Введение к работе
Актуальность темы и постановка проблемы исследования. Решение социальных, экономических и культурных проблем, характерных для сегодняшней действительности, определяется готовностью личности жить и работать в новых социально-экономических условиях, способностью к осуществлению непрерывного образования. Реализация данных требований существенно меняет заказ, адресованный современному образованию. Проводимые изменения в системе высшего образования позволяют говорить о том, что вуз сегодня реально ориентируется на многообразие образовательных потребностей, на личность обучаемого. Но современному специалисту нужно передавать не столько информацию как собрание готовых умений, сколько метод их получения, анализа и прогнозирования. Он должен уметь выбирать, принимать оптимальные решения и нести ответственность за сделанный выбор. «Учиться мыслить системно — общественно осознанная потребность и развитие системного мышления — одна из важнейших задач образования в современных условиях» [З.А. Решетова, 2002, с. 59].
В условиях информатизации общества, когда произошло изменение целей современной системы образования, проблема развития системного мышления студентов приобретает особую актуальность. Человеку, находящемуся в лавинах информационных потоков, необходимо научиться быстро перерабатывать огромный объем зачастую противоречивой информации, адаптироваться в этих условиях. В динамично меняющемся и непредсказуемом мире профессиональная компетентность человека, даже самая высокая, требует постоянного совершенствования. Резко возросшие требования к качеству подготовки выпускаемых высшей школой специалистов, необходимость междисциплинарного подхода к решению сложных вопросов, нарастание глубины и масштабности проблем при ограничении сроков и ресурсов, отводимых на их решение, - все это значимые факты, которые говорят о необходимости и неизбежности развития «нового» мышления - системного. Именно системное мышление как личностное качество обучаемых позволит им разрешать возникающие в жизни или профессиональной деятельности трудности и находить оптимальные решения. Если студент будет осознавать природу знаний, пути их получения и фиксации, состав и структуру научной теории, будет воспринимать мир как систему систем с ее законами; понимать, что и почему происходит в мире; предполагать, что с ним может произойти, то он сможет без труда осмыслить новые знания.
Такие высокие требования к профессионально-интеллектуальным
способностям и профессионально-важным качествам будущих специалистов
предъявляют к образовательной системе вуза наличие разработок
специальных «информационных моделей для организации
профессионального обучения, т.е. передачи системы профессионально востребованных знаний и организации их усвоения» [В.В. Давыдов, 1996, с.337]. Педагогическая наука видит решение этой проблемы в создании в
вузе системы обучения, при которой обучающиеся сознательно и самостоятельно накапливают фундаментальные и профессиональные знания, а преподаватели выступают в качестве консультантов и руководителей, а не простых передатчиков информации.
Поэтому процесс формирования системного мышления в обучении должен рассматриваться с точки зрения вносимых изменений в деятельность — прежде всего изменение ее предмета и метода (способа организации познавательной деятельности). При формировании системного стиля мышления предметом деятельности выступает изучение объектов как определенных целостных образований — систем, а способом организации познавательной деятельности — метод системного анализа.
Учет этих особенностей системного стиля мышления позволяет по-иному рассматривать процесс его формирования у будущих специалистов. Поэтому к исследованию проблемы формирования системного стиля мышления студентов вуза и обоснования необходимости организации соответствующего содержания вузовского образования необходимо подходить с позиции интеграции информатики и высшей математики с дисциплинами специализации и научно-исследовательской работой студентов, что позволит: наполнить профессионально ориентированной информацией процесс освоения студентами технологии моделирования математических задач, а также придать качественно иную специфику всему характеру учебно-познавательной деятельности формирующихся специалистов, наглядно проявить в осознании студентов единство профессиональных и специально-научных целей обучения в вузе; обогатить мотивы учебно-познавательной и профессионально-ориентированной деятельности будущих специалистов за счет интереса к дисциплинам специализации; расширить содержание теоретической и методической подготовки студентов за счет обобщенных приемов мыслительной и практической деятельности; предложить в качестве объектов познания студентов общие для их предстоящей профессиональной деятельности процессы, явления, идеи, теории, законы, понятия, факты и связи между ними; овладеть обобщенными способами оперирования знаниями активизирует процессы становления всех компонентов профессионально направленной личности будущего специалиста.
Степень разработанности проблемы.
В настоящее время имеются работы, в которых исследуется общеобразовательный, в частности, гуманитарный потенциал математики (Т.Г. Везиров, Г.Л. Дорофеев, В.А. Далингер, Т.Н. Миракова, А.Т. Мордкович, Е.А. Седова, СВ. Пчелинцев, А.С Симонов, В.Б. Фирсов и др.) и информатики (В.К. Белошапка, С. А. Бешенков, Ю.С Брановский, А.С. Лесневский, Н.В. Матвеева, СМ. Окулов, Е.А. Ракитина, А.Л. Фридланд и др.). Построению математических моделей экономики в школьном курсе математики посвящена докторская диссертация А.С Симонова, а также исследования И.М. Липсица, Л.Л, Любимова, В.М. Монахова, А.А.
Мицкевича, О.Д. Юнеевой и др. Информационная подготовка будущих экономистов была предметом докторских диссертаций Н.В. Макаровой, Б.А. Бекзатова, В.В. Мозолина и др. Однако речи о поиске наиболее эффективных способов реализации междисциплинарных связей между математикой и информатикой и остальными дисциплинами учебного плана вуза пока что не идет.
В силу большого значения прикладной стороны применения математического аппарата в профессиональной деятельности будущих инженеров, строителей, экономистов и др. специалистов, необходимо выработать у студентов глубокую потребность в математических знаниях, стремление к совершенствованию и обновлению знаний, умение применять их в практической деятельности. Особое значение здесь имеет применение новых информационных технологий в таком важном виде учебной деятельности студентов, как самостоятельная работа (Е.Я. Голант, Б.П. Есипов, P.M. Михельсон, П.И. Пидкасистый и др.). А одним из направлений модернизации этой работы - компьютерное моделирование математических задач (А.Б. Горстко, А.С. Кюршунов, А.Н. Лебедев, А.В. Могилев, В.И. Овсянников, Н.И. Пак, В.В. Рогов, А.П. Садовский, Е.К. Хеннер, Р. Шеннон, и др.).
Выявленные в указанных исследованиях тенденции профессиональной подготовки в вузах подтверждают огромный потенциал математики и информатики для формирования мышления будущего специалиста, что предъявляет серьезные требования к уровню разработанности педагогических условий использования компьютерного моделирования математических задач в качестве средства формирования системного стиля мышления, однако этому препятствует ряд противоречий между:
- значимостью метода компьютерного моделирования математических
задач в профессиональной подготовке студентов и низкой мотивацией
обучающихся к его овладению;
потребностью будущих специалистов в освоении общенаучных тенденций процесса познания, гибкой мировоззренческой позиции, высокой культуры мышления и недостаточным вниманием со стороны преподавательского состава к реализации научно обоснованных педагогических условий формирования системного стиля мышления студентов в процессе компьютерного моделирования математических задач;
потребностью образовательной практики в научно-обоснованных рекомендациях по формированию системного стиля мышления студентов и недостаточностью теоретических изысканий и экспериментальных разработок в этом направлении.
Необходимость разрешения данных противоречий определила тему исследования, проблема которого заключается в теоретической и практической разработке педагогических условий формирования системного стиля мышления студентов вуза в процессе компьютерного моделирования математических задач.
Решение проблемы определило цель исследования: выявить и обосновать эффективность содержания, методов, форм, средств формирования системного стиля мышления студентов вуза в процессе компьютерного моделирования математических задач.
Объект исследования - профессиональная подготовка специалистов в вузе.
Предмет исследования - педагогические условия формирования системного стиля мышления студентов вуза в процессе компьютерного моделирования математических задач.
Гипотеза исследования. Процесс овладения студентами
компьютерным моделированием математических задач может оказать эффективное воздействие на становление системного стиля их мышления. Основанием для данной гипотезы служит следующее:
наукоемкость учебной деятельности студентов определяет основной способ получения знаний - системный анализ в рамках профессиональной подготовки;
системный стиль мышления как результат системно организованной познавательной деятельности, имеет компонентный состав, который необходимо учитывать при разработке педагогических условий его формирования у студентов вуза в процессе компьютерного моделирования математических задач;
реализация педагогических условий формирования системного стиля мышления студентов в процессе компьютерного моделирования математических задач регламентируется моделью, характеризующей функциональную и обеспечивающую стороны образовательного процесса вуза;
эффективность модели формирования системного стиля мышления студентов в процессе компьютерного моделирования математических задач оценивается по уровню сформированности компонентов данного вида мышления.
Исходя из проблемы, объекта и предмета, определены следующие задачи исследования:
обосновать необходимость формирования системного стиля мышления студентов вуза, дать его характеристику и выявить компонентный состав;
- выявить и описать содержание, структуру педагогических условий,
обеспечивающих формирование системного стиля мышления студентов в
процессе компьютерного моделирования математических задач;
- построить модель формирования системного стиля мышления
студентов в процессе компьютерного моделирования математических задач;
разработать учебно-методический комплекс, обеспечивающий формирование системного стиля мышления студентов в процессе компьютерного моделирования математических задач;
- с опорой на экспериментальные данные и методы математической
статистики подтвердить эффективность опытной работы.
Методологическую основу исследования составили: личностно-деятелъностный подход, утверждающий учебно-научно-воспитательную деятельность как основу творческого преобразования участниками педагогического процесса окружающей действительности и влияние этой деятельности на саму личность; комплексный подход, нацеленный на выявление единства и способов связи онтологически различных качеств личности, проявляющихся в профессиональной деятельности, а также идею целостности образовательного процесса; системный подход, отражающий всеобщую связь и взаимообусловленность явлений и процессов окружающей действительности
Теоретической основой исследования послужили научные взгляды и труды ученых, среди которых существенное концептуальное значение имеют:
- работы, посвященные изучению проблемы формирования системного
мышления (Н.Т. Абрамова, Л.Ф. Аббасов, Ж.М. Абдильдин, К.А. Абишев,
А.Н, Аверьянов, И.Д. Андреев, В.Г. Афанасьев, И.В. Блауберг, А.В. Иванов,
М.С. Каган, М.И. Меерович, А.А. Петрушенко, З.А. Решетова, Ю.В. Сачков,
А.Г. Спиркин, Э.Г. Юдин и др.); общая теория мышления (Б.Г. Ананьев, А.В.
Брушлинский, Л.С. Выготский, П.Я. Гальперин, А.Н, Леонтьев, A.M.
Матюшкин, С.Л. Рубинштейн, К.А. Абульханова-Славская) и теория
развития мышления (Д.Б. Богоявленская, Л.В. Занков, Н.А. Менчинская, Л.А.
Люблинская, З.И. Калмыкова, Т.В. Кудрявцев, И.С. Якиманская и др.);
- исследования межпредметных связей информатики и математики
(А.Я. Ваграменко, Т.Г. Везирова, Т. Виноград, В.К. Белошапка, А.Л. Мизин,
Н.Н. Моисеев, Э. Виттен, М. Концевич, Т.В. Дорофеев, СБ. Суворова, Л.В.
Кузнецова, Т.Н. Миракова, Е.А. Седова, Л.А. Жукова, Т.Л. Шапошникова и
др);
- исследования роли и функций современного высшего образования в
развитии общества и человека (М.Н. Берулава, Е.В. Бондаревская, Ю.П.
Ветров, СВ. Кульневич, И.А. Колесникова, Н.П. Клушина, Н.К. Сергеев,
Л.Н. Харченко, В.К. Шаповалов и др.);
- практико-ориентированные работы по формированию системного
стиля мышления студентов как условия фундаментализации и
профессионализации его подготовки (И.Ю. Асманова, В.Л. Васяк, Н.В.
Городецкая, Н.А. Гулюкина, Л.А. Жукова, Ж.И. Зайцева, О.В. Игракова, Э.Н.
Истратова, Л.Г. Кузнецова, О.В. Маркевич, В.Н. Пустовойтов, А.С Саввин,
Л.С. Сагателова, Э.Т. Селиванова, В.Г. Тихомиров, М.Е. Ткаченко, СА.
Шаповал и др.)
Для решения поставленных задач и проверки исходных положений
использовались следующие методы исследования: теоретические
(теоретический анализ и синтез, моделирование, аналогия, абстрагирование и конкретизация); эмпирические (изучение литературы, документов;
наблюдение; самонаблюдение; анкетирование, опрос, беседа, тестирование; экспертные оценки, шкалирование; изучение продуктов деятельности студентов; изучение и обобщение педагогического опыта; математические: t
- критерий Стьюдента и критерий ^> Фридмана, педагогический эксперимент).
База исследования: в эксперименте приняли участие студенты экономических специальностей ГОУ ВПО «Невинномысский государственный гуманитарно-технический институт» (всего 216 человек с I по V курсы), из них на этапе формирующего эксперимента - 87 человек экспериментальной группы и 41 человек контрольной группы.
Организация исследования осуществлялась в три этапа.
Подготовительный этап (2003 - 2004 гг.). На данном этапе определялись цели и задачи исследования; выбор объекта и предмета исследования; выдвижение основных гипотез исследования; изучение научной литературы по проблеме формирования системного стиля мышления студентов в процессе профессиональной подготовки.
Опытно-экспериментальный этап (2004 - 2009 гг.). На данном этапе опытно-экспериментальной работы в условиях традиционного обучения путём комплексной диагностики по выбранным критериям и показателям был изучен уровень сформированности компонентов системного стиля мышления студентов; осуществлена реализация модели, педагогических условий и учебно-методического комплекса по формированию системного стиля мышления в процессе компьютерного моделирования математических задач; проведена количественная и качественная обработка полученных результатов и произведена их интерпретация.
Заключительный этап (2009 - 2010 гг.) включил в себя оформление работы, написание выводов и рекомендаций.
Теоретическая значимость исследования заключается в том, что:
обоснована необходимость использования компьютерного моделирования математических задач на всем протяжении профессиональной подготовки студентов как эффективного способа формирования их системного стиля мышления;
модель формирования системного стиля мышления студентов в процессе компьютерного моделирования математических задач рассмотрена как инструментальная реализация, практическое воплощение теории наукоемкости высшего образования в реальном образовательном пространстве вуза;
обоснованы теоретические основы и научная значимость для образовательной практики учебно-методического комплекса, позволяющего организовать в вузе непрерывный процесс использования компьютерного моделирования как метода формирования системного стиля мышления студентов.
Научная новизна исследования заключается в том, что в нем:
- представлено описание содержательной специфики системного стиля
мышления студентов вуза, позволяющее обосновать компьютерное
моделирование математических задач как эффективное средство его
формирования;
- дан компонентный анализ системного стиля мышления (ценностно-
смысловой, содержательно-регулятивный и операционно-деятельностный
компоненты);
- обоснованы концептуально (на уровне теории и методологии - опора
на личностно-деятельностный, комплексный и системный подходы);
организационно-деятельностно (на уровне принципов организации процесса
профессиональной подготовки - общепедагогических, дидактических и
частнометодических); процедурно (на уровне конкретных действий - этапов,
учебных курсов, заданий и т.п.) педагогические условия формирования
системного стиля мышления студентов в процессе компьютерного
моделирования математических задач;
- представлена модель формирования системного стиля мышления студентов в процессе компьютерного моделирования математических задач, включающая в себя функциональный и обеспечивающий компоненты.
Существенность отличий в новизне научных положений от результатов, полученных другими авторами, заключается в следующем:
обоснована необходимость формирования системного стиля мышления студентов посредством компьютерного моделирования математических задач;
выделены компоненты данного вида мышления и сформулированы педагогические условия их формирования в рамках образовательного процесса вуза;
содержательно и функционально разработана модель формирования системного стиля мышления студентов в процессе компьютерного моделирования математических задач;
- описано содержание подготовки студентов в рамках учебно-
методического комплекса, включающего в себя дополнительный модуль
«Элементы компьютерного моделирования» для студентов, изучающих курс
«Информатика» и программу курса по выбору «Компьютерное
моделирование».
Практическая значимость исследования состоит в том, что
полученные данные, касающиеся теоретического обоснования и
методической проработки компьютерного моделирования математических задач как способа формирования системного стиля мышления студентов могут быть использованы в профессиональной подготовки студентов различных специальностей.
В диссертации на основе ведущих теоретических положений разработан учебно-методический комплекс, включающий в себя дополнительный модуль «Элементы компьютерного моделирования» для студентов, изучающих курс «Информатика», программу курса по выбору
«Компьютерное моделирование», рассчитанную на один семестр обучения в высшем учебном заведении, а также рекомендации по выполнению научно-исследовательской работы студентов, курсовых и выпускных квалификационных работ.
Разработанные диагностические материалы, учебные программы, пособия и методические рекомендации на основе результатов данного исследования могут быть использованы в образовательной практике для проектирования современных педагогических систем и технологий, разработки содержания и методического обеспечения формирования системного стиля мышления студентов, конструирования и оптимизации подготовки и повышения квалификации научно-педагогических кадров.
Теоретико-методические положения, сформулированные на основе анализа и интерпретации эмпирических данных, предложенные методы внедрены в образовательный процесс ГОУ ВПО «Невинномысский государственный гуманитарно-технический институт» и ГОУ ВПО «Северо-Кавказский государственный технический университет».
Достоверность научных результатов исследования обеспечивается методологической обоснованностью исходных позиций, использованием совокупности методов, адекватных задачам и логике исследования, разнообразием источников информации.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Усиление наукоемкости профессиональных технологий
актуализирует формирование у студентов вуза системного стиля мышления.
Системный стиль мышления как результат системно организованной
познавательной деятельности включает в себя такие компоненты:
ценностно-смысловой (ценностно-смысловое отношение студентов к развитию системного стиля мышления означает высший уровень «присвоенности» смысловых образований в области методов его формирования);
содержательно-регулятивный (помогает создавать содержательную (информационную) базу мышления, закладывает основы наук, структурирует мышление);
- операционно-деятельностный (операции мышления: анализ, синтез,
сравнение, абстракция, конкретизация, варьирование; формируемые и
сформированные качества ума: широта мышления, глубина мышления,
критичность мышления, гибкость мышления, устойчивость мышления,
самостоятельность мышления, креативность).
2. Инновационный потенциал компьютерного моделирования
математических задач позволяет формировать системный стиль мышления
студентов, поскольку вырабатывает у будущих специалистов определенный
алгоритм системного мышления в отношении решения разного рода задач
профессиональной практики, изучения технических процессов,
функционирующих в производстве, науке и т.п., и использования их в
компьютерных математических средах. Для его реализации необходимы
педагогические условия, представляющие собой взаимосвязанный комплекс этапов опытно-экспериментальной работы, расположенных в определенной логической последовательности, конкретных целевых установок, решаемых на каждом этапе, определенного предметного содержания и оптимальных технологий компьютерного моделирования математических задач, выступающих как средство профессионально-личностного становления студентов.
3. Модель формирования системного стиля мышления студентов в процессе компьютерного моделирования математических задач представляет собой совокупность функционального и обеспечивающего компонентов.
Функциональный компонент модели отражает динамику становления системного стиля мышления будущего специалиста, который проявляется в определенной логической последовательности и включает ряд последовательно сменяющих друг друга этапов:
ориентировочный - первый курс обучения в вузе - направлен на выравнивание практических навыков студентов в овладении компьютерной грамотностью; на освоение теоретических основ информатики; на изучение основ алгоритмизации;
инструментальный - второй и третий курсы обучения в вузе -нацелен на освоение языков программирования и технологий обработки информации; компьютерных технологий решения математических задач;
конструктивный - четвертый курс обучения в вузе - предполагает освоение компьютерного моделирования математических задач;
практико-ориентированный - пятый курс обучения в вузе - направлен
на интеграцию теоретических знаний и практических навыков по
компьютерному моделированию профессионально ориентированных задач.
Обеспечивающий (операционный) компонент определяется содержанием деятельности преподавателей и включает три ряда параметров, характеризующих:
психолого-педагогическую и методическую подготовку
преподавателей;
знания, умения и навыки работы студентов в условиях новой информационной технологии и определяющие уровень их информационной культуры;
знания, умения и навыки студентов в области компьютерного моделирования математических задач.
Личный вклад автора в моделирование теоретической и реализацию экспериментальной части исследования заключается в том, что:
сформирована теоретико-методологическая база исследования, опирающаяся на личностно-деятельностный, комплексный и системный подходы;
обоснована необходимость формирования системного стиля мышления студентов в процессе компьютерного моделирования
математических задач в течение всего периода профессиональной подготовки;
- экспериментальным путем доказана эффективность педагогических
условий и модели формирования системного стиля мышления студентов в
процессе компьютерного моделирования математических задач;
- разработан учебно-методический комплекс, предполагающий
использование компьютерного моделирования математических задач как
способа формирования системного стиля мышления в рамках реализации
двух программ.
Публикации. По теме исследования опубликовано 22 работы, включая 1 статью в научном журнале, утвержденном ВАК в Перечне ведущих рецензируемых журналов РФ, монографию (общим объемом - 26,84 п.л.).
Апробация и внедрение результатов исследования Результаты исследования нашли отражение в тезисах и научных статьях; в ходе выступлений с докладами и сообщениями на XII региональной научно-технической конференции «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону» (Ставрополь, 2008); Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы гуманитарных, технических и естественных наук» (Георгиевск, 2009); XXXVIII научно-технической конференции по итогам работы профессорско-преподавательского состава СевКавГТУ за 2008 г. (Ставрополь, 2009); XVII Международной научно-методической конференции «Педагогический менеджмент и прогрессивные технологии в образовании» (Пенза, 2009); II Международной научно-практической конференции «Личностный ресурс субъекта труда в изменяющейся России» (Кисловодск, 2009); III международной научной конференции «Актуальные проблемы современного научного знания» (Пятигорск, 2010); XXXIX научно-технической конференции по итогам работы профессорско-преподавательского состава СевКавГТУ за 2009 г. (Ставрополь, 2010); XIII региональной научно-технической конференции «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону» (Ставрополь, 2009); XX Международной научно-методической конференции «Педагогический менеджмент и прогрессивные технологии в образовании» (Пенза, 2010).
Материалы диссертационного исследования внедрены в учебный процесс ГОУ ВПО «Невинномысский государственный гуманитарно-технический институт» и ГОУ ВПО «Северо-Кавказский государственный технический университет».
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, двух глав, шести параграфов, заключения, списка литературы из 168 источников и 3 приложений. Общий объем диссертации составил 197 страниц, в них включены 13 рисунков и 16 таблиц.
