согласие с экспериментом стало лучше, чтобы расширить
диапазон прогнозируемости теории. На этом уровне предполагается способность
воспроизводить типовые ситуации, использовать их в решении стандартных задач в
рамках развитых теоретических моделей.
Четвертый уровень - 18-20 зачетных единиц установлен для небольшого числа
«физических» специальностей. Он предполагает способность студента по завершении
курса строить и анализировать развитые модели и использовать их для решения
нестандартных творческих задач.
6
Различные уровни изучения физики требуют одного и того же набора разделов
курса общей физики, обеспечивающих
целостное восприятие физики как
естественнонаучной дисциплины. В то же время для различных направлений различные
разделы курса физики требуют различной глубины изучения.
Перечень основных разделов курса физики:
1. Классическая механика;
2. Релятивистская физика;
3. Феноменологическая термодинамика;
4. Статистическая физика;
5. Электростатическое поле;
6. Электрический ток;
7. Магнитостатика;
8. Электромагнитная индукция;
9. Физика колебаний и волн;
10. Электромагнитные волны;
11. Оптика;
12. Квантовая оптика;
13. Атомная и ядерная физика;
14. Современная физическая картина мира
В результате изучения курса физики студент должен:
знать:
законы Ньютона и законы сохранения, принципы специальной теории относительности
Эйнштейна, элементы общей теории относительности, элементы механики жидкостей,
законы термодинамики, статистические распределения, процессы переноса в газах,
уравнения состояния реального газа, элементы физики жидкого и твердого состояния
вещества, физику поверхностных явлений, законы электростатики, природу магнитного
поля и поведение веществ в магнитном поле,
законы электромагнитной индукции,
уравнения Максвелла, волновые процессы, геометрическую и волновую оптику,
взаимодействие излучения с веществом, соотношение Гейзенберга, уравнение Шредингера
и его решения для простейших систем, строение многоэлектронных атомов, квантовую
статистику электронов в металлах и полупроводниках, физику контактных явлений,
строение ядра, классификацию элементарных частиц.
уметь:
решать типовые задачи по основным разделам курса, используя методы математического
анализа, использовать физические законы при анализе и решении проблем
профессиональной деятельности.
владеть:
методами проведения физических измерений, методами корректной оценки погрешностей
при проведении физического эксперимента.
4. Химия
Химия принимает участие в формировании компетентностей ОНК-2, ОНК-3, ОНК-5, ИК-3,
СЛК-1, ОПК-1.
Рекомендуемая трудоемкость базового курса химии составляет 4-5 зачетных единиц.
Рекомендуемые разделы курса:
1. Периодический закон и строение вещества;
2. Химическая связь;
3. Элементы химической термодинамики, химическое и фазовое равновесие;
4. Химическая кинетика и катализ;
5. Окислительно-восстановительные свойства веществ;
6. Химия элементов (в зависимости от направления подготовки);
7
7. Элементы органической химии;
8. Химия высокомолекулярных соединений;
9. Электрохимические процессы;
10. Дисперсные системы.
Трудоемкость отдельного раздела и всего курса в целом зависит от того, имеются ли в
образовательной программе дополнительные химические дисциплины. При наличии
других химических дисциплин соответствующие разделы курса могут быть исключены из
базового курса химии. Изучение курса химии предполагает обязательного химического
практикума.
В результате изучения базового курса химии студент должен:
знать:
Периодический закон и его использование в предсказании свойств элементов и соединений,
химические свойства элементов ряда групп периодической системы (в зависимости от
направления подготовки), виды химической связи в различных типах соединений, методы
описания химических равновесий в растворах электролитов, строение и свойства
комплексных соединений, методы математического описания кинетики химических
реакций, свойства важнейших классов органических соединений, особенности строения и
свойства
распространенных классов высокомолекулярных соединений, основные
процессы, протекающие в электрохимических системах, процессы коррозии и методы
борьбы с коррозией, особые свойства и закономерности поведения дисперсных систем,
правила безопасной работы в химических лабораториях;
уметь:
проводить расчеты концентрации растворов различных соединений, определять изменение
концентраций при протекании химических реакций, определять термодинамические
характеристики химических реакций и равновесные концентрации веществ, проводить
очистку веществ в лабораторных условиях, определять основные физические
характеристики органических веществ;
владеть:
навыками
выполнения основных химических лабораторных операций, методами
определения рН растворов и определения концентраций в растворах, методами синтеза
неорганических и простейших органических соединений.
5. Экология
Курс экологии участвует в формировании компетентностей ОНК-8, ОПК-3.
Рекомендуемая трудоемкость базового курса экологии 4-5 зачетных единиц. Базовый
вариант изложения «Экологии», вне зависимости от профиля вуза и направления
подготовки, включает разделы, необходимые для логически целостного анализа сути
экологического кризиса и методов обеспечения экологической безопасности.
1.
Условия устойчивого существования жизни на Земле.
2.
Экологические последствия роста численности человечества и потребления
природных ресурсов.
3.
Экологические последствия увеличения разнообразия и количества отходов
(загрязнения окружающей среды).
4.
Организационные, правовые и экономические средства предотвращения
экологического кризиса.
5.
Принципы устойчивого развития человечества.
В результате изучения базовой части курса студент должен:
знать:
факторы, определяющие устойчивость биосферы, характеристики возрастания
антропогенного воздействия на природу, принципы рационального природопользования,
8
методы снижения хозяйственного воздействия на биосферу, организационные и правовые
средства охраны окружающей среды, способы достижения устойчивого развития;
уметь:
осуществлять в общем виде оценку антропогенного воздействия на окружающую среду с
учетом специфики природно-климатических условий; грамотно использовать нормативноправовые акты при работе с экологической документацией;
владеть:
методами экономической оценки ущерба от деятельности предприятия, методами выбора
рационального способа снижения воздействия на окружающую среду.
Базовый вариант предполагает рассмотрение ряда разделов в обзорном варианте.
Промежуточный вариант изложения «Экологии» предполагает рассмотрение ряда
разделов не только обзорно, но и более детально и доказательно. Этому уровню изучения
соответствует более глубокое изучение таких разделов, как: геохимические циклы в
биосфере,
более развернутая номенклатура природных ресурсов, используемых
человечеством, более подробное изучение разнообразных процессов загрязнения
окружающей среды. Трудоемкость курса экологии на промежуточном уровне – 5-7
зачетных единиц.
Продвинутый вариант изложения «Экологии» включает комплексное и полное
изучение всех основных разделов курса и углубленный анализ приемов экологической
политики, включая актуальный раздел международного сотрудничества.
Продвинутый вариант курса «Экологии» предполагает общую трудоемкость 8-9
зачетных единиц.
Председатель Координационного совета
по естественнонаучной подготовке
П.Д. Саркисов