7M01522 Физика и информатика с основами STEM обучения в ЮКГУ им. М. Ауезова

Дисциплины

• Иностранный язык (профессиональный)

  Цель: формирование межкультурно-коммуникативной компетенции магистрантов в процессе иноязычного образования на достаточном уровне. представление научной информации в разных сферах коммуникации, приемы аннотирования, реферирования и перевода литературы по специальности. Содержание: Общенаучная, специальная терминология, грамматический материал, достаточный для реализации устной и письменной коммуникации при деловом и профессиональном общении, методами устной, письменной и электронной коммуникации на английском языке. Стилистические особенности устного и письменного научного дискурса, рациональные приёмы работы с текстами. Правила представления научной информации в разных сферах коммуникации

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 4
  

• Психология управления

  Цель: обеспечить компетенцию психолога за счет овладения им знаний в области психологического менеджмента, развитие навыков управления человеческими ресурсами организации. Содержание: методологические основы психологии управления. Развитие психологических теорий управления. Общетеоретические вопросы психологии управления. Психология управленческого общения. Психологическая характеристика персонала. Психология мотивации работников. Технологии управления человеческими ресурсами организации. Психологическое обеспечение кадровой политики организации. Психология конфликта в организации. Технологии предупреждения профессиональной деформации личности. Практическая реализация в форме создания диагностического инструментария, разработки цифровых методов подготовки руководителей, управленческого консультирования.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 3
  

• Методика и технологии STEM образования

  Цель: Развитие у магистрантов креативных способностей для оригинального решения междисциплинарных задач, а также овладение основами проектирования STEM занятий для достижения образовательных целей. Содержание: Рассматриваются содержание, методические приемы, технологии и дидактические средства STEM образования. Исследуются методики и технологии STEM образования, такие как проектное обучение, метод проблемного обучения, исследовательский метод, метод дизайн-мышление, технологии виртуальной реальности. Показываются специфика реализации STEM методик и технологий на современных уроках разных типов при обучении физике. Приводятся примеры использования технологий виртуальной реальности, 3D-печати, смешанного обучения и искусственного интеллекта в образовании.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Введение в STEM

  Цель: дать представление о концепциях и современных проблемах в STEM образовании на национальном и глобальном уровнях. Содержание. Определение и принципы STEM образования. Особенности и условия реализации STEM образования. Политика и инициативы в области STEM на национальном и глобальном уровнях. Стратегии интегрированного обучения STEM на основе критического обзора истории, методов и теорий интегрированного обучения STEM в рамках современных исследований. STEM в сфере инклюзивного и специального образования.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 4
  

• Педагогика и психология высшей школы

  Цель : формирование у магистрантов навыков и способностей эффективной организации профессионально-педагогической деятельности в вузе на основе современных психолого-педагогических знаний. Содержание: Современные парадигмы высшего образования. История, тенденции и стратегии развития высшего образования в Казахстане. Предмет, задачи, категории педагогики и психологии высшей школы. Методологические основы педагогики и психологии высшей школы. Профессиональная компетентность преподавателя вуза. Коммуникативные компетенции преподавателя вуза. Дидактика высшей школы. Психологические особенности студенческого возраста. Процесс обучения в вузе и его закономерности. Содержание образования в вузе. Формы организации учебного процесса в вузе. Технологии организации и реализации учебно-воспитательного процесса в вузе. Особенности кредитной системы обучения. Методика и методы преподавания.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Методика обучения образовательной робототехнике

  Цель: формирование у магистрантов теоретических знаний о методике преподавания робототехники и навыков разработки методических документов, обеспечивающих учебный процесс. Содержание: рассматриваются психолого-педагогические особенности преподавания робототехники. Методические принципы изучения робототехники. Методы и средства обучения основам образовательной робототехники. Методические аспекты использования образовательных конструкторов в обучении робототехнике. Предлагается методика обучения робототехнике на базе платформ Arduino, Raspberry Pi и MyRIO. Излагаются организационные формы обучения робототехнике.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 4
  

• Концепции современного естествознания

  Цель: формирование научного мировоззрения магистрантов на базе усвоения наиболее важных естественнонаучных концепций и теорий, которые лежат в основе современного естествознания и определяют перспективу его развития. Содержание: рассматриваются основные этапы развития естественнонаучной картины мира. Фундаментальные понятия и принципы, на основе которых описываются эти картины мира. Ключевые научные достижения в области естествознания. Методы научного познания различных уровней организации материи, пространства и времени. Принципы и категории современных междисциплинарных концепций естествознания.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 4
  

• История и философия науки

  Цель: формирование объективного представления об истории и философии науки на основе глубокого понимания и научного анализа основных этапов, закономерностей современных методов научного познания. Содержание: Основные закономерности развития и функционирования науки, философско-методологические основания современных методов научного познания. Методологический аппарат современной истории и философии науки. Формирование научно-методологического мировоззрения на основе знания особенностей современной науки. Актуальные проблемы истории и философии науки, умения активного использования полученных знаний по истории и методологии в научных исследованиях.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 4
  

• Методика обучения основным принципам физики

  Цель: ознакомление с основными принципами физики, методикой их обучения и возможностями их применения при решении задач профессиональной деятельности. Содержание: Научно-методический анализ основных принципов физики и методика их обучения. Физические методы изучения природы, объекты изучения физики: явления, тело, вещество и физическое поле. Приводятся примеры решения задач физики с использованием общих методологических принципов физики: принципы симметрии, относительности, причинности, суперпозиции, дополнительности и т. д. Излагаются основные демонстрации и эксперименты физики.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 4
  

• Тепловое излучение

  Цель: дать представление о современной проблематике использования тепловой энергии и ее переноса через различные среды. Содержание: исследуются принципы теплового излучения и их применения к инженерным задачам переноса тепла и фотонов. Рассматриваются радиационные свойства материалов. Перенос излучения в поглощающих, излучающих и рассеивающих средах. Когерентное лазерное излучение. Приведены области применения лазеров, визуализации, инфракрасного измерительного оборудования. Рассматривается решение задач, связанных с выбором приемника теплового излучения. Оценка основных параметров приборов, использующих тепловую энергию

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 6
  

• Организация, планирование и прогнозирование научных исследований

  Цель: формирование у магистрантов навыков и способностей эффективной организации самостоятельной научно-исследовательской деятельности, овладение методами прогнозирования результатов исследований с учетом современных мировых тенденций. Содержание: теоретические основы организации научных исследований. Структура и основные этапы научно-исследовательского процесса. Охрана интеллектуальной собственности. Планирование научных исследований: принципы и методы. Прогнозирование в научном исследовании. Организация работы исследовательских групп. Этика научных исследований и менеджмент качеством научных проектов. Инновационные технологии в планировании и прогнозировании исследований. Специфика представления результатов исследований.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Управление проектами

  Цель: формирование у магистрантов представлений о современной технологии управления проектами и познакомить обучающихся с принципами проектного управления в задачах своей будущей профессиональной деятельности. Содержание: рассматривается введение в проблематику управления проектами. Изучаются методологии управления проектами. Излагаются современные инструменты и методы управления проектами на всех стадиях жизненного цикла проекта: инициализация проекта, планирование его работ, организация и управление командой проекта, проектными ресурсами, управление изменениями и проблемами в проекте, качество и контроль проекта.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 6
  

• Технологии преобразования солнечной и тепловой энергии в электрическую энергию

  Цель: формирование теоретических знаний и практических навыков, необходимых для работы с солнечными и тепловыми энергетическими системами. Содержание: рассматривает принципы и технологии преобразования тепла в электричество с помощью различных технических устройств. Излагается термоэлектрическое преобразование энергии и термоэлектрические материалы, термоэлектронное преобразование энергии и фотоэлектрическая энергия. Рассматриваются солнечные тепловые технологии, различные системы сбора солнечной энергии, принципы солнечной термофотовольтаики и термоэлектрики. Обсуждаются методы спектрального контроля, которые имеют решающее значение для солнечных тепловых систем.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 6
  

• Методология и методы педагогических исследований

  Цель: Формирование у магистрантов методологической и научно-исследовательской культуры, становление исследовательской компетенции в разработке, проведении и анализе научных исследований в образовании. Содержание: теоретико-методологические основы педагогических исследований. Современные подходы к исследованию. Классификация методов научных исследований в образовании. Технологии проведения педагогического эксперимента. Социометрические методики в педагогическом исследовании. Методы обработки и анализа эмпирических данных. Методы математической статистики в педагогическом исследовании. Структура и этика исследования и интерпретация результатов. Применение знаний в магистерских диссертациях и образовательной практике.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Интеллектуальные робототехнические системы

  Цель: формирование у магистрантов знаний и навыков, необходимых для разработки и применения интеллектуальных робототехнических систем в различных областях. Содержание: рассматриваются классификация и назначение интеллектуальных систем. Излагаются эволюционные и нейросетевые методы в проектировании интеллектуальных систем. Изучаются статические и динамические характеристики программных операций, методы обработки информации для управления роботом, принципы организации сенсорных систем, адаптация в робототехнических системах, информационные оценки сенсорных систем, робототехнические распознающие системы. Обсуждаются применение интеллектуальных робототехнических систем.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 6
  

• Лидерство и работа в команде

  Цель: формирование у магистрантов знаний о психологических аспектах индивида, строении и функционирования команды; овладение навыками управления командой как системой организации. Содержание: рассматриваются сущностные характеристики лидерства. Понятие лидерства. Различия между руководством и лидерством. Лидерство и власть. Теории лидерства. Современный подход к лидерству. Законы лидерства. Поведенческие теории лидерства. Профессиональная команда. Признаки профессиональной команды. Стадии развития профессиональной команды. Этические аспекты лидерства.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 6
  

• Образовательная робототехника

  Цель: освоение основ робототехники и формирование знаний, умений, навыков и компетенций, необходимых для использования робототехнических конструкторов в учебном процессе. Содержание: излагаются история развития робототехники, классификация роботов, современные технологии в робототехнике. Изучаются теоретические и физические основы робототехники. Рассматриваются основы конструирования роботов, аппаратные и программные средства робототехники. Приводятся решение задач и проблем с использованием робототехнических решений. Проводится обзор применения образовательной робототехники в различных предметных областях.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 6
  

• Цифровые технологии в образовании

  Цель: формирование умений и навыков магистрантов по разработке цифровых образовательных ресурсов. Содержание: Исторический обзор развития цифровых технологий в образовании. Анализируются тренды и перспективы использования цифровых технологий в образовании. Рассматриваются вопросы проектирования содержания цифровых образовательных ресурсов (ЦОР): принципы проектирования содержания ЦОР, принципы представления учебного материала, дидактические требования к ЦОР, технологии создания базовых компонентов ЦОР, средства и этапы создания ЦОР. Цифровая грамотность и безопасность в онлайн-среде. Этические вопросы в использовании цифровых технологий в образовании.

  Год обучения - 2
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Облачные технологии

  Цель: развитие практических навыков магистрантов, необходимых для эффективного проектирования, развертывания и управления облачными ресурсами и услугами. Содержание: проводится обзор парадигмы облачных вычислений, обзор архитектур облачных систем. Анализируются модели развёртывания облаков: частное облако, публичное облако, гибридное облако, общественное облако. Обсуждаются различия между облачными и кластерными вычислениями. Демонстрируются примеры облачных сервисов Microsoft, Google. Рассматриваются современные облачные системы: Microsoft Azure, AWS, Google cloud, Microsoft OneDrive, Dropbox, Mega, GoogleDrive, Yandex.disk, CloudMail.Ru, iCloud.

  Год обучения - 2
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Дополненная реальность

  Цель: дать представление об основных принципах, методах и технологиях, связанных с созданием и применением дополненной реальности. Содержание: изучаются основные понятия и определения объектов дополненной реальности, технологии и платформы дополненной реальности. Рассматриваются визуализация и отображение в дополненной реальности. Излагаются основы разработки приложений с использованием AR-технологий, функции, инструментарий, этапы работы по реализации проекта собственного приложения дополненной реальности. Исследуются примеры применения дополненной реальности в реальных сценариях.

  Год обучения - 2
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Формирование ИКТ-компетентности будущих учителей физики

  Цель: сформировать представление об использовании средств ИКТ в учебном процессе. Содержание: определяется понятие «ИКТ-компетентность» и ее компоненты. Рассматриваются профессиональные задачи и ИКТ-компетентность учителя физики. Анализируются образовательные порталы и сайты сети Интернет в области естественнонаучного образования и цифровые учебные издания по физике на CD. Излагаются проблемы формирования ИКТ-компетентности, теоретические основы методической системы ее формирования на занятиях по курсу общей физике, критерии ее сформированности у будущих учителей. Обсуждается использование ИКТ при самостоятельная работе студентов и в их учебно-исследовательской деятельности.

  Год обучения - 2
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Экспериментальная физика

  Цель: дать глубокие знания о связи между экспериментом и теорией, ускоряя профессиональное развитие обучающегося как ученого в таких навыках, как проведение эксперимента и анализ его данных. Содержание: рассматривает современные научные исследования в областях физики и астрофизики: применение ускорителей и детекторов, энергетика, лазеры и их применение, полупроводники и нанотехнологии, сверхпроводники, космология. Раскрывается сущность теоретических основ экспериментальных методов физических исследований. Описываются методы исследования, методы обработки и анализа экспериментальной и теоретической физической информации.

  Год обучения - 2
  Семестр - 1
  Кредитов - 6
  

• Искусственный интеллект и машинное обучение

  Цель – сформировать способность применять методы машинного обучения для контролирования и прогнозирования поведения физических систем. Содержание: рассматривается использование языка программирования в машинном обучении. Излагаются простейшие методы, нейронные сети различной структуры, сферы их применимости. Изучаются алгоритмы оптимизации, способы подбора подходящей структуры и параметров метода, нюансы, связанные с набором и предобработкой входных данных; регрессия и кластеризация. «Ab-initio» моделирование свойств киберфизических систем с помощью машинного обучения. Приведены примеры применения машинного обучения для решения актуальных задач физики.

  Год обучения - 2
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Образовательные онлайн -платформы

  Курс формирует необходимые компетенции в области новых информационных, коммуникационных и интерактивных технологий, а также в области самостоятельного создания собственных интерактивных программ для визуализации учебного материала. ИКТ используются в качестве средства обучения и управления процессом обучения. Рассматриваются интерактивные технологии SMART в образовании.

  Год обучения - 2
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Физические основы высоких технологий

  Цель: формирование у магистрантов глубоких знаний о сущности физических идей, теорий, моделей, лежащих в основе развития современных высоких технологий. Содержание: описываются исследования в полупроводниковой микроэлектронике, нелинейной оптике, сверхпроводниковой технике, наноэлектронике. Объясняются теоретические основы физических процессов, протекающие в типовых электронных, оптоэлектронных и других технических устройств физики высоких технологий. Рассматриваются исследования, использующие электронный и ядерный магнитный резонанс. Излагаются теории и модели, лежащие в основе развития высоких технологий.

  Год обучения - 2
  Семестр - 1
  Кредитов - 6
  

• Организация выполнения компьютерных лабораторных работ по физике

  Цель: совершенствование знаний по физике с помощью компьютерных лабораторных работ. Содержание: Излагает методы организации и проведения компьютерных лабораторных работ в соответствии с поставленной целью урока. Описывает методику создания упражнений (качественные задачи; задачи на основе эксперимента; исследовательские задания), основанную на эксперименте. Объясняет методы компьютерной растровой графики и элементы анимации с использованием языка программирования, построение компьютерных моделей в физике. Приводится методика использования компьютерных лабораторных работ от PhET и компьютерной программы от Vladimír Vaščák.

  Год обучения - 2
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Моделирование киберфизических систем на основе машинного обучения

  Цель: формирование теоретических знаний и практических навыков в области конструирования, моделирования и отладки киберфизических систем. Содержание: рассматриваются решенные и нерешенные задачи в области искусственного интеллекта. Излагаются основные понятия и методы машинного обучения, проблемы формализации рассуждений, теорема Гёделя о неполноте, универсальная машина Тьюринга. Обсуждается применение методов машинного обучения к задачам, относящимся к профессиональной области. Описываются этапы проектирования и изготовления киберфизических систем и используемые программные средства; рассматриваются формализация, технология, инженерия и моделирование киберфизических систем.

  Год обучения - 2
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

Профессии

Результаты обучения

• Применять STEM технологии для развития функциональной грамотности обучающихся на основе глубокого понимания современных трендов в образовании.
• Эффективно использовать психолого-педагогические технологии в профессиональной деятельности, необходимые для обучения, развития и воспитания обучающихся, в том числе с особыми образовательными потребностями
• Осуществлять учебный процесс, профессионально проводить учебные занятия с учетом принципов студентоцентрированного обучения и оценивания, активно используя практико-ориентированные методы и технологии STEM для развития жизненных навыков обучающихся.
• Интегрировать и применять научные и инженерные практики в преподавание, учебные материалы и оценку, демонстрируя навыки анализа, отбора и преобразования информации.
• Аргументировано планировать и управлять проектами на всех этапах их жизненного цикла, решая проблемы на основе критического мышления, применяя цифровые технологии и ресурсы, используя логический, систематический и последовательный подходы
• Планировать и проводить исследования в области естественно-педагогических наук для совершенствования практики образования, внедряя результаты исследований в практическую педагогическую деятельность во взаимодействии с коллегами.
• Генерировать новые идеи при решении профессиональных задач, в том числе в междисциплинарных областях.
• Критически определять стратегию научной, социально-педагогической и коммуникативной деятельности, принимая решения и ответственность за результаты.