Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Теоретические основы формирования профессионально- прикладной математической компетентности инженеров по программному обеспечению вычислительной техники и автоматизированных систем 16
1.1. Состояние разработанности проблемы формирования профессионально-прикладной математической компетентности инженеров по программному обеспечению вычислительной техники и автоматизированных систем 16
1.2. Сущность и структура профессионально-прикладной математической компетентности инженеров по программному обеспечению вычислительной техники и автоматизированных систем 40
1.3. Особенности формирования профессионально-прикладной математической компетентности инженеров по программному обеспечению вычислительной техники и автоматизированных систем 61
1.4. Модель формирования профессионально-прикладной математической компетентности инженеров по программному обеспечению вычислительной техники и автоматизированных систем 76
Выводы 100
Глава 2. Опытно-экспериментальное исследование формирования профессионально-прикладной математической компетентности инженеров по программному обеспечению вычислительной техники и автоматизированных систем 103
2.1. Критериально-оценочная характеристика сформированности у студентов профессионально-прикладной математической компетентности 103
2.2. Педагогические условия обеспечения профессионально-прикладной математической компетентности студентов 112
2.3. Процесс формирования профессионально-прикладной математической компетентности студентов 124
2.4. Анализ и оценка результатов экспериментального исследования по формированию профессионально-прикладной математической компетентности студентов 156
Выводы 169
Заключение 171
Список литературы 175
Приложения
- Сущность и структура профессионально-прикладной математической компетентности инженеров по программному обеспечению вычислительной техники и автоматизированных систем
- Особенности формирования профессионально-прикладной математической компетентности инженеров по программному обеспечению вычислительной техники и автоматизированных систем
- Педагогические условия обеспечения профессионально-прикладной математической компетентности студентов
- Процесс формирования профессионально-прикладной математической компетентности студентов
Введение к работе
Актуальность исследования. Происходящие в нашей стране социально-экономические и демократические обновления, а также возрастающие требования рынка труда к качеству подготовки инженерных кадров привели к изменению образовательной политики государства в системе высшего профессионального образования, основные принципы которой определены в Национальной доктрине образования в Российской Федерации до 2025 года.
Реформа российской системы высшего образования в соответствии с европейскими стандартами в рамках Болонского процесса направлена на подготовку компетентных бакалавров и магистров, способных к непрерывному профессиональному самосовершенствованию и саморазвитию. Обозначенная стратегия образования в РФ предполагает реализацию компетентностного подхода, так как понятие компетентности является центральным в мировом образовательном пространстве.
Актуальность реализованного исследования обусловлена возросшей ролью математических дисциплин в подготовке бакалавров и магистров по профилю «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем» (ПОВТ и АС) в рамках направления «Информатика и вычислительная техника». Значимость математического образования для студентов данного направления обусловлена необходимостью развития способностей по выявлению алгоритмических процессов, приобретения ими навыков и умений по составлению и разработке оптимальных алгоритмов в ходе изучения математических дисциплин. Это позволит им успешно заниматься в дальнейшем разработкой прикладных программных средств и реализовывать продуктивно в профессиональной деятельности. При переходе на двухуровневую систему образования (бакалавр и магистр) основной характеристикой качества подготовки становится профессиональная компетентность выпускника – способность решать проблемы профессиональной деятельности.
В этих условиях математическая подготовка данных инженеров требует пересмотра в соответствии с современными требованиями работодателя, ФГО стандартами третьего поколения и тенденциями развития образования в мире в русле формирования математических компетенций и предполагает введение комптентностного подхода. Тем более, что значительная часть профессиональных и даже общекультурных компетенций по данному направлению подготовки в обозначенных стандартах формируется у студентов в процессе обучения математическим дисциплинам.
Теория компетентностного подхода в образовании и взаимосвязь его ведущих конструктов разрабатывались в исследованиях отечественных и зарубежных авторов (В.И. Байденко, Н.А. Банько, В.Г. Зазыкин, Э.Ф. Зеер, И.А. Зимняя, В. Ландшеер, Дж. Равен, И.И. Серегина, В.П. Топоровский, Г. Халаш, А.В. Хуторской, В.Д. Шадриков и др.).
Как показывает анализ научных публикаций, последние годы компетентностный подход в процессе математического образования инженеров находит своё воплощение в формировании математической компетентности студентов различных специальностей (в том числе и в области информационных технологий) в работах многих известных математиков, педагогов, психологов, философов и методистов (Ф.С. Авдеев, В.В. Афанасьев, В.Ф. Бутузов, В.А. Болотов, Н.Я. Виленкин, Г.Д. Глейзер, И.В. Дробышева, Г.В. Дорофеев, Л.Н. Журбенко, Ю.М. Колягин, Л.Д. Кудрявцев, В.Л. Матросов, А.Д. Мышкис, С.М. Никольский, Н.К. Нуриев, Н.Х. Розов, М.А. Родионов, Н.Ф. Талызина, Г.Н. Яковлев и других последователей).
В контексте развития идей компетентностного подхода имеют важное значение и диссертационные работы (Е.Ю. Белянина, Л.В. Васяк, Е.Ю. Иляшенко, Л.К. Панцева, В.В. Поладова, СА. Татьяненко, М.А. Худякова, С.А. Шунайлова и др.), в которых рассматриваются вопросы формирования у будущего инженера математической компетентности.
Возрос также интерес к проблеме профессиональной направленности преподавания математики (В.А. Далингер, Е.А. Василевская, Н.Я. Виленкин, Я.Б. Зельдович, Л.Д. Кудрявцев, А.Г. Мордкович, А.Е. Мухин, А.Д. Мышкис, С.А. Розанова, Е.С. Саватеева, В.А. Тестов, О.В. Тумашева, С.И. Федорова и др.). Данный аспект получил широкое изучение в диссертационных работах Г. М. Булдык и Е. А. Поповой.
Из анализа научной литературы и диссертационных исследований следует, что существует множество определений математической компетентности. В частности, Е.Ю. Белянина математическую компетентность рассматривает с позиции предметной компетентности, которая в основном ориентирована на применение умений в учебной, профессиональной и практической деятельности человека, а Л.К. Илященко трактует как единство гносеологического и аксиологического компонентов, обеспечивающих инженеру способность решать теоретические и инженерно-практические задачи, значимые в профессиональной деятельности. О.А. Валиханова определяет информационно-математическую компетентность как совокупность определенных качеств личности студента. Изучение различных подходов к определению математической компетентности показывает, что все существующие дефиниции объединяет стремление к обеспечению высокого качества математического образования инженера, направленное на успешное выполнение профессиональных задач.
Несмотря на определенную теоретическую разработанность проблемы формирования математической компетентности у выпускников по ПОВТ и АС, всё-таки обнаруживается несоответствие математического образования конечной цели обучения математике, низкий уровень владения математическим аппаратом, вследствие чего слабо выражены способности к его применению в профессиональной деятельности. Более того, недостаточно реализуется высокий потенциал содержания математических дисциплин для творческого развития студентов в процессе математического образования.
Эффективное формирование математической компетентности студентов по ПОВТ и АС связано с необходимостью преодоления ряда выявленных противоречий между:
- возросшей ролью математических дисциплин в подготовке будущих инженеров в области программного обеспечения вычислительной техники и автоматизированных систем и недостаточным уровнем их математической подготовленности;
- объективной необходимостью формирования профессионально-прикладной математической компетентности (ППМК) у будущих специалистов данного профиля подготовки и недостаточной разработанностью необходимых условий, обеспечивающих формирование обозначенной компетентности.
Выявленные противоречия актуализируют необходимость формирования математической компетентности студентов по данному направлению подготовки. Процесс этот многопланов, требует выявления специфики, раскрытия содержания понятия исследуемой компетентности в соответствии с ФГОСом третьего поколения, создания условий, обеспечивающих её формирование, введения эффективной оценки сформированности ППМК у студентов. Исходя из обозначенных требований, в реферируемом исследовании избрано поэтапное рассмотрение исследуемой компетентности, направленное на создание теоретической модели формирования ППМК студентов по профилю подготовки ПОВТ и АС.
Изложенные аргументированные доводы позволили правомерно утверждать, что в настоящее время проблема формирования математической компетентности данных инженеров остается недостаточно исследованной в педагогической теории и практике в силу её многоаспектности и специфики их подготовки, хотя существует ряд публикаций и защищенных диссертаций, посвященных этой проблеме и близких к ней.
Выявленные недостатки, противоречия и необходимость их разрешения определили выбор темы исследования: «Формирование профессионально-прикладной математической компетентности будущих инженеров (на примере подготовки инженеров по программному обеспечению вычислительной техники и автоматизированных систем». В соответствии с темой научная проблема сформулирована следующим образом: каковы теоретико-методологические основы, особенности процесса формирования профессионально-прикладной математической компетентности инженеров по ПОВТ и АС и педагогические условия его успешной реализации, удовлетворяющие требованиям ФГОС?
Цель исследования: повышение качества математической подготовки инженеров по ПОВТ и АС на основе реализации в процессе их подготовки компетентностного подхода.
Объект исследования: процесс математической подготовки инженерных кадров по ПОВТ и АС.
Предмет исследования: формирование профессионально-прикладной математической компетентности инженеров по программному обеспечению вычислительной техники и автоматизированных систем в соответствии с ФГОСом третьего поколения.
Гипотеза исследования. Формирование профессионально-прикладной математической компетентности будущих инженеров по программному обеспечению вычислительной техники и автоматизированных систем будет успешным, если:
- раскрыта структура профессионально-прикладной математической компетентности инженера по ПОВТ и АС как совокупность компетенций в соответствии с ФГОСом;
- разработана теоретически обоснованная модель формирования ППМК инженера по ПОВТ и АС;
- выявлены педагогические условия формирования профессионально-прикладной математической компетентности инженеров по данному направлению подготовки;
- введена диагностическая методика, позволяющая определить критерии, показатели и уровни сформированности компонентов ППМК.
Для достижения поставленной цели и проверки гипотезы потребовалось решить следующие задачи:
- провести анализ научно-педагогической литературы и диссертационных исследований в области математической компетентности инженеров, уточнить содержание понятия ППМК выпускников по профилю подготовки ПОВТ и АС;
- выявить основные компоненты ППМК и составляющие компетенции инженера по ПОВТ и АС, а также охарактеризовать их сущность и содержание;
- изучить особенности формирования ППМК инженера по ПОВТ и АС, спроектировать и теоретически обосновать модель формирования данной компетентности;
- предложить адекватный компетентностному подходу диагностический инструментарий для проверки эффективности предложенной модели формирования ППМК студентов - будущих инженеров по ПОВТ и АС.
Методологическую основу исследования составили: идеи компетентностного подхода в образовании (В.И. Байденко, Н.А. Банько, В.А. Болотов, Э.Ф. Зеер, И.А. Зимняя, Дж. Равен, Ю.Г. Татур, В.П. Топоровский, А.В. Хуторской и др.); исследования в области формирования профессиональной компетентности и математических компетенций (В.В. Афанасьев, А.А. Вербицкий, А.А. Деркач, С.Н. Дорофеев, Л.Н. Журбенко, Э.Ф. Зеер, И.А. Зимняя, Л.Д. Кудрявцев, А.Г. Мордкович, С.А. Розанова, А.В. Хуторской и др.); теории системного анализа и деятельностного подхода к обучению математике (В.И. Загвязинский, Ф.Ф. Королев, А.Н. Леонтьев, СЛ. Рубинштейн, Р.А. Утеева и др.); моделирование и проектирование педагогических процессов (Ю.К. Бабанский, В.П. Беспалько, В.В. Краевский, Н.Ф. Талызина, Ю.К. Чернова и др.); личностно ориентированный (Е.В. Бондаревская, В.С. Леднев, И.Я. Лернер, В.В. Сериков, И.С. Якиманская и др.) и деятельностный (Л.С. Выготский, А.Н. Леонтьев, С.Л. Рубинштейн и др.) подходы к обучению; исследования в области разработки педагогических технологий и теории методики обучения (Ю.К. Бабанский, В.И. Загвязинский, Н.Ф. Талызина, Р.А. Утеева, Т.И. Шамова и др.); теория формирования содержания образования (С.И. Архангельский, В.В. Краевский, B.C. Леднев, И.Я. Лернер, Н.М. Яковлева и др.); теории обучения решению задач, в частности, профессионально ориентированных (В.П. Беспалько, Г.И. Саранцев, П.М. Эрдниев и др.).
Для решения поставленных задач применен комплекс взаимодополняющих методов: методы аналитического исследования (теоретический анализ философской, психолого-педагогической и методической литературы); документы РФ в области образования, программно-методической документации и диссертационных исследований по изучаемой теме; прогнозирование, синтез, сравнение, анализ, наблюдение, тестирование, комплексные опросники, педагогический эксперимент, методы математической статистики и обработки результатов эксперимента.
Опытно-экспериментальной базой исследования явился Димитровградский институт технологии, управления и дизайна (ДИТУД).
Исследование осуществлялось в три этапа с 2005 по 2010 гг.
На первом (поисково-теоретическом) этапе (2005-2007 гг.) изучалась научно-педагогическая и специальная литература по формированию ППМК инженеров в области информационных технологий, сформулированы проблема, цель, объект, предмет, гипотеза и задачи исследования, определена опытно-экспериментальная база исследования, проводилась разработка учебно-методического обеспечения.
На втором (теоретико-методологическом) этапе (2007-2009 гг.) определен понятийный аппарат, обоснована методология исследования. Построена и теоретически обоснована модель формирования ППМК инженера по ПО ВТ и АС. Разрабатывались учебно-методическое обеспечение и тесты для определения уровней сформированности данной компетентности.
На третьем (аналитико-обобщающем) (2009-2010 гг.) осуществлялся итоговый эксперимент, проводился обобщенный анализ результатов опытно-экспериментального исследования, уточнялись теоретические и экспериментальные выводы. Полученные результаты внедрялись в педагогическую практику, публиковались в научных журналах, оформлялись в соответствии с требованиями, предъявляемыми к диссертационным работам.
Научная новизна исследования заключается в том, что:
- на основе анализа дефиниций «компетенция», «компетентность», «профессиональная компетентность», «математическая компетентность» и исходя из требований к выпускнику ФГОС третьего поколения уточнено содержание понятия ППМК инженера по ПОВТ и АС как системное личностное новообразование инженера, интегрирующее в себе способности к алгоритмическому мышлению, готовность к творческому применению математического инструментария для решения инженерно-практических задач в профессиональной деятельности и мотивационную потребность в непрерывном математическом самообразовании и саморазвитии;
- раскрыта и охарактеризована структура профессионально-прикладной математической компетентности инженера по ПОВТ и АС, включающая содержательные (информационный, мотивационный, творческий, программно-алгоритмический), функциональные (познавательный, развивающий, поисково-исследовательский) компоненты и блоки компетенций (общенаучные, социально-личностные, инструментальные и профессиональные) в соответствии с ФГОСом, в основе которых лежит определение специфики и этапов формирования данной компетентности как совокупности компетенций;
- обоснована специфика формирования профессионально-прикладной математической компетентности будущих инженеров по ПОВТ и АС, определяемая разноуровневостью математической подготовленности студентов первого курса, острым дефицитом учебного времени для изучения математики согласно ФГОС, особенностями организации самостоятельной работы и самообразования студентов по математике и др.
- построена и теоретически обоснована модель формирования ППМК инженера по ПОВТ и АС, состоящая из следующих основополагающих блоков: целевого, структурно-содержательного, организационно-процессуального, комплекса педагогических условий, результативно-критериального, коррекционно-управленческого - и обеспечивающая качественный мониторинг для отслеживания динамики сформировнности у студентов исследуемой компетентности и эффективное управление данным процессом;
- разработана адекватная компетентностному подходу методика измерения сформированности ППМК инженера по ПОВТ и АС, позволяющая надёжно оценивать продвижение студентов по формированию данной компетентности, а также его корректировать в случае необходимости.
Теоретическая значимость исследования состоит в том, что:
- уточнено и систематизировано понятийно-категориальное поле компетентностного подхода к математической подготовке будущих инженеров по ПОВТ и АС и выявлены специфические особенности формирования их профессионально-прикладной математической компетентности, существенно расширяющие и уточняющие бытовавшее понимание о математической подготовке данных инженеров с точки зрения компетентностного подхода;
- дано теоретическое обоснование модели формирования ППМК инженера по ПОВТ и АС как основы личностного и профессионального становления посредством повышения качества математической подготовки, открывающее теоретические перспективы и возможности для исследования объективных связей между реальными характеристиками исследуемой компетентности и установления закономерностей их изменения.
Практическая значимость исследования состоит в следующем:
- спроектированная модель формирования ППМК будущих инженеров по ПОВТ и АС позволяет оптимизировать процесс их математической подготовки, оперативно оценивать динамику данного процесса на любом этапе обучения студентов и своевременно принимать необходимые управленческие действия;
- предложенные технологии обучения, в частности модульная технология «выравнивания», обеспечили результативность формирования ППМК студентов и могут быть успешно реализованы в любом образовательном учреждении не только в предметной области математики, но и в процессе обучения другим дисциплинам;
- материалы исследования могут использоваться в колледжах и вузах при определении содержания дисциплин по выбору, дисциплин регионального компонента, при организации самостоятельной и поисково-исследовательской работы студентов, обучающихся в сфере информационных технологий;
- разработанное авторское учебно-методическое обеспечение (тесты, задания и методические рекомендации к выполнению типовых расчетов, контрольных работ и т.д.) представляет собой важное средство повышения качества математической подготовки студентов, которое можно продуктивно внедрять в средних специальных и высших учебных заведениях.
Достоверность и обоснованность полученных результатов обеспечивается методологической проработанностью теоретических положений, совокупностью используемых методов, адекватных цели, задачам, предмету и объекту исследования, использованием системы методов педагогического исследования, личным участием автора во всех этапах исследования, достаточным временем проведения эксперимента, всесторонним количественным и качественным анализом экспериментальных данных.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Структура ППМК инженера по ПОВТ и АС включает содержательные (информационный, мотивационный, творческий, программно-алгоритмический), функциональные (познавательный, развивающий, поисково-исследовательский) компоненты и блоки (общенаучные, социально-личностные, инструментальные и профессиональные) как совокупности компетенций и позволяет с точки зрения компетентностного подхода структурировать содержание математического образования, исходя из требований государственного образовательного стандарта к выпускнику.
2. Специфика формирования ППМК инженера по программному обеспечению вычислительной техники и автоматизированных систем, определяемая разноуровневостью математической подготовленности студентов первого курса, острым дефицитом учебного времени для изучения математики, особенностями организации самостоятельной работы и самообразования студентов по математике, обуславливает отдельные этапы (адаптивный, формирующий и завершающий) и особые педагогические условия эффективного формирования исследуемой компетентности.
3. Модель формирования ППМК инженера по ПОВТ и АС, включающая блоки: целевой, структурно-содержательный, организационно-процессуальный, комплекс педагогических условий, результативно-критериальный, коррекционно-управленческий, – представляет собой открытую самоорганизующуюся образовательную систему, обеспечивающую формирование составляющих данной компетентности. В рамках данной модели реализация содержания образования происходит на основе личностно ориентированной стратегии обучения посредством реализации технологий уровневой дифференциации и модульного обучения. Наиболее существенными педагогическими условиями формирования данной компетентности являются: учебно-методическое обеспечение; реализация содержания обучения математическим дисциплинам на основе технологий выравнивания; обеспечение оптимально структурированного содержания математических дисциплин; разработка результативно-критериальной характеристики сформированности ППМК студентов и др.). Реализация выявленных условий способствует повышению эффективности формирования исследуемой компетентности.
4. Диагностический инструментарий, разработанный для опытно-экспериментального обоснования исследования, позволяет надежно оценивать уровни (низкий, средний, повышенный, высокий) профессионально-прикладной математической компетентности инженеров по ПОВТ и АС, который включает в себя критерии, показатели для измерения уровней сформированности ППМК, а также отслеживать динамику данного процесса и управлять им на любом этапе математического образования студентов.
Апробация и внедрение результатов исследования в практику подготовки инженеров по ПОВТ и АС осуществлялись в ходе опытно-экспериментальной работы в Димитровградском институте технологии, управления и дизайна Ульяновского государственного технического университета (ДИТУД УлГТУ). Результаты проведенного исследования нашли свое отражение более чем в 14 научных публикациях автора, в том числе – в трёх статьях научных журналов из перечня ВАК.
Основные положения диссертационного исследования докладывались и обсуждались на кафедре ДИТУД УлГТУ, на научно-практических конференциях различного уровня и статуса – на региональной научно-технической конференции «Разработка современных технологий текстильной и легкой промышленности и исследование их экономической, экологической и социальной эффективности» (г. Димитровград, 2005-2010 гг.), на Международной конференции «Педагогический процесс как культурная деятельность» (г. Самара, 2007 г.), на Международной научно-практической конференции «Технологии профессионального образования: традиции и инновации» (г. Самара, 2009 г.), на Международной научно-практической конференции «Развитие непрерывной профессиональной подготовки и переподготовки кадров в условиях инновационных технологий» (г. Москва, 2009), на Международной научно-технической и образовательной конференции «Образование и наука - производству» (Набережные Челны, 28-31 марта 2010 г.), на Межрегиональной научно-практической конференции «Социально-профессиональное становление личности в условиях интеграции образования и производства» (Димитровград – Казань, 26-27 января 2010 г.).
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, двух глав, заключения, списка литературы, включающего 221 наименований. Общий объем диссертации составляет 287 страниц, из них 196 страниц основного текста и 91 страница приложений. Работа содержит 9 таблиц, 8 рисунков.
Сущность и структура профессионально-прикладной математической компетентности инженеров по программному обеспечению вычислительной техники и автоматизированных систем
Безусловно, эффективное выполнение перечисленных в предыдущем параграфе видов деятельности (компетенций) инженера по программному обеспечению вычислительной техники и автоматизированных систем во многом определяется уровнем сформированности его профессионально-прикладной математической компетентности. Поэтому в процессе подготовки инженеров по ПОВТ и АС особо актуализируется проблема формирования у них профессионально-прикладной математической компетентности. Это, в свою очередь, требует раскрытия структуры, то есть, компонентного состава профессионально-прикладной математической компетентности будущего инженера, ибо на этой основе возможно дальнейшее продуктивное исследование многих насущных проблем по формированию у студентов данной компетентности.
Одним из основных общенаучных методологических подходов, используемым в педагогике с 60-х годов ХХв., является системный подход. Первым ряд системных принципов и закономерностей открыл российский и советский ученый А. А. Богданов в начале XX в. Разработкой общей теории систем в дальнейшем занимался Л. фон Берталанфи, считавший, что теория систем является философией современной науки [20].
Педагогическую систему следует рассматривать как самостоятельную с присущими любой системе взаимосвязанными структурными компонентами. При этом педагогическая система рассматривается нами как открытая самоорганизующаяся система, то есть она в глубинном понимании пронизана принципами синергетизма.
Итак, на основе системного анализа нами выделены основные содержательные компоненты подготовки инженеров по ПОВТ и АС: информационный, мотивационный, программно-алгоритмический и креативный. Системный анализ — комплексный метод познания объекта (системы) на основе выделения отдельных связанных и взаимодействующих компонентов морфологического, структурно-функционального и генетического анализа, позволяющего определить состав элементов системы, механизм взаимодействия с внешней средой, происхождение системы, процесс её формирования и развития.
Охарактеризуем сущность каждого из выделенных компонентов с учетом специфики подготовки данных инженеров и характера дальнейшей их профессиональной деятельности.
1. Информационный компонент определяется знаниями, умениями и навыками обучающихся в области математических дисциплин, нацеленными на самостоятельное и успешное участие в создании объектов профессиональной деятельности. В целом он определяется содержанием математического образования, которое формируется в соответствии с государственными образовательными стандартами, предусматривающими базовую Федеральную составляющую и региональный компонент.
Содержание, как философская категория, представляет собой всю совокупность элементов тех или иных предметов, явлений и процессов действительности. Содержание выражает себя в определенной конкретной организации, строении, структуре [126].
В свою очередь, под содержанием образования понимается тот уровень личностного развития, предметной и социальной компетентности человека, которым он должен обладать в результате получения образования. Таким образом, содержание образования составляет собой систему знаний, умений, навыков, черт творческой деятельности, мировоззренческих качеств личности, которые обусловлены требованиями общества и к достижению которых должны быть направлены усилия субъектов образовательной деятельности. Кроме этого, содержание образования рассматривается как педагогически обоснованный, логически упорядоченный, зафиксированный в учебной документации (программы, учебные планы, учебники, учебно-методические комплексы) и подлежащие изучению учебный материал, определяющий содержание деятельности преподавателя и учебно-познавательной деятельности учащегося.
Содержание образования — это четко определенный желаемый результат, который формируется в требованиях к выпускнику учебного заведения: это цель, которую должно реализовать учебное заведение в отношении будущего специалиста [189].
Студенты в процессе обучения математическим дисциплинам должны быть ориентированы, прежде всего, не на увеличение объёма знаний, а на способы его усвоения, на развитие образа и способа мышления, на преодоление формализма знаний, на развитие собственных познавательных и творческих способностей, а также духовно - нравственной сферы. Только при таких условиях будут развиваться и совершенствоваться их когнитивные и креативные способности, а учебная деятельность приобретет динамический, процессуальный характер.
Общеизвестно, что необходим переход от устаревших концепций и технологий, в которых студент выступает объектом обучения, к таким, которые направлены на организацию, поддержку и стимулирование познавательной проектировочной деятельности субъекта, создание атмосферы сотрудничества, сотворчества; переход от обучения с авторитарной ролью преподавателя и пассивными методами к деятельностно-развивающему обучению, к активным методам обучения и учения, связанными с процессами гуманизации и субъективизации образования посредством комптентностного подхода.
Усвоение знаний и осознанное владение этими знаниями составляют основу готовности студента к дальнейшей профессиональной деятельности. Именно уровень владения знаниями определяют информационную стратегию математической подготовки студента. Данная стратегия строится не только на учете приобретения математических знаний студента, но и на их использовании в процессе решения прикладных задач в области информационных технологий, характеризующих его мыслительную деятельность в ходе решения таких задач, связанных с предметным обучением. Так, например, информационный подход Т. С. Табаченко связывает с умениями студентов выполнять мыслительные . операции: сравнение, сопоставление, помещение в различные условия, мысленное расчленение, целостной структуры; объекта на составные элементы (анализ), мысленное воссоединение элементов в целостную структуру (синтез), абстракция и обобщение, конкретизация, являющаяся обратной операцией по отношению к абстрагирующему обобщению. В состав каждой операции входят конкретные . когнитивные действия, которые характеризуют операционный состав познавательных процессов: Когнитивные действия формируют совокупность видов познавательной деятельности: знание, сознание, мышление, представление, творчество, разработка планов и стратегий; размышление, логический вывод, решение проблем классифицирование, соотнесение, восприятие, внимание, узнавание и т.д.
Особенности формирования профессионально-прикладной математической компетентности инженеров по программному обеспечению вычислительной техники и автоматизированных систем
В последние десятилетия произошёл резкий скачок в сфере применения информационных технологий в различных отраслях экономики и производства. Прежде всего, данный вид профессиональной деятельности широко востребован социумом и является в целом универсальным. То есть, специалисты в данной области успешно могут работать во многих сферах человеческой деятельности, поскольку информационные технологии и компьютерные средства пронизывают все отрасли науки, техники и образования, а также производственной и хозяйственной деятельности человека, что привело к особой востребованности инженерных кадров в области программного обеспечения вычислительной техники и автоматизированных систем.
При этом качественная математическая подготовка инженеров в данной сфере является системообразующим началом в процессе их профессионального становления, поскольку профессиональное образование специалистов в области ПОВТ и АС полностью базируется на математических дисциплинах. От качества математической подготовки в значительной степени зависит уровень профессиональной компетентности будущих инженеров в данной области. В современных условиях модернизации образования это требует организации их математической подготовки в русле формирования математических компетенций у студентов. Этим фактором объясняется необходимость повышения профессионально-прикладной математической компетентности лиц, которые посвятили себя инженерной деятельности в сфере информационных технологий, поэтому для них математическая составляющая становится необходимым компонентом общепрофессиональной и специальной подготовки.
Далее, обратимся к выявлению специфики процесса формирования профессионально-прикладной математической компетентности студента по ПОВТ и АС, т.к. вне рассмотрения данного вопроса нам представляется невозможной продуктивное её формирование.
В энциклопедическом словаре [27, с. 145] специфика определяется как «совокупность определенных признаков, особенностей, отличающих данный объект, процесс, предмет от другого».
Под спецификой формирования профессионально-прикладной математической компетентности инженера по ПОВТ и АС мы понимаем, совокупность отличительных, характерных признаков, особенностей и закономерностей, присущих только данному процессу.
Итак, обоснуем основные особенности, которыми определяется обозначенная специфика. 1. Разноуроенееостъ математической подготовленности студентов первого курса. Как убеждает нас действительность, большинство студентов, поступивших на первый курс, имеет низкий уровень математической подготовленности. Он носит масштабный характер. В то же время определенная часть студентов обладает достаточно высоким и средним уровнями. Тем самым в этом отношении имеем разноуровневый контингент студентов, что вносит определенную особенность формирования исследуемой компетентности. В частности, анкетирование в Димитровградском институте технологии, управления и дизайна выявило, что низкий уровень подготовки по математике среди студентов 1 курса составляет 68% , высокий и средний уровни - 32%. Такое положение, прежде всего, связано с качеством обучения учащихся геометрии, алгебре и началу анализа на ступени среднего образования. Более того, недостаточно используются инновационные средства педагогической коммуникации и информационные технологии обучения в предметной области математики, преобладают традиционные методы обучения. Для этого требуется повышение квалификации учителей математики средних общеобразовательных учреждений в соответствии с современными требованиями модернизации российского образования. Данная особенность контингента требует пристального внимания к выбору технологии обучения на этапе вузовской подготовки инженерных кадров по ПОВТ и АС. В этих условиях более приемлемым является уровневая дифференциация обучения на основе индивидуализированного и дифференцированного обучения студентов. Это в свою очередь отражается на совместной деятельности педагога и студента в процессе предметного обучения. 2. Формирование у будущих инженеров по ПОВТ и АС алгоритмического мышления. Алгоритмическое мышление как одно из проявлений творческого мышления, рассматриваемого нами как компонент творческой деятельности, выполняющий в ней функцию разработки субъектом на осознаваемом или неосознаваемом уровнях новых для него знаний в качестве ориентировочной основы для последующего открытия способов решения новых для субъекта задач [34]. В свою очередь, под творческой деятельностью мы подразумеваем такую деятельность, «предварительная регламентация которой содержит в себе известную степень неопределенности, ... содержащей новую информацию, предполагающую самоорганизацию» [34].
А.В. Брушлинский подчеркивал, что мышление представляет собой единство двух аспектов — процессуального (психологического) и формальнологического. «... Ни один из них не должен подавлять другой и подменять его. Мышление — это всегда единство непрерывного и прерывного - процесса и его продукта, процесса и операций» [38,с.83]. К мыслительным операциям относятся: анализ; синтез; сравнение; конкретизация; классификация; систематизация; абстрагирование; обобщение. Операции мышления могут быть сформированы лишь в процессе решения творческих задач. В решении поставленной задачи субъект использует тот или иной набор мыслительных операций или более сложных умственных действий в тех или иных сочетаниях. На завершающем этапе успешного мыслительного процесса человек приходит к открытию — к новому знанию, которым он раньше не владел. Его опыт обогащается и позволяет ставить и решать новые, все более сложные задачи.
По мнению В.Г. Разумовского, с точки зрения творческой деятельности наиболее ценны операции дивергентного и конвергентного мышления и оценки [151]. Дивергентное мышление характеризуется процессом движения мысли в разных направлениях, с тем, чтобы охватить различные аспекты, имеющие отношение к данной задаче. Такое мышление ориентировано на поиск как можно большего числа решений при одних и тех же условиях.
Конвергентное мышление характеризуется синтезом информации и знаний, сосредоточением на решении проблемы. Такое мышление связано с задачами, имеющими только одно правильное решение.
Педагогические условия обеспечения профессионально-прикладной математической компетентности студентов
1. Учебно-методическое обеспечение. 2. Повышение квалификации педагогических кадров. 3. Обеспечение оптимально структурированного содержания математических дисциплин. 4. Обеспечение мотивации учения математическим дисциплинам. 5. Реализация содержания обучения математическим дисциплинам на основе технологий выравнивания. 6. Разработка результативно-критериальной характеристики сформированности ППМК студентов, необходимой для осуществления качественного мониторинга. 7. Усиление математической подготовки студентов: продуктивная организация самостоятельной работы и самообразования; введение спецкурсов по математике; интенсификация обучения; выполнение поисково-исследовательской работы (реферативная работа; участие в НИРС, в научных студенческих конференциях, студенческие публикации и т.д.). 8. Поэтапность формирования данной компетентности. 9. Профессиональная направленность предметного обучения математике.
Посредством педагогического эксперимента предстоит доказать эффективность выделенного комплекса педагогических условий обеспечения данной компетентности, сначала охарактеризуем их содержание. 1. Учебно-методическое обеспечение представляет собой необходимое условие успешного формирования профессионально-прикладной математической компетентности будущих инженеров по ПОВТ и АС, поскольку только средствами педагогической коммуникации представляется недостижимым успешное развитие данной компетентности. Обозначенное условие предусматривает, прежде всего, наличие современных учебников, насыщенной учебной и научно-методической литературы в области математических дисциплин. Кроме того, студенты нуждаются в учебно-методических пособиях, разработанными ведущими преподавателями, поскольку отдельные вопросы и темы могут быть изложены в них более содержательно, в доступной форме с учетом образовательных стандартов и современных тенденций в образовании. Изданные собственные учебники, учебные пособия, учебно-методические разработки, конспекты лекций, тестовые задания, задания к выполнению типовых индивидуальных работ с приведением различных вспомогательных упражнений и необходимых теоретических сведений, положений и рекомендаций студентами всегда ценятся высоко, поскольку в них максимально учитываются их образовательные интересы, потребности, возможности, а также мотивационно-познавательные интересы и т.д.
При этом в современріьіх условиях существенное внимание следует обратить внимание на издание электронных учебных пособий, поскольку они являются более мобильными и доступными. В этой связи следует активно развивать и применять современные средства связи (Интернет и т.д.), которые позволяют студентам оперативно связываться с преподавателями по различным возникающим вопросам в ходе выполнения различных заданий и изучения теоретического и практического материала [95]. В сложившихся условиях целесообразно издание различных учебных пособий и разработок для студентов заочной и сокращенной форм обучения, которые помогут студентам осознанно разбираться в содержании того или иного учебного материала, в выполнении разнообразных тестов, домашних текущих и типовых заданий. Учебно-методическое обеспечение должно учитывать контингент студентов (уровень математической подготовленности, широту мышления, мотивацию учения, специализацию, акмеологический и тендерные аспекты и т. д.).
Итак, из выше изложенного становится вполне понятным, что учебно-методическое обеспечение по формированию профессионально-прикладной математической компетентности студентов занимает ключевую роль в успешном её развитии у студентов.
2. Повышение квалификации педагогических кадров важнейшее условие формирования профессионально-прикладной математической компетентности студентов, ибо от качества педагогического персонала во многом зависит использование в предметном обучении математике педагогических инноваций, эффективных технологий обучения, создание учебно-воспитательной и образовательной среды, реализация дидактических принципов обучения, формирование творческой атмосферы в коллективе преподавателей и в студенческих группах.
Повышение квалификации педагогов-математиков, прежде всего, должно происходить посредством прохождения факультетов повышения квалификации при ведущих вузах страны и стажировку в зарубежных вузах, через аспирантуру и докторантуру, а также через соискательство и использования иных форм.
Достижение целей обучения математике, успешное решение разнообразных учебно-методических и воспитательных задач возможно лишь в том случае, если педагог знает специфику предметного обучения студентов математике, владеет высокой математической культурой, занимается активно научно-исследовательской работой в области современной математики и привлекает студентов к поисково-исследовательской работе, владеет языками алгоритмического программирования, проводит действенную организационно-методическую работу, продуктивно занимается совершенствованием учебно-методического обеспечения и применяет в педагогической деятельности инновационные средства педагогической коммуникации, владеет возрастной психологией, уделяет достаточное внимание непрерывному самообразованию и т.д. Предъявляемые обозначенные требования к педагогу, можно обеспечить только путем прохождения разнообразных форм повышения квалификации преподавателей. При этом очень важно обеспечение опережающей подготовки, переподготовки педагогических кадров и стимулирование их инновационной деятельности. Особенно в своевременной переподготовке нуждаются преподавательские кадры математических дисциплин, поскольку происходит лавинообразный рост информации в области математики и информатики. Это требует от преподавателей математики непрерывного математического образования, включая и информатику.
На наш взгляд, одной их эффективных форм является повышение квалификации преподавателей путём участия в научно-методических и научно-практических конференциях различного уровня и статуса, а также в постоянно действующих научно-методических семинарах. Здесь происходит активный обмен педагогическим опытом работы; этим позитивным моментом непременно следует воспользоваться продуктивно и шире его пропагандировать.
Безусловно, все аспекты повышения квалификации преподавателей-математиков невозможно затронуть, поскольку данный процесс является многоплановым. Математическая и педагогическая науки не стоят на месте, развиваются быстрыми темпами и в связи с этим преподаватели должны обновлять свои математические и педагогические знания в соответствии с современными достижениями данных областей наук.
Процесс формирования профессионально-прикладной математической компетентности студентов
Процесс профессионально-математического становления студента — это сложный по функциональной структуре и психологическому содержанию труд, требующий знаний в области естественнонаучных, математических и специальных дисциплин, проявления умений и творческих способностей, направленных на формирование компетентностного специалиста.
Формирование профессионально-прикладной математической компетентности будущего инженера по ПОВТ и АС должно происходить на всех последовательных этапах подготовки. То есть, математическое образование должно носить поступательный характер на основе принципов развивающего и воспитывающего обучения, научности и связи с практикой, доступности, систематичности и системности, фундаментальности и профессиональной направленности, сочетания индивидуальных и коллективных форм обучения.
При этом этапы формирования данной компетентности обусловливаются спецификой данного процесса, содержанием образования, а также требованиями ГОС, предъявляемыми к выпускнику. К сожалению, процесс активного математического образования завершается на младших курсах, что не способствует системному формированию математических знаний у студентов. В то же время они на старших курсах нуждаются в активном применении математических методов при выполнении курсовых и дипломных проектов, а также при обработке результатов опытно-экспериментального исследования в процессе выполнения исследовательских работ. Это требует реализации непрерывного математического образования студентов. С этой целью предлагается широкое использование таких форм как спецкурсы, факультативы и обзорные лекции, а также оптимальное распределение дисциплин по выбору и т.д.
Однако студентам сформированные математические компетенции придется применять через достаточно длительный промежуток времени. Поэтому очень важно в процессе математической подготовки будущих инженеров по данной специальности задать вектор их будущего развития, совершенствования и самообразования. Именно выпускник посредством самообразования способен преодолеть многие на пути встречающиеся трудности математического образования и противоречия в дальнейшей профессиональной деятельности. В этих условиях приоритетное место занимает формирование у студентов системных обобщенных математических знаний. Поэтому формирование математических знаний студентов должно происходить на принципах научности, систематичности и системности, продуктивности и надежности обучения, что способствует подготовке мобильного и динамично развивающего инженера.
В то же время математическая подготовка будущих инженеров по ПОВТ и АС должна строиться в логике происходящих изменений в сфере компьютерных технологий, а также тенденций их развития.
Один из ведущих принципов, положенных в основу математической подготовки студентов по данной специальности - принцип фундаментальности. Это понятие имеет разнообразное, часто весьма субъективное толкование. Одни авторы понимают её как более углубленную подготовку по заданному направлению - "образование вглубь". Второе понимание - разностороннее гуманитарное и естественнонаучное образование на основе овладения фундаментальными знаниями -"образование вширь".
Фундаментальное образование реализует единство онтологического и гносеологического аспектов учебной деятельности. Онтологический аспект связан с познанием окружающего мира, гносеологический - с освоением методологии и приобретением навыков познания. Фундаментальное образование, являясь инструментом достижения научной компетентности, ориентировано на достижение глубинных, сущностных оснований и связей между разнообразными процессами окружающего мира.
Принцип фундаментальности образования тесно связан с принципом профессиональной направленности, то есть, направленности каждого учебного предмета на профессиональную деятельность специалиста. Практически это может выразиться в изменении удельного веса того или иного учебного материала в изучаемых курсах, в наиболее длительной проработке вопросов, связанных с профессиональной деятельностью, во включении дополнительных вопросов, конкретизирующих содержание учебной информации применительно к профессии, по которой готовится специалист, в отборе практических заданий и задач.
Итак, из выше изложенных позиций отчетливо прослеживается, что в основу математического образования будущих инженеров по ПОВТ и АС должен быть положен принцип фундаментальности, ибо математические знания и методы пронизывают практически все области современной науки, техники и образования, обогащая их мощным средством познания и развития, а также охватывают все сферы человеческой деятельности. Многие открытия в современной науке в последнее время получены именно благодаря стремительному развитию математических методов и их масштабному применению в научных исследованиях.
Однако профессиональная направленность формирования математических знаний студентов тесно связана с установлением комплексных межпредметных связей. Данный принцип обусловлен необходимостью применения математических знаний в профессиональном становлении студента и предполагает выявление характера взаимодействия знаний различных наук, содействующих решению поставленной проблемы формирования конкурентоспособного специалиста на современном рынке труда. С другой стороны, рассматриваемый принцип раскрывает его интегративную сущность в познании объективного мира и представляет собой ключевой принцип в формировании системных и обобщенных знаний обучающихся путем предметного обучения математическим, естественнонаучным, общепрофессиональным и специальным дисциплинам.
Процесс профессионального становления студентов на выше обозначенных принципах обучения математике выводит их на более высокий уровень познавательной деятельности, способствующей развитию у них творческих способностей, формированию профессиональных компетенций.
Выделенные принципы в формировании профессионально-прикладной математической компетентности студентов выступают во взаимодействии друг с другом, только целостное их применение будет способствовать подготовке мобильного и динамично развивающего инженера и обеспечивать эффективное достижение поставленных целей.
При этом содержание математического образования является одним из важнейших компонентов профессионального становления инженерных кадров данной специальности. Тесно связанное с уровнем развития науки, компьютерных средств и информационных технологий, оно подвергается наиболее интенсивным преобразованиям, вытекающим из изменений социального заказа общества и государства на специалистов в сфере информационных технологий. То есть, сущность содержания математического образования изменяется под влиянием социально экономических требований, производства и уровня развития научно-технического знания.
В этой связи А.Н. Лейбович констатирует, что в содержании образования «... в наибольшей степени раскрываются цели функционирования педагогической системы. Рассматривая содержание образования как систему, следует обратить внимание на то, что эта система должна быть изоморфна системе целей обучения. Содержание профессионального образования, таким образом, содержит элементы, определяющие не только своеобразие, но и необходимость существования самой профессиональной школы» [101].
Как известно, содержание математического образования регламентируется нормативными документами, в которых отражаются основные требования к уровню и качеству математической подготовки [53, 54, 59, 99, 128, 154, 189, 190, 215]. Основной документ, в котором четко сформулированы требования к математической подготовке специалиста по ПОВТ и АС — ФГОС третьего поколения.
