Введение к работе
Актуальность исследования.
Ускоренная информатизация российского общества в совокупности с глобализацией мировых процессов, несомненно, оказывает влияние на все сферы жизнедеятельности социума, — работа, развитие, общение, взаимодействие с властными и гражданскими институтами и т. д., не оставляя в стороне и образовательную сферу.
Современное образование немыслимо без внедрения новых информационных и телекоммуникационных технологий. Дело в том, что повышения качества человеческого капитала — главного ресурса России — нельзя достичь без нового образования и, в частности, без овладения учащимися новыми технологиями, присущими информационному обществу (В. М. Филиппов).
Одной из успешно развивающихся новаций в организации учебного процесса является дистанционное обучение — качественно новый и прогрессивный вид получения знаний обучающимися посредством современных информационных и коммуникационных образовательных технологий на расстоянии от учебного заведения. Особенно эта форма обучения популярна в высших учебных заведениях с экономическим профилем, так как традиционные формы получения образования в сфере экономики во многом не удовлетворяют ускоряющемуся ритму жизни. Кроме этого, традиционное обучение предполагает отрыв обучаемого от основной деятельности, что не всегда возможно и оправданно.
Информационно-коммуникационные технологии в дистанционных формах обучения могут быть использованы в преподавании практически любых дисциплин (с определенными объективными ограничениями), но наиболее эффективным и результативным является их использование в преподавании математики для студентов высших учебных заведений экономического профиля. Это утверждение обосновывается следующими положениями:
во-первых, математика есть фундаментальная наука; в вузах экономического профиля она является одной из фундаментальных дисциплин; многие экономические законы сформулированы на языке математики, многие математические понятия имеют и экономический смысл;
во-вторых, математика наиболее адаптирована к использованию информационно-коммуникационных технологий в обучении, поскольку имеется специальное программное обеспечение — компьютерные математические системы (КМС).
Компьютерные математические системы, как средства дистанционного обучения, представляют собой специальные интегрированные программные продукты, обладающие средствами выполнения различных численных и аналитических математических расчетов, от простых арифметических вычислений, до решения уравнений с частными производными, решения задач оптимизации, проверки статистических гипотез, средствами конструирования экономико-математических моделей и другими необходимыми инструментами.
Среди наиболее популярных и наиболее используемых систем компьютерной математики (СКМ) универсального типа, используемых не только в экономических, но и инженерных, строительных и иных отраслях, можно выделить следующие: Mathematica, Maple, MatLab, MathCAD. Указанные СКМ позволяют оптимизировать процессы обучения студентов экономических вузов за счет экономии времени для анализа решаемых задач. СКМ, как совокупность теоретико-методических и программно-аппаратных средств, позволяют производить математические вычисления с высокой степенью точности и результативности. Одним из важнейших свойств СКМ является возможность символьных вычислений без программирования, на основе использования встроенных функций, с визуализацией процессов и данных, получаемых в ходе обработки.
Среди СКМ выделяются две — Mathematica и Maple, отличающиеся от прочих наличием развитого встроенного языка программирования, что многократно увеличивает возможности их применения и в научных исследованиях, и в образовании. Именно их мы называем компьютерными математическими системами.
Мы считаем, что наиболее оптимальным выбором для дистанционных форм обучения в высших учебных заведениях экономического профиля является КМС Mathematica:
во-первых, потому что данный продукт содержит все алгоритмы, изучаемые в курсе высшей математики не только экономических, но и технических вузов, а, следовательно, полнота охвата дидактических единиц и тем максимальная;
во-вторых, и это немаловажно в свете интеграции обучения и научных исследований между странами, в ЕС и США КМС Mathematica полностью включена в систему высшего образования;
в-третьих эта система получила сегодня очень широкое распространение не только как научное, но и как прикладное решение.
Использование в процессе обучения современных информационно-коммуникационных технологий является предметом глубоких научных исследований. Вопросы использования информационно-коммуникационных технологий в учебном процессе раскрываются в работах Н. В. Апатовой, В. П. Беспалько, Я. А. Ваграменко, Б. С. Гершунского, А. П. Ершова, В. А. Извозчикова, М. И. Лапчика, Е. И. Машбица, В. М. Монахова, И. В. Роберт, Н. Ф. Талызиной, А. Н. Алексеева, Т. В. Капустиной и др. В этих работах рассмотрены способы повышения эффективности обучения с использованием информационно-коммуникационных технологий, вопросы, связанные с классификацией педагогических программных средств и др. Однако основополагающими следует считать работы академика А. П. Ершова, в которых изложены принципы компьютеризации математического образования и обоснована таковая необходимость.
Кроме этого, выделяется самостоятельное направление исследований по созданию и внедрению в учебный процесс, в том числе с использованием дистанционных форм обучения, электронных образовательных ресурсов (ЭОР). А. В. Хорошилов, Д. Д. Аветисян, А. А. Тюлькин указывают, что «…стратегия информатизации образования в России, в том числе развитие услуг дистанционного образования, должно строиться на основе приоритета массового производство ЭОР. Прежде всего, необходимо скорректировать траекторию развития информатизации образования, уделив главное внимание созданию контента…». Под контентом, в соответствии с тематикой представленного диссертационного исследования, необходимо понимать методическую систему преподавания математики и модель использования информационно-коммуникационных технологий при дистанционном обучении в высших учебных заведениях экономического профиля.
Разработка новых методико-методологических подходов к организации обучения математическим дисциплинам в вузах экономического профиля необходима и актуальна, поскольку из 24 выделенных нами экономических дисциплин:
12 дисциплин (или 50%) имеют связь с математическим анализом и дифференциальными уравнениями;
22 дисциплины (или 91,7%) имеют связь с экономико-математическим моделированием;
21 дисциплина (или 87,5%) имеют связь с теорией вероятности и математической статистикой.
Таким образом, цели обучения математике студента любого экономического вуза заключаются в следующем:
обеспечение фундаментальной подготовки для прикладной деятельности;
формирование умений, навыков математического моделирования и анализа, необходимых в непосредственной работе экономиста.
Синергия положительных эффектов вышеуказанных целей формируется, в том числе, и за счет использования в дистанционном обучении информационно-коммуникационных технологий, в частности, компьютерных математических систем. КМС Mathematica обладает множеством встроенных функций, предназначенных для вычислений без программирования, и позволяет создавать учебные пособия, содержащие в себе комбинированные текстовые, динамические и статические графические объекты, аудио- и видеофрагменты, звук, анимацию. За счет этого достигается высокий уровень наглядности, а также информационной насыщенности процесса обучения. Это, в свою очередь, позволяет студентам экономического профиля за два года изучения курса математики усвоить элементы аналитической геометрии с линейной алгеброй, основы математического анализа, дифференциальное и интегральное исчисление, теорию вероятностей с элементами математической статистики, экономико-математические методы и модели. Наличие языка программирования Mathematica позволяет не только исследовать математические проблемы, но и, что не менее важно применительно к образованию, готовить педагогические программные продукты с элементами автоматического контроля знаний и разветвленных обучающих программ.
Однако имеются определенные сложности в обучении математике при дистанционном образовании. Это связано и с особенностями теоретического материала, и с особенностями преподавания математических дисциплин. Теоретический материал по математическим дисциплинам изобилует формулами и выкладками, сложными для самостоятельного изучения и усвоения даже при наличии качественной учебно-эмпирической базы виде школьного курса алгебры и начал анализа, геометрии.
Объективные сложности восприятия и самостоятельного усвоения теоретического материала по математике определяют особенности ее преподавания. Здесь необходимы либо традиционные лекции преподавателя в аудитории, используемые в рамках очно-заочных форм обучения, либо мультимедийные интерактивные курсы лекций, которые можно транслировать дистанционно. В результате на первый план выходит качество учебно-методического обеспечения: пособий, учебников, материалов, которые позволяли бы студенту быстрее и эффективнее накапливать фундаментальные (математические) знания, необходимые в дальнейшем для изучения специальных экономических дисциплин.
Таким образом, существует научно-педагогическое противоречие между наличием информационных технологий, позволяющих поднять математическую подготовку на качественно новый уровень, и недостаточной разработанностью методических приемов дистанционной формы обучения математике с использованием информационных технологий в вузах экономического профиля.
Актуальность данного исследования определяется требованиями современного социально-экономического развития и наличием следующих противоречий:
между потребностями в высококвалифицированных специалистах экономического профиля, умеющих грамотно использовать информационные технологии в профессиональной деятельности, и реально осуществляемой математической подготовкой;
между фактическими математическими знаниями студентов и требованиями общеэкономических и специальных дисциплин;
между возможностями дистанционного обучения математике в вузах экономического профиля в условиях использования информационных технологий (в частности, компьютерных математических систем) и отсутствием соответствующих разработок.
Проблема исследования состоит в разработке научно обоснованного подхода к реализации дистанционного обучения математическим дисциплинам для студентов экономических специальностей.
Объект исследования: процесс дистанционного обучения математике в вузах экономического профиля.
Предмет исследования: дистанционное обучение математике студентов-экономистов.
Цель исследования: теоретическое обоснование эффективности использования информационных технологий учебного назначения в процессе дистанционного обучения математике студентов экономической специальностей.
Гипотеза исследования. Эффективность использования информационно-коммуникационных технологий при дистанционном обучении математике в вузах экономического профиля достигается при выполнении следующих условий:
наличии и обеспечении положительной мотивации к обучению, познавательной активности студентов за счет применения информационно-коммуникационных технологий;
готовности и способности студентов к освоению новых знаний, умений и навыков по использованию информационных технологий в учебной и будущей профессиональной деятельности;
организации самостоятельной работы студентов с использованием электронных пособий, включающих в себя теоретический, практический, тестовый и контрольный материал, методические рекомендации для решения компьютерно-ориентированных задач;
обеспечении интерактивного взаимодействия в процессе обучения между студентами и преподавателями посредством информационно-коммуникационных технологий, а также использовании последних для самоорганизации и самоконтроля учебной деятельности.
Задачи исследования:
изучить и проанализировать современное состояние дистанционного обучения и выявить теоретические основания применения информационных и коммуникационных технологий в дистанционном обучении дисциплине «Математика» в вузах экономического профиля;
теоретически обосновать и модернизировать методическую систему дистанционного обучения дисциплине «Математика» в условиях использования информационно-коммуникационных технологий в вузах экономического профиля;
разработать модель использования информационных технологий при дистанционном обучении дисциплине «Математика» в вузах экономического профиля;
разработать электронное пособие по математическому программированию для самостоятельной работы студентов экономических специальностей;
разработать методику решения компьютерно-ориентированных задач в среде Mathematica;
провести экспериментальные исследование с целью проверки выдвинутой гипотезы.
Методологической основой исследования служат:
достижения и тенденции развития теории и методики преподавания математики (М. И. Башмаков, В. А. Гусев, Ю. М. Колягин, Г. И. Саранцев и др.);
исследования в области методологии дистанционного обучения (А. А. Андреев, А. А. Ахаян, А. М. Бершадский, Д. А. Богданова, А. Д. Иванников, В. П. Кашицин, И. Г. Кревский, М. В. Моисеева, А. Н. Тихонов, А. Ю. Уваров и др.);
учебники и учебно-методические пособия по математическому моделированию экономических процессов (К. В. Баландин, Н. А. Брызгалов, В. С. Шипачев, Н. Ш. Кремер, П. Е. Данко, И. В. Орлова, В. А. Половников, В. В. Красильников и др.);
исследования, посвященные методике преподавания математики с использованием новых информационных технологий (Н. В. Апатова, А. П. Ершов, Е. А. Мамонтова, Е. И. Машбиц, Е. Ю. Огурцова, И. В. Роберт, Н. Ф. Талызина и др.);
исследования, посвященные применению компьютерных математических систем (КМС) в обучении различным математическим дисциплинам (Е. А. Дахер, С. А. Дьяченко, Л. В. Жук, Т. В. Капустина, и др.).
Методы исследования:
теоретические — изучение и анализ работ в области психологии, педагогики, математики, теории и методики обучения математике, теории и методики профессионального образования; изучение Государственного образовательного стандарта по экономическим специальностям, других нормативных документов, учебных планов;
эмпирические — анкетирование, наблюдение, тестирование, индивидуальные и групповые беседы, изучение программ и учебно-методических комплексов по математическим дисциплинам;
методы математической статистики (анализ и обработка экспериментальных данных).
Основной базой опытно-экспериментальной работы являлись Бугульминский филиал Института экономики, управления и права (г. Казань), Елабужский государственный педагогический университет (ЕГПУ) и филиал Казанского национального исследовательского технического университета имени А.Н. Туполева в г.Бугульма
Основные этапы исследования.
На первом этапе (2005–2006 гг.) осуществлялся анализ психолого-педагогической и специальной литературы по организации и проведению дистанционного обучения, состоянию проблемы использования информационных технологий при дистанционном обучении математике в России и за ее пределами. В результате первого этапа были разработаны исходные гипотезы, цель, стратегия и задачи, подобран дидактический материал для констатирующего эксперимента.
На втором этапе (2006–2007 гг.) проведен сравнительный анализ использования КМС, разработаны теория и методика применения КМС в учебном процессе, проведена проверка эффективности данной методики, в ходе констатирующего этапа эксперимента, со студентами очного отделения.
На третьем этапе (2007–2008 учебный год) скорректированы отдельные компоненты методики применения КМС в учебном процессе, начат поисковый и констатирующий этапы эксперимента для проверки эффективности разработанной методики при обучении студентов заочного отделения и заочного отделения с применением дистанционных технологий.
На четвертом этапе (2008–2009 и 2009–2010 учебные годы) был проведен формирующий итоговый этап эксперимента и проделан анализ полученных результатов, написано и апробировано учебное пособие по курсу «Математическое программирование» и разработана методика решения задач математического программирования.
Достоверность и обоснованность результатов исследования обусловлена теоретической обоснованностью исходных положений, целостным подходом к решению поставленной проблемы, использованием методов исследования, адекватных поставленной цели, задачам и гипотезе исследования, проведением педагогического эксперимента, качественного и количественного анализа полученных данных с использованием методов математической статистики.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
-
разработана модель и методическая система использования информационно-коммуникационных технологий при дистанционном обучении дисциплине «Математика» в вузах экономического профиля;
-
КМС Mathematica рассмотрена как средство и основа для создания и использования новых информационно-коммуникационных технологий по дистанционной форме обучения в вузах экономического профиля;
-
разработан комплекс методических приемов решения задач раздела «Математическое программирование» в среде Mathematica в процессе обучения математике в вузах экономического профиля.
Теоретическая значимость исследования состоит в следующем:
исследована КМС Mathematica как средство современных информационно-коммуникационных технологий и среды для создания компьютерных учебных пособий (педагогических программных продуктов), предназначенных для организации обучения математическим дисциплинам в вузах экономического профиля с использованием дистанционных форм;
теоретически обоснована возможность и методика применения КМС Mathematica для решения задач раздела «Математическое программирование» в качестве эффективного средства обучения математике в вузах экономического профиля.
Практическая значимость исследования заключается в том, что методическое обеспечение по использованию КМС Mathematica в математической подготовке студентов-экономистов позволяет достичь следующих результатов:
-
повысить эффективность усвоения знаний студентами и углубить их представления об экономических и математических объектах и процессах путем внедрения в учебный процесс среды Mathematica;
-
развить профессиональные и творческие способности студентов, а также повышать их мотивацию к обучению;
-
активизировать самостоятельную работу студентов с информацией на основе применения КМС Mathematica;
-
использовать методический инструментарий формирования знаний, умений и навыков с помощью КМС Mathematica при дистанционном обучении.
Положения, выносимые на защиту:
-
Особенности построения процесса обучения математике студентов вузов экономического профиля при дистанционной форме обучения в условиях применения КМС Mathematica и иных средств современных информационно-коммуникационных технологий реализуют идеи деятельностного, содержательного и личностно-ориенти-рованного подходов.
-
Процесс проектирования содержательных модулей по дисциплине «Математика» должен происходить с учётом модели использования компьютерной математической системы в профессиональной подготовке экономиста;
-
Разработанная методическая система использования КМС Mathematica в учебном процессе позволяет сформировать готовность будущих специалистов к использованию математических пакетов в будущей профессиональной деятельности.
Апробация результатов диссертации. Результаты исследования обсуждались и получили одобрение:
на заседаниях кафедры математического анализа, алгебры и геометрии Елабужского государственного педагогического университета;
на общероссийской научно-практической конференции «Модернизация профессиональной подготовки молодежи в системе учреждений образования» (Казань, 2004 г.);
на всероссийской научно-практической конференции студентов и аспирантов «Интересы личности общества и государства: взаимодействие и взаимообусловленность» (Казань, 2006 г.);
на ежегодных международных научно-практических конференциях «Инфокоммуникационные технологии глобального информационного общества», г. Казань, сентябрь 2007 г., сентябрь 2008 г., сентябрь 2009 г.
на республиканском конкурсе научных работ студентов и аспирантов на соискание премии имени Н. И. Лобачевского (Казань, 2008 г.);
на всероссийской научно-практической конференции студентов и аспирантов «Государство, общество и политика: экономические, правовые и социально-психологические аспекты» (Казань, 2009 г.);
на всероссийской научно-практической конференции студентов и аспирантов «Казанские научные чтения студентов и аспирантов» (Казань, 2010 г.).
Результаты исследования отражены в 22 публикациях, в том числе в трех научных изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Структура диссертации определялась логикой исследования, поставленными задачами и включает в себя введение, две главы, заключение, список литературы, приложения. Содержание диссертации изложено на 180 страницах, включает 26 таблиц, 17 рисунков (схемы и диаграммы). Библиографический список содержит 174 наименования.
