Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Теоретические основы конструирования профильных компонентов курса математики для аграрных специальностей 16
1.1. Основные тенденции совершенствования математической подготовки студентов аграрных специальностей 16
1.2. Психолого-педагогические основы математической подготовки студентов аграрных специальностей 29
1.3. Конструирование профильных компонентов курса математики на основе линейно-концентрической модели 43
Выводы к главе 1 69
Глава 2. Методика конструирования профильных компонентов курса математики и их интеграция в дидактический комплекс 71
2.1. Конструирование рабочих программ курса математики для аграрных специальностей на основе линейно-концентрической модели 71
2.2. Методическое обоснование дидактического комплекса как средства интеграции профильных компонентов курса 76
2.3. Конструирование инновационных технологий обучения математике на основе линейно-концентрической модели 88
2.4. Применение сквозных дидактических моделей в проектировании учебных практических заданий 111
2.5. Организация, проведение и результаты педагогического эксперимента 117
Выводы к главе 2 147
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 148
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 150
ПРИЛОЖЕНИЯ 167
- Основные тенденции совершенствования математической подготовки студентов аграрных специальностей
- Психолого-педагогические основы математической подготовки студентов аграрных специальностей
- Конструирование рабочих программ курса математики для аграрных специальностей на основе линейно-концентрической модели
Введение к работе
Актуальность и постановка проблемы исследования. Развитие науки и техники, социальные процессы, стратегическая необходимость возрождения сельского хозяйства предъявляют новые требования к специалистам агропромышленного комплекса. Задача подготовки высококвалифицированных конкурентоспособных специалистов, обладающих способностью к самообразованию и самореализации, творческому подходу в решении проблем и т. д. должна решаться современными средствами дидактики высшего образования (СИ. Архангельский, А.А. Вербицкий, В.М. Вергасов, В.И. Загвязинский, В.И. Каган, И.А. Сыченков, Н.Ф. Талызина и др. [4, 35, 36, 80, 84, 168]).
Современные наукоемкие производства, в том числе аграрные, испытывают потребность в профессионалах, обладающих системой обширных фундаментальных знаний. Это особенно актуально при многоступенчатой (бакалавр-специалист-магистр) и многопрофильной системе высшего профессионального образования. Включение России в Болонский процесс создает предпосылки к унификации учебных курсов. Государственные образовательные стандарты профессионального образования предусматривают как углубленное обучение по специальности, так и общую фундаментальную подготовку. В этой связи курс математики приобретает для студентов аграрных вузов особое значение, поскольку является базовым, обеспечивающим методологическую основу знаний. Отметим, что основные современные принципы преподавания математики разработаны в 1980-90 гг. (Н.М. Бескин, Б.В. Гнеденко, Г.В. Дорофеев, А.Н. Колмогоров, Л.Д. Кудрявцев, СМ. Никольский, Г.И. Саранцев и др. [24,42,43, 76, 95, 107, 109,153]).
Однако для сложившейся практики обучения студентов аграрных специальностей характерны традиционные подходы к содержанию и процессу математической подготовки. Преобладает объяснительно-иллюстративный характер обучения, слабая связь с будущей профессиональной деятельностью, отсутствие активной самостоятельной работы в силу обучения по традиционным учебникам, слабая мотивация, отсутствие индивидуализации обучения.
4 Поэтому существующая система обучения математике студентов-аграриев требует модернизации и уточнения ее содержания, структуры. Эти требования влекут за собой новые подходы к проектированию содержания обучения, принципы и основы которого отражены в исследованиях В.В. Краевского, B.C. Леднева, И.Я. Лернера, М.Н. Скаткина и др. [71, 102, 103, 114, 115, 116, 117,160,161].
В подготовке современного специалиста основополагающую роль играют вопросы интеграции и дифференциации научного знания, перехода от дифференцированного овладения конкретными фактами к рассмотрению обобщающих научные знания инвариантных концепций и принципов, синтезу дисциплинарных и междисциплинарных знаний. Эти процессы проявляются в необходимости совмещать планирование содержания обучения с его ориентацией на конечные результаты, на многофункциональную деятельность специалистов, что затруднительно при узкой направленности обучения на решение конкретных предметных задач. В связи с этим в обучении математике важно решение различных аспектов проблемы дифференциации, как уровне-вой, так и профильной (В.А. Гусев, Г.В. Дорофеев, Ю.М. Колягин, И.Э. Унт и др. [65,76,97,98, 178]).
Вопросы профессиональной направленности обучения математике рассмотрены во многих диссертационных исследованиях (Е.А. Василевская, Л.А.Дитяткина, Л.Н. Журбенко, И.Г. Михайлова, СВ. Плотникова, О.С. Та-мер, В.Г. Тихомиров [34, 72, 79, 128, 129, 143, 170, 175]). Изучались эти проблемы и при обучении специалистов аграрного профиля (СВ. Гостев, Ю.ВЛудовкина, И.В. Сечкина, Т.Н. Щеднова [46, 148, 157, 192]). Однако, совершенствование прикладной профильной математической подготовки студентов-аграриев требует дополнительных исследований, направленных на то, чтобы при сохранении системы фундаментального учебного курса, органически связать с ним вопросы из научных дисциплин, соответствующих профилю специализации. Необходимо использовать исследования по проблемам выделения инварианта или содержательного ядра в научных теориях
5 (А.И.Архипова, С.А. Баляева, СП. Грушевский, В.А. Далингер, А.А. Кузнецов, А.И. Маркушевич, Н.И. Резник, С.Д. Смирнов, Н.Ф.Талызина и др. [5, 8, 19, 63, 64, 69, 150, 164, 167, 168, 169]). В профессиональном образовании проблемы выделения инварианта исследовались в работах С.Я. Батышева, М.И. Махмутова, А.А. Пинского, А.А. Шибанова [20, 21, 79].
При обучении специалистов одним из главных, самостоятельных предметов усвоения становятся системы специфических и логических приемов мыслительной деятельности. Следовательно, в процессе обучения особую роль приобретают инновационные задачные методики и технологии добывания и освоения знаний. Доминирующую роль играют общие научные идеи, возрастает роль эмоционального фактора в обучении, которое становится не только доступным, но и интересным. В связи с этим важное значение приобретают инновационные технологии обучения в виде практических заданий новых форм. Разработками инновационных технологий обучения для курса физики занималась А. И. Архипова [5, 6, 7]. Возможности их переноса на курс математики обоснованы в работах С. П. Грушевского [8, 9, 174].
Кроме того, в учебном курсе большое значение имеет решение задачи мотивации обучения, активизации учебно-познавательной деятельности студентов, усиление самостоятельной работы студентов (Б.В. Гнеденко, А.Н.Колмогоров, Ю.М. Колягин, Л.Д. Кудрявцев и др. [42, 43, 96, 107, 109, 130]). При этом особую роль приобретает ориентация на концепцию личност-но-ориентированного обучения (Н.А. Алексеев, Е.В. Бондаревская, В.В. Сериков, И.С. Якиманская [28, 29, 180, 196, 197]). Отметим новые подходы к построению курса геометрии в этой концепции (В.В. Орлов [137]).
Одним из направлений повышения эффективности математической подготовки для аграрных специальностей является использование профессионально ориентированной учебной литературы. В используемых на протяжении десятилетий учебниках и учебных пособиях для высшей школы (Г. Н. Берман, Я.С. Бугров, И. М. Виноградов, В.П. Минорский, СМ. Никольский, Л. Д. Кудрявцев, Н. С Пискунов, В.М. Тихомиров и др.) [23, 31, 32,33, 37, 38, 70, 81,
92, 106, 108, 126, 134,141, 142, 152, 154, 155, 176, 177] основное место занимает классическое изложение курса математики, в то же время значительно меньше отводится внимания применению математических методов в различных сферах человеческой деятельности. В настоящее время появилось достаточное количество профессионально ориентированной учебной литературы [39, 55, 56, 94, 104, 112, 127], в том числе для сельскохозяйственных специальностей [17, 54, 57, 82, 91]. Однако, необходимо отметить, что во многих учебниках преобладает традиционный информационный компонент, предлагается готовая сумма знаний и отсутствуют формы ее активного освоения. Поэтому, наряду с традиционными учебниками важно использовать профессионально ориентированную учебно-методическую продукцию нового типа, в которой реализовы-вались принципы личностно-ориентированного обучения, содержались новые подходы к освоению учебной информации.
Изложенное выше свидетельствует о необходимости разработки путей и средств преодоления противоречий между:
объективно необходимой интеграцией изучаемых теорий в профессиональной подготовке специалистов аграрного профиля и противодействующей ей дифференциацией учебных дисциплин;
фундаментальной теоретической направленностью курса математики и необходимостью углубленного рассмотрения в учебных курсах профессионально значимых вопросов;
потребностью построения профильных компонентов курса математики в системе аграрного образования и отсутствием теоретически обоснованных способов их конструирования;
традиционными средствами обучения математике и потребностью в инновационном технологическом инструментарии, нацеленном на активное освоение математического содержания с профильными компонентами;
- необходимостью усиления познавательной деятельности студентов и
недостаточной разработанностью методов и средств формирования мотива-
ционной основы обучения.
7 Таким образом, актуальность исследования определяется:
потребностью аграрного образования в профессионально ориентированных моделях построения учебного курса математики;
недостаточной разработанностью в аграрном образовании проблемы межпредметной сопряженности курса высшей математики и специальных дисциплин;
- необходимостью создания методик конструирования и применения
профессионально ориентированных средств обучения для аграрного образо
вания;
отсутствием научно обоснованной системы дидактических средств обеспечения обучения математике, отражающих прикладную профессиональную направленность учебного курса;
возрастающим интересом к нетрадиционным формам обучения и контроля знаний студентов.
Проблема исследования состоит в том, что в содержании обучения специалистов аграрных специальностей недостаточно разработаны пути и средства оптимального сочетания инвариантной и вариативной профильной составляющих учебного курса математики, а в практике этого обучения недостаточно развит инновационный технологический инструментарий.
Развитие и взаимосвязь проблем, решение которых привело к конструированию дидактического инструментария профессионально ориентированного курса математики для аграрных специальностей, представлено в виде «дерева» проблем, которая отражена в схеме на рис. 1. Генезис проблем связан с требованиями построения профильных компонентов курса математики, которые вытекают из общих требований к подготовке специалистов, а также тенденций развития профессионального образования. Это порождает необходимость поиска моделей построения профильных компонентов курса математики. Решить эти проблемы позволяет линейно-концентрическая модель (см. приложение 1), существование и использование которой порождает целый ряд проблем.
8. Проблема отбора профильного содержания
17. Разработка
профильных
15. ЗДК
7. Принципы
построения
программ на
основе модели
24. Дидактический инструментарий профессионально ориентированного курса математики
18. Модельные задачи, (сквозные модели)
11. Разработка учебных программ
16. Разработка
профильных
10. Структурирование содержания темы
инновационных
14. Инновационные ТОМ
-К2>
9. Процедура редукции
13. Профилизированные дидактико-технологические модели
23. Методическое обоснование состава профессионально ориентированного дидактического комплекса (ЗДК и ТОМ)
(*) (ш)
22. Проблема методического обоснования ЗДК и набора ТОМ
20. Разработка
методик работы с
профильными
J-
21. Разработка методик работы с профильными ЗДК
6. Проблема построения учебных программ на основе модели
12. Проблема реализации программ, построенных на основе модели
19. Проблема разработки методического обеспечения
5. Линейно-концентрическая модель
4.Проблема создания модели конструирования профильных компонентов курса
3.Требования к конструированию профильных компонентов курса математики
1 .Требования к подготовке специалистов.
2. Тенденции развития профессионального образования
Рис. 1. Схема развития проблематики конструирования профильных компонентов курса математики для аграрных специальностей
Применение этой модели к построению профессионально ориентированных учебных программ (1-я ветвь), обуславливает возможность использования этой модели при конструировании средств реализации этих программ (2-я ветвь). Это в свою очередь порождает проблемы разработки методического обеспечения профилизированных дидактико-технологических моделей (3-я ветвь). Таким образом, формируется три проблемные группы, каждая из которых представлена серией подпроблем. В первой группе разрабатывается проблематика построения программ на основе модели. Ее нельзя разрешить, не решив проблему структурирования и проблему отбора профильного содержания. Здесь мы опираемся на процедуру редукции учебных тем, разработанную СП. Грушевским [60, 61]. Отобранное и структурированное в соответствии с предложенной процедурой содержание является базовой основой проектирования и других компонентов учебного курса.
Проблемы реализации программ, построенных на основе линейно-концентрической модели, переросли в проблему построения дидактико-технологических моделей. В этих моделях абстрагированы основные свойства и структура инновационных технологий обучения математике (ТОМ) и задач-ных дидактических конструкций (ЗДК) (см. приложение 1). В качестве их профильных составляющих могут использоваться модельные задачи. Созданы методики конструирования и применения профессионально ориентированных ЗДК и ТОМ. Дидактический комплекс, включающий учебные программы, ЗДК и инновационные ТОМ методически обосновывается для каждой темы посредством специальной схемы. При этом за основу берутся дидактические цели, специальные, предметные и обще-интеллектуальные умения обучаемых, которые необходимо сформировать. Интеграция всех трех проблемных ветвей приводит к генерации дидактического инструментария профессионально ориентированного курса математики. В настоящем исследовании мы продемонстрировали предложенный подход при формировании раздела «Дифференциальное исчисление функции одной переменной» для студентов сельскохозяйственных вузов по специальностям «Экология», «Агрономия», «Зоотехния».
Отметим, что проблематика построения учебной темы «Основы дифференциального исчисления» - одна из актуальных научно-методических проблем. Ее исследованию посвящены многочисленные исследования ученых-математиков и методистов, различные аспекты изучаются и в современных научных работах [68,146, 174, 176] и др.
Цель исследования: разработать процедуры и способы конструирования профильных компонентов учебного курса математики для аграрных специальностей и их практические варианты.
Объектом исследования является процесс обучения математике студентов аграрных специальностей.
Предметом исследования является теоретически обоснованная процедура конструирования профильных компонентов учебного курса математики для аграрных специальностей и их практических вариантов.
Гипотеза исследования состоит в предположении о том, что конструирование профильных компонентов учебного курса математики для аграрных специальностей на основе сочетания инвариантного ядра изучаемых теорий и вариативных профильных оболочек обеспечивает следующие свойства учебно-методических материалов:
возможность эффективного освоения базового математического содержания;
возможность эффективного сочетания традиционных дидактических средств с инновационными технологиями обучения математике, способствующее активизации познавательной деятельности студентов;
возможность формирования позитивной мотивационной основы обучения и повышения интереса студентов к профессии.
В соответствии с целью и гипотезой были сформулированы задачи исследования:
1) разработать профессионально ориентированную линейно-концентрическую модель построения курса математики, исследовать ее свойства и функции в конструировании профильных компонентов для студентов аг-
И рарных специальностей;
выявить способы структурирования математического содержания для его адекватного отражения в профессионально ориентированной модели учебного курса;
разработать методики конструирования и применения инновационных технологий обучения математике, традиционных видов заданий, созданных на основе линейно-концентрической модели;
обосновать процедуру подбора элементов дидактического комплекса по математике, отражающего прикладную профессиональную направленность учебного курса;
экспериментально проверить эффективность использования дидактического комплекса, разработанного на основе теоретической модели.
Теоретической и методологической основой исследования являются психолого-педагогические теории и концепции: педагогических систем (Н.В.Кузьмина), учебной деятельности (П.Я. Гальперин, Н.Ф. Талызина), содержания обучения (В.В. Краевский, И.Я.Лернер, М.Н. Скаткин), личностной ориентации образования (Н.А. Алексеев, В.В. Сериков, И.С. Якиманская), формирования мотивации (А.К. Маркова, Г.И. Щукина,), а также теории обучения математике в высшем профессиональном образовании (СИ. Архангельский, А.А. Вербицкий, С.Д. Смирнов), теории формирования математического мышления (Л.М: Фридман, Ю.М. Колягин, Н.А. Терешин).
Для достижения целей исследования, проверки гипотезы и решения поставленных задач были использованы следующие методы исследования: теоретический анализ проблемы на основе изучения психологической, педагогической литературы; системно-структурный анализ; методы абстрагирования и моделирования; педагогический эксперимент, включающий в себя внедрение средств обучения, построенных на основе предложенной модели, и проверку эффективности их использования; математические методы обработки результатов педагогических исследований, основанные на математической статистике; анализ и обобщение опыта экспериментальной работы.
База исследования: экологический, агрономический, зооинженерный, прикладной информатики факультеты Кубанского государственного аграрного университета (КГАУ), математический факультет Кубанского государственного университета (КубГУ).
Организация и этапы исследования.
2001-2002 гг. На подготовительном этапе изучались проблемы создания профильных компонентов курса математики для аграрных специальностей, уточнялись методологические основы, анализировалась научная литература по теме исследования. Создана линейно-концентрическая модель, по которой возможно построение курса математики и его компонентов, учитывая профессиональную направленность обучаемых. Разработаны профильные компоненты программ на основе этой модели.
2002-2003 гг. Этап конструирования на основе разработанной модели инновационных технологий обучения математике, разработка методик их применения. Из традиционных средств разработаны задачные дидактические конструкции, где идеи профилизации реализуются в системе учебных заданий виде сквозных моделей. Начато формирование дидактического комплекса заданий, многоступенчатый эксперимент и анализ промежуточных результатов.
2003-2005 гг. Корректирующий и заключительный этап исследования. Окончательно сформирована система профессионально ориентированного дидактического обеспечения. Завершена экспериментальная работа и проведен окончательный анализ полученных результатов.
Научная новизна исследования состоит в следующем:
теоретически обоснована линейно-концентрическая модель конструирования профессионально ориентированного курса математики в аграрном образовании и его компонентов, в которой структурные элементы инвариантного теоретического ядра отражаются в вариативных профильных оболочках, изменяющихся в соответствии с профилем специальности;
создан дидактический инструментарий для построения профильных компонентов курса математики в системе аграрного образования, включающий
13 теоретическое и методическое обоснование, комплекс инновационных локальных технологий обучения и индивидуальных заданий;
впервые поставлена и решена проблема применения локальных инновационных технологий обучения для построения вариативного профильного компонента курса математики в системе сельскохозяйственного образования;
впервые использованы в построении вариативного профильного компонента курса для студентов аграрных специальностей сквозные модели в виде учебных заданий аграрно-прикладной направленности.
Теоретическая значимость исследования состоит в том, что:
разработана и теоретически обоснована линейно-концентрическая модель конструирования профессионально ориентированного курса математики;
разработана процедура построения профильных компонентов курса математики для аграрных специальностей, созданных на основе линейно-концентрической модели;
выявлены принципы конструирования профессионально ориентированных учебных программ;
предложена процедура конструирования учебно-методического обеспечения профессионально ориентированного курса математики;
- разработаны методики построения профессионально ориентированных
практических заданий инновационных форм по математике, выполняющих
функции стимулирования активной познавательной деятельности обучаемых и
создания условий для личностно-ориентированного обучения (фасетные тесты,
задания с факторизацией знаний, алгоритмизированные упражнения и т. д.).
Практическая значимость исследования состоит в том, что:
предложенная модель может быть рекомендована к использованию при конструировании профессионально ориентированного курса математики и его компонентов в системе высшего и среднего специального аграрного образования, а также в профильных общеобразовательных школах;
разработан и внедрен в учебный процесс дидактический комплекс по математике для аграрных специальностей, состоящий из практических заданий
14 новых форм (математические задания в форме фасетных тестов, задания на многофакторную диагностику знаний, алгоритмизированные упражнения и т. д.); профессионально ориентированных традиционных практических заданий и методика его использования для изучения раздела «Дифференциальное исчисление функций одной переменной».
Достоверность и обоснованность результатов исследования обеспечивается использованием методов, адекватных предмету, целям и задачам работы, логике изучаемой дисциплины, репрезентативностью экспериментальных данных, использованием аппарата математической статистики и апробацией результатов в практике преподавания математики.
На защиту выносятся следующие модели и положения:
- линейно-концентрическая модель конструирования профессионально
ориентированного курса математики и его компонентов, суть которой состоит в
выделении системы основополагающих научных идей, законов, положений -
инвариантного содержательного ядра, и формирование на его основе вариатив
ных профильных оболочек, отражающих интерпретацию элементов ядра в со
ответствующих профилю аграрной специальности областях знаний;
конструирование профильных компонентов учебного курса математики для аграрных специальностей может эффективно осуществляться на основе предложенной линейно-концентрической модели;
вариативные элементы математической научной теории служат основой для построения профильных оболочек, интегрирующих содержание прикладных вопросов курса; теоретическое ядро и профильные оболочки выступают как структурные составляющие линейно-концентрической модели;
продуктивное освоение математического содержания, отраженного в линейно-концентрической модели, обеспечивается дидактическим комплексом, содержащим учебные программы, практические задания как инновационных форм (фасетные тесты, задания с факторным анализом знаний, задания на развитие общелогических умственных действий), так и традиционных форм (типовые расчеты, модельные задачи, индивидуальные задания);
- структурные элементы профессионально ориентированного дидактиче
ского комплекса соответствуют профилю аграрной специальности и образуют
профильные компоненты учебного курса.
Апробация и внедрение результатов исследования осуществлялась в форме научных докладов на научно-методических семинарах и конференциях по проблемам преподавания математике в вузе и школе:
- Герценовских чтениях (г. Санкт-Петербург, РГПУ им А.И. Герцена, 2003,
2004, 2005 гг.);
- международной научно-методической конференции «Проектирование
инновационных процессов в социокультурной и образовательной сферах» (г.
Сочи, СГУТиКД, 2003г.);
всероссийской научно-практической конференции «Проблемы и перспективы подготовки учителя в современных условиях» (г. Славянск-на-Кубани, СГПИ, 2003г.);
всероссийской научно-практической конференции «Методология и методика информатизации образования: концепции, программы, технологии» (г. Смоленск, СГПУ, 2004);
всероссийской научно-практической конференции «Опытно-экспериментальная работа в образовательных учреждениях: контекст модернизации образования» (г. Краснодар, КубГУ, 2004);
а также в процессе преподавания математики в Кубанском государственном аграрном университете, в процессе подготовки и чтения спецкурсов «Проектирование курса математики в профессиональном образовании» для студентов математического факультета Кубанского государственного университета и «Инновационные технологии в образовании» для учителей школ Краснодарского края.
Основные положения исследования отражены в 12 публикациях, в том числе, в научно-методическом пособии «Конструирование профильных компонентов курса математики с применением новых технологий обучения» [10].
Основные тенденции совершенствования математической подготовки студентов аграрных специальностей
На современном этапе развития науки происходит значительное проникновение математики в самые широкие сферы человеческой деятельности. Л.Д. Кудрявцев говорил «Математизация - это характерная черта современной науки и техники. Человечество ныне как никогда осознало, что знание, уж во всяком случае в области естественных наук, делается точным только тогда, когда для его описания удается использовать математическую модель (уже известную, либо специально созданную)» [107, с. 56]. Другие исследователи отмечали: «Математика распространяется как вширь, захватывая все новые и новые области знания, так и вглубь, интенсивно проникая в «затаенные уголки» наук, помогая решать даже те проблемы, которые прежде казались недоступными» [186, с. 69].
До недавнего времени ученые биологи и их смежники по дисциплинам сельскохозяйственного направления едва ли испытывали необходимость в математическом аппарате, отличающиеся от обычных статистических методов. Бурное развитие приложений самых различных математических средств к изучению многих типов биологических явлений привело к тому, что сейчас математические методы наряду с физическими и химическими являются мощным инструментом при решении чисто биологических проблем [55, стр 6]. Небывалый размах математизации научного знания во многом влияет на тенденции развития современного образования и отражается на работе учреждений профессионального образования, в том числе и аграрной направленности.
Среди других общих факторов общественно-политического, научно-технического порядка, непосредственно влияющих на профессиональное образование, выделяют следующие факторы: рост наукоемких производств; интенсивный рост объема научной и технической информации; быстрая смена технологий; выдвижение на первый план исследований, ведущихся на стыке различных наук; наличие мощных внешних средств мыслительной деятельности, приводящих к автоматизации не только физического, но и умственного труда [164, стр 33].
Что касается сельскохозяйственного производства, то в настоящее время происходит процесс интенсификации сельского хозяйства на основе широкого применения информационных технологий. Это обусловлено тем, что сельскохозяйственное производство функционирует в условиях усложняющейся структуры экономических связей и растущей озабоченности проблемой окружающей среды, прогрессирующего дефицита ресурсов. Итак, «одновременно протекающие процессы методического и технологического совершенствования образовали к настоящему моменту такую комбинацию, при которой научно-организованное изучение сельскохозяйственного производства и управление его ходом перестает быть достоянием «избранных» и превращается в рабочий инструмент биолога, экономиста, хозяйственника» [182, с. 17]. Это требует соответствующей подготовки специалиста агропромышленного комплекса.
Таким образом, формирующийся рынок труда диктует новые требования к качеству и уровню подготовки специалистов сельского хозяйства, что заставляет изменять наши представления о квалифицированном работнике -выпускнике учреждения профессионального образования. Конкурентоспособные, высококвалифицированные специалисты всех уровней должны обладать способностью к самообразованию, к творческой, неалгоритмизируе-мой деятельности, к переключению на смежные профессии. Должны владеть методами моделирования, прогнозирования, проектирования, а также методами исследований и испытаний. Для специалиста аграрного профиля особенно актуально владение методами технико-экономического анализа сельскохозяйственного производства с целью его рационализации, а также методами экологического обеспечения производства и инженерной защиты окружающей среды. Это потребует хорошей фундаментальной подготовки и способности быстро осваивать новые технологии, что недоступно, так называемым, узким специалистам [78].
Воспитать высококвалифицированных специалистов - задача учреждений профессионального образования. При этом особая роль принадлежит аграрным средне-специальным и высшим учебным заведениям, ведущим подготовку специалистов не только сельскохозяйственного профиля, но и инженерно-технических, экономических, экологических специальностей, специалистов в области менеджмента. Выпускники аграрных университетов должны уметь осуществлять техническое и экономическое управление процессами сельскохозяйственного производства, что не представляется возможным без их широкой, фундаментальной подготовки (в том числе и математической). Математическая составляющая обучения должна обеспечить специалиста методами точного анализа, согласно требованиям, предъявляемым к специалистам данных направлений. В современной научной литературе [79, с. 44; 107, 173, 177, 184] подчеркивается важная роль математики как науки в профессиональной подготовке специалиста (это же можно сказать и о специалисте-аграрии). Отметим следующие положения
1. Математика - универсальный язык науки, без базовых математических знаний невозможно осилить естественно-научные, общепрофессиональные, экономические знания.
2. Математика - мощное средство решения профессиональных задач. В пределах своей специальности выпускник должен уметь применять математические методы в исследовании, на его основе выработать практические рекомендации и т. д.
3. Математика - элемент общей культуры специалиста любой отрасли, ее изучение способствует повышению культуры мышления, формирует абстрактное, творческое мышление, воспитывает точность, логичность аргументации, развивает воображение, интуицию, т. е. в конечном счете формирует современное научное мышление.
Психолого-педагогические основы математической подготовки студентов аграрных специальностей
Для настоящего исследования важны педагогические и психологические аспекты математической подготовки в системе аграрного образования. Особую роль играет их проявление в содержании профессионально ориентированного обучения студентов сельскохозяйственных специальностей. Рассмотрим особенности конструирования курса математики в образовательных учреждениях сельскохозяйственного профиля.
В аграрном университете разработка программно-методического обеспечения, в которое входят условно объединенные по признаку сходства целей математического образования профили обучения, ведется по направлениям. Выделяют биологическое, экономическое, инженерное направления. Каждому направлению соответствуют свои требования к математическому образованию выпускников. В биологическое направление подготовки входят факультеты, где обучение ведется по специальностям «Экология», «Агрономия», «Зоотехния», «Ветеринарная медицина», «Агротехнология», и квалификации: агроном по специальностям «Защита растений», «Плодоовощеводство и виноградарство», «Селекция и генетика сельскохозяйственных культур» и др.
Обучение математике в аграрном университете характеризуется разной глубиной подачи материала. При этом на специальностях биологического профиля применяются часто описательные подходы. Количество часов по всем видам математических занятий (лекции, практические занятия, самостоятельная работа, индивидуальная работа и др.) ограничено. Ориентация студентов биологических и аграрных специальностей на дисциплины биолого-химического профиля, а также отсутствие вступительного экзамена по математике обуславливают их недостаточную математическую подготовку и слабую мотивацию. В связи с этим на освоение некоторых математических понятий, законов, фактов им требуется большее количество времени. На других направлениях стандартами очерчен более широкий диапазон изучаемых разделов математики и более глубокий уровень их освоения, согласно учебным планам выделено большее количество часов. Мы разделяем мнение ученых, исследовавших процесс обучения в аграрных вузах, которые отмечают, что обучение математике в аграрном университете характеризуется традиционным подходом к отбору содержания, недостаточной ориентированностью на будущую профессиональную деятельность студентов, фрагментарной связанностью теории с профессиональными задачами, отсутствием активной самостоятельной работы, слабой мотивацией обучения [46, 148, 157, 192].
Нехватка аудиторных часов обуславливает особую роль самостоятельной работы студентов аграрных специальностей при изучении математики. В программно-методическом обеспечении курса важное место занимают средства рациональной организации самостоятельной работы. Они представляемы задачными методиками обучения. Среди них эффективны индивидуальные задания, в которых отражены фундаментальные основы математики и примеры их применения на материале профессиональных дисциплин. В этом направлении в настоящей работе созданы профессионально направленные индивидуальные задания на основе модельных задач.
Тезис о том, что обучение студентов биологического направления должно быть профессионально направленным, не значит, что им должна преподаваться какая-то особая математика. Напротив, математика, как учебная дисциплина, должна сохранять свою научную целостность, внутреннюю логику. В структуре курса должен быть выделен инвариант, содержащий фундаментальные математические знания. Однако интерпретация теоретических положений должна способствовать профессиональному становлению специалиста. Необходимость этого подчеркивает тот факт, что изучая строгие математические понятия и законы, студент зачастую теряет их связь с явлениями окружающего мира и своей будущей профессиональной деятельности. Чтобы эти понятия и законы были глубоко осознанными, чтобы знания не были чрезмерно теоретизированными, необходимо при изучении материала дать студентам не просто определенную сумму знаний, познакомить их с формальными методами решения типовых задач, а, прежде всего, помочь им освоить принципы математического мышления, обеспечивающих возможности быстрого освоения новых приемов и методов решения прикладных задач, осознанного их применения к изучению реальных явлений, постижения и приложения всего (может быть и не изучавшегося специально в вузе) арсенала средств и методов современной математики.
Конструирование рабочих программ курса математики для аграрных специальностей на основе линейно-концентрической модели
Линейно-концентрическая модель является теоретической моделью построения, которая обеспечивает сохранение фундаментального ядра курса математики и в то же время, ориентацию на будущую профессиональную деятельность студентов. Для реализации этой модели при обучении студентов необходимы профессионально ориентированные учебные программы курса. Предложенный подход конструирования профильных компонентов курса на основе теоретического ядра и профильных оболочек, использован при построении учебной программы курса математики для студентов аграрных специальностей «Агрономия», «Экология», «Зоотехния».
Рассмотрим особенности конструирования учебных программ на основе линейно-концентрической модели. Поскольку изучение математики должно проводиться с преимущественным использованием поисковых и проблемных методов, то в программе предусмотрено логическое, историческое и экспериментальное обоснования понятий и принципов. Так как изучение математики имеет важное мировоззренческое значение, конкретными примерами иллюстрируются общие закономерности и их взаимосвязь, а также механизм получения новых знаний. Это способствует развитию как формальнологического, так и диалектического мышления студентов. Важно также демонстрировать эмпирический базис математической науки, её практические приложения, применение математики в технике измерения величин, в количественной диагностике результатов биологических экспериментов. Поэтому инвариантное теоретическое ядро программы дополняется соответствующими прикладными оболочками, включающими практические работы профессиональной направленности. В них предусмотрены элементы учебных и научных исследований, реализован дифференцированный подход.
Последовательность расположения учебных тем в программе отражает математический аппарат и опирается преимущественно на дедуктивные методы изложения теории. При этом студенты аграрных специальностей получают целостное представление о структуре завершённой математической теории, динамике её развития, статусе структурных элементов. Необходимо в программе заложить возможности интеграции математических положений и принципов с учебными курсами естественнонаучного цикла. Из изложенного можно сформулировать основные принципы, на которые опирается конструирование программы нового типа [10, 11, 90]:
1. Сохранение классического ядра учебного курса математики для профессионального образования.
2. Целостное циклическое построение курса на основе внутрипредмет-ных связей и преемственности со стандартом математического образования средней школы.
3. Интеграция математики с предметными областями профессионального образования как в прямом (от математики к профессиональным дисциплинам), так и обратном направлениях (от профессиональных курсов к курсу математики).
4. Гибкость и динамичность построения программы, допускающей вариативность содержания и структуры курса и его коррекции в соответствии с предметными областями профессионального образования.
5. Методическая сопряженность фундаментального теоретического ядра программы, основанного на едином стандарте, и прикладных оболочек, соответствующих профилям данных специальностей.
6. Согласование вопросов ядра и оболочек как в содержательном аспекте, так и в хронологическом, учитывающем время их изучения в различных дисциплинах.
7. Ориентация программ на применение в преподавании курса новых информационных и телекоммуникационных технологий, а также учебно-методической продукции нового поколения.
Внешняя структура программы представлена на рис. 5. Из рисунка видно, что программа состоит из двух основных составляющих: теоретического ядра и прикладных оболочек. Ядро содержит названия изучаемых тем и вопросов, т.е. классический фундамент математической науки, обеспечивающий её систематическое и последовательное изучение, не прерываемое рассмотрением частных и второстепенных вопросов. Изучение этого базисного компонента программы сопровождается профессионально ориентированными практическими заданиями. Параллельно вопросам теоретического ядра выстраиваются содержательно связанные с ними вопросы, образующие профильные прикладные оболочки.
