Содержание к диссертации
Введение
1. Теоретические основы применения компетентностно-ориентированного подхода для повышения уровня фундаментализации инженерного образования 15
1.1. Выявление тенденций образовательных потребностей в эпоху информационных технологий 15
1.2. Теоретико-методические аспекты фундаментальной естественнонаучной подготовки инженеров 32
1.3. Психолого-педагогические и социокультурные условия совершенствования фундаментальной подготовки инженеров 48
1.4. Эталонное моделирование в системе фундаментальной естественнонаучной подготовки инженерных кадров 69
Выводы к главе 1 81
2. Технология формирования базовых математических компетенций инженера-электрика 85
2.1. Методика выделения базовых математических компетенций для инженерных специальностей 85
2.2. Содержание и рефлексивная технология формирования базовых математических компетенций на основе таксономии познавательных целей по В.П. Беспалько 115
2.3. Содержание и рефлексивная технология формирования базовых математических компетенций на основе таксономии познавательных целей по Б. Блуму 129
2.4. Опытно-экспериментальная апробация технологии формирования базовых математических компетенций 137
Выводы кглаве2 149
Заключение 151
Библиографический список литературы 152
Приложения 167
- Выявление тенденций образовательных потребностей в эпоху информационных технологий
- Теоретико-методические аспекты фундаментальной естественнонаучной подготовки инженеров
- Методика выделения базовых математических компетенций для инженерных специальностей
Введение к работе
Потребность в высококвалифицированных специалистах велика во все времена. Не является исключением и современное производство, динамично меняющееся под воздействием технического прогресса. Высокие темпы развития технического обеспечения и, как следствие, быстрая смена ситуаций и обстоятельств, в которых протекает производство, требуют от сегодняшних инженеров принятия оптимальных решений, зачастую граничащих с процессом исследования. Даже обладая достаточными знаниями в рамках профессии, они, бывает, не готовы к решению трудных и неординарных производственных задач. Поэтому их подготовка требует существенного совершенствования, особенно в рамках дисциплин естественнонаучного цикла, позволяющих готовить специалиста с широким научным кругозором, способных адаптироваться к изменениям в технике и технологиях.
Анализ структуры трудоёмкости цикла естественнонаучных дисциплин в технических университетах показывает, что соотношение между естественнонаучной и специальной составляющими инженерного образования смещается в пользу специальной составляющей, хотя по имеющимся оценкам специальное образование устаревает каждые 8-10 лет, тогда как естественнонаучное призвано служить инженеру всю жизнь. В связи с этим одна из основных задач обучения в высшей школе - повышение качества профессиональной подготовки обучаемых - порождает необходимость усиления их естественнонаучной подготовки, вооружающей универсальными по своей сути знаниями и обеспечивающей возможностью непрерывного обучения и самообразования.
Проблема повышения качества российского образования в последние годы получает новый ракурс рассмотрения. Так, в «Концепции модернизации образования на период до 2010 года» она соотносится с изменением содержания образования (соответственно и его результата), которое для общего образования выступает как «новая система универсальных знаний, умений, навыков, а также опыт самостоятельной деятельности и личной ответственности обучающихся, то есть современные ключевые компетенции» [с. 10]. Компетентностный подход соответствует также принятой в большинстве развитых стран общей концепции образовательного стандарта и прямо связан с переходом (в конструировании содержания образования и систем контроля его качества) на систему компетенций.
Таким образом, в связи с наблюдаемым в последнее время смещением педагогической идеи развивающего обучения в сторону концепции формирования компетенций возрастает актуальность исследования дидактических возможностей компетентностно-ориенторованного обучения студентов технических вузов естественнонаучным дисциплинам.
Хотя по проблемам фундаментальной естественнонаучной подготовки будущих специалистов велись диссертационные исследования (Зейталов Ф.Г., 1989; Маркелов С.А., 1996; Каляева С.А., 1999; Кондратьев В.В., 2000; Пивнева СВ., 2000; Аданников А.А., 2001 и др.), которые имеют несомненную теоретическую и практическую значимость, ни в одном из них не рассматривается проблема качественной естественнонаучной подготовки на основе компетентностного подхода.
На настоящий момент можно отметить следующие недостатки в обучении студентов технических вузов естественнонаучным дисциплинам:
• уменьшение количества учебного времени, отведённого на изучение дисциплин естественнонаучного цикла, а также уменьшение доли практических занятий, в ходе которых главным образом и должны формироваться умения и навыки;
• несформированность навыков самостоятельной работы при увеличении доли внеаудиторной нагрузки;
• преимущественное применение традиционных технологий обучения из-за недостаточного финансирования и низкий уровень использования инновационных технологий обучения.
Одно из первых мест в перечне дисциплин естественнонаучного цикла в техническом вузе занимает математика. Изучение курса высшей математики формирует теоретическую базу для освоения общепрофессиональных и специальных дисциплин. Поэтому возрастают требования к качеству знаний и уровню подготовки обучаемых по данному предмету.
Однако математическая компонента инженерного образования подвержена тем же тенденциям, что и естественнонаучная компонента в целом. Анализ математической компоненты высшего профессионального образования за последние годы показывает, что объём курса математики в технических вузах уменьшился на 30%. При формировании новых образовательных программ в соответствии с новыми государственными стандартами вуз обязан выделить при очной форме обучения по математике не менее 50% часов трудоёмкости для аудиторных занятий со студентами, что не согласуется с рекомендациями научно-методического совета по математике Министерства образования РФ, рекомендующего нормативное выделение 66% часов для аудиторных занятий из общего числа часов, отводимых на курс высшей математики в технических университетах. Кроме того, уменьшение общего количества часов, отводимых на аудиторные занятия, с 36 до 27 часов в неделю, не отменяет регламентированной КЗОТом учебной нагрузки в 54 часа. То есть, при идентичности комплекса учебных дисциплин и требований к их усвоению доля внеаудиторной самостоятельной работы студента увеличена до 50%, тогда как навыкам самостоятельной работы студенты младших курсов ещё не обучены в достаточной мере.
Несмотря на то, что имеются исследования по проблеме повышения качества математической подготовки выпускников технических вузов в условиях сокращения отводимых на изучение курса часов, аргументирующих введение системы спецкурсов (Аданников А.А., 2001), курсовых работ по математике (Чернова Ю.К., 1992, Крылова С.А., 2000), усиление межпредметных связей в процессе преподавания (Тамер О.С., 1999, Калукова О.М., 2003), введение регионального компонента математического образования (Корощенко М.А., 1998, Гервальд И.В., 2002), нам видится решение этой проблемы в контексте компетентностно-ориентированного обучения.
Будущему специалисту необходимы не только прочные знания по дисциплинам естественнонаучного цикла, но и умения оперативно реагировать на запросы динамично меняющейся действительности. Исходя из этого, основная задача дидактики в настоящее время заключается не только в том, чтобы сообщать студентам определённый объём знаний и умений, но и наделять их способностью самостоятельно действовать при решении возникающей проблемы, используя имеющийся объём информации и приобретённые знания, что в соответствии с «Концепцией модернизации образования на период до 2010 года» можно считать компетенцией.
Понимание понятий «компетенция», «ключевая компетенция», «компетентность» имеют множество трактовок, и определений. В данном исследовании используется понятие компетенции как способности устанавливать связи между знанием и ситуацией и находить подходящую процедуру для решения проблемы. Ключевая компетенция понимается нами как определяющая, соответствующая наиболее широкому спектру специфики, то есть наиболее универсальная по своему характеру и степени применимости. Базовая компетенция - это способность устанавливать связи между знаниями по дисциплинам естественнонаучного цикла и возникшей ситуацией, а также находить алгоритм для решения смоделированной задачи. Специальная компетенция - формируется в процессе изучения специальных дисциплин. Профессиональная компетенция - соответствующая по своему характеру и степени применимости к данной специальности. Компетентность - это характеристика личности, означающая обладание совокупностью определённых компетенций.
Компетентностно-ориентированное обучение предполагает, что на смену «знаниевому» подходу в основу содержания образования будут положены «компетенции». Ориентация на освоение умений, способов деятельности и, тем более, обобщённых способов деятельности была ведущей в работах таких отечественных педагогов, как М. Н. Скаткин, И. Я. Лернер, В. В. Краевский, Г. П. Щедровицкий, В. В. Давыдов и их последователей. В этом русле были разработаны отдельные учебные технологии и учебные материалы. Однако данная ориентация не была определяющей, она практически не использовалась при построении типовых учебных программ, стандартов, оценочных процедур.
Совершенствование структуры и содержания подготовки специалистов на основе компетентностно-ориентированного подхода рассматривается в последние годы довольно интенсивно. Этой проблеме посвящен ряд диссертационных исследований, среди которых исследования по формированию специальных компетенций (О.А. Пановой «Формирование правовой компетентности педагогов современной школы» (2002 г.), С.С. Пиюковой «Формирование педагогической компетентности родителей приёмных семей» (2002), Н.В. Пыхиной «Педагогические условия формирования лингвистической компетенции на этапе начального иноязычного образования» (2002 г.), Р.Б. Дериглазовой «Формирование коммуникативной компетентности педагога-психолога» (2002 г.) и др.), по формированию ключевых компетенций (М.С. Берсеневой «Формирование социокультурной компетенции иностранных студентов-филологов на материале православно окрашенных текстов» (2001 г.), С.С. Бахтеевой «Формирование социальной компетентности специалиста в процессе обучения иностранному языку в вузе экономического профиля» (2001 г.), П.Э. Шендерей «Развитие исследовательской компетенции студентов технического вуза в системе спецкурсов по единой проблеме» (2002 г.) и др.), по формированию профессиональных компетенций (И. А. Михеева «Психолого-педагогические принципы формирования профессиональной компетентности студентов в работе с трудными подростками» (2000 г.), Н.А. Бессмертной «Организационно-педагогические условия развития профессиональной компетентности будущих логопедов сельских образовательных учреждений» (2001 г.) и др.), по проектированию компетентностно-ориетированных технологий (И.В. Гервальд «Проектирование и реализация компетентностно ориентированной технологии подготовки воспитателя в социально-педагогическом колледже» (2002 г.) и др.). Однако среди диссертационных исследований автором не найдено ни одного, посвященного формированию базовых компетенций.
Анализ проблем естественнонаучной подготовки студентов технических вузов позволил выявить ряд противоречий:
между большими достижениями психолого-педагогической науки и недостаточным их использованием в разработке методики обучения дисциплинам естественнонаучного цикла;
между возросшими требованиями к формированию навыков саморазвития будущих специалистов и неразработанностью проблемы поэтапного вывода обучаемых с репродуктивного уровня усвоения знаний на уровень формирования компетенций;
между глубокой теоретической подготовкой выпускников вузов и неумением использовать полученные знания в производственной деятельности.
Вышеизложенное в целом определило научную проблему настоящего исследования: каковы должны быть подходы к проектированию технологий обучения дисциплинам естественнонаучного цикла в техническом вузе, чтобы они удовлетворяли всем психолого-педагогическим нормам и могли обеспечить процесс формирования у студентов базовых компетенций в процессе изучения естественнонаучных дисциплин?
Недостаточная теоретическая разработанность сформулированной проблемы и её большая практическая значимость побудили нас избрать следующую тему диссертационного исследования: «Проектирование технологии компетентностно-ориентированного обучения дисциплинам естественнонаучного цикла студентов технических вузов (на примере математики)».
Цель исследования - повысить уровень естественнонаучной подготовки студентов технических вузов путём формирования у них в процессе обучения базовых компетенций.
Объект исследования - процесс математического образования инженера в техническом вузе.
Предмет исследования - технология формирования базовых математических компетенций у специалистов технического профиля.
Гипотеза исследования - естественнонаучная подготовка выпускников технических вузов может быть существенно повышена, если:
- в содержании курса естественнонаучной дисциплины выделить базовые компетенции, владение которыми позволяло бы будущему специалисту успешно решать широкий круг профессиональных задач;
- для выделения набора базовых компетенций использовать комплексную методику на основе интеграции экспертных методов, выявления структурно-логических связей учебных элементов модулей курса и др.;
- для управления формированием необходимого уровня компетенций применять метод самооценки в качестве механизма задействования потенциальных возможностей студента, а следовательно, и их саморазвития, а при проектировании технологии обучения активно использовать рефлексивные методики.
Задачи исследования:
1. Провести анализ отечественной и зарубежной научной, философской, психолого-педагогической и методической литературы и определить тенденции развития инженерного образования на современном этапе.
2. Определить сущность базовых компетенций и разработать алгоритм их выделения в содержании подготовки инженера.
3. Разработать модель формирования базовых математических компетенций и технологию её реализации в техническом вузе.
4. Разработать системную диагностику формирования базовых математических компетенций и провести опытно-экспериментальную апробацию компетентностно-ориентированной технологии математической подготовки специалистов технического профиля.
В процессе работы мы опирались на труды отечественных и зарубежных учёных по фундаментальным положениям проблем профессионального образования ( Ю.К. Бабанский, Г.В. Воробьев, И.Д. Зверев, М.Н. Скаткин и др.), по психологическим основам обновления содержания образования в современных социально-экономических условиях ( А.Г. Гаспаржак, С.А. Копылов и др.), по теории формирования мотивации ( Б.А. Ананьев, П.Я. Гальперин, В.И. Ковалёв, А. Маслоу и др.), по проектированию педагогических технологий в техническом вузе ( В.П. Беспалько, Ю.К. Чернова и др.), по компетентностно-ориентированному обучению ( В.В. Башев, Л.М. Долгова, Л.Г. Сёмушкина, Н. Г. Ярошенко и др.), анализ методологических положений которых позволил нам подойти к решению проблем настоящего исследования.
Теоретической и методологической основой исследования явились диалектико-материалистическая теория познания действительности; квалиметрический подход как применение многообразных приёмов и способов получения количественных оценок качества естественнонаучной подготовки студентов; теория мотивации; личностно-деятельностный подход как условие формирования и развития личности студента и его математической компетентности.
Методы исследования основаны на теоретическом и практическом подходах: на анализе научной, философской и психолого-педагогической литературы и диссертационных исследований; на анализе программной документации; на исследовании и обобщении массового педагогического опыта; на моделировании и проектировании; на педагогическом эксперименте, анкетировании, тестировании; на математической обработке экспериментальных данных.
Апробация и внедрение результатов исследования осуществлялась в процессе экспериментальной работы в Тольяттинском государственном университете, Тольяттинском индустриально-педагогическом колледже,
Самарском государственном профессионально-педагогическом колледже, Сызранском филиале Самарского государственного университета.
Основные положения и результаты исследования докладывались на межвузовских конференциях Тольяттиского политехнического института (2000, 2001, 2002 гг.); на пятой Международной конференции «Развитие через качество» (Москва - Тольятти, 2000 г.); на четвёртой Всероссийской конференции «Проектирование, обеспечение и контроль качества продукции и образовательных услуг» (Москва-Сызрань, 2001 г.); на Межрегиональной конференции «Проблемы профессионального образования молодёжи» (Саранск - Пенза - Тольятти, 2002 г.); на Всероссийской научно-практической конференции «Системы профессионального образования на основе регулируемого эволюционирования» (Челябинск, 2002 г.); на третьей Международной научно-практической конференции «Формирование профессиональной культуры специалистов XXI века в техническом университете» (Санкт-Петербург, 2003 г.).
Результаты проведённого исследования докладывались на заседаниях «Высшая математика и математическое моделирование» Тольяттинского государственного университета, где получили положительную оценку.
Опытно-экспериментальная база исследования.
Опытно-экспериментальной базой исследования явился Тольяттинский государственный университет.
Этапы исследования.
Исследование проводилось на протяжении четырёх лет, с 1999 по 2003 гг., в органически взаимосвязанных теоретическом и практическом аспектах, и осуществлялось в несколько этапов.
I этап (1999 -2000 гг.) - аналитико-проблемный: анализ философской, психологической, педагогической литературы по проблеме исследования, её теоретическое осмысление, конкретизация научных целей исследуемой проблемы, определение цели, предмета, объекта, задач и методики исследования, методов экспериментальной работы.
II этап (2000 - 2002 гг.) - теоретико-проектировачный: моделирование технологии обучения на основе компетентностно-ориентированного подхода при изучении курса математики студентами технического вуза и определение методики эксперимента.
III этап (2002 - 2003 гг.) - опытно-экспериментальный: посвящен реализации программы экспериментального исследования, разработке методических рекомендаций для использования полученных результатов в практике образовательного процесса, статистической и математической обработке экспериментальных данных и оформлению диссертации.
Научная новизна исследования заключается в том, что впервые:
• для повышения качества фундаментальной естественнонаучной подготовки специалиста использован компетентностно-ориентированный подход, в основу которого положено формирование базовых компетенций как способности устанавливать связь между знаниями естественнонаучных дисциплин и ситуациями их применения в учебной деятельности для разрешения квазипрофессиональных задач;
• разработана комплексная методика выделения базовых компетенций на основе интеграции экспертных технологий и использования структурно-логических схем, графов и др.;
• спроектирована рефлексивная технология формирования базовых компетенций по высшей математике для инженерных специальностей электротехнического профиля;
• определена система критериев сформированности базовых компетенций и их педагогический мониторинг (для первого курса - на основе таксономии познавательных целей по В.П. Беспалько, на втором курсе - на основе таксономии познавательных целей по Б. Блуму).
Теоретическая значимость исследования заключается в том, что в работе уточняется обосновано понятие базовой компетенции как способности студента устанавливать связи между знаниями по естественнонаучным дисциплинам и возникшей ситуацией и находить алгоритм для решения смоделированной задачи. Созданные методика выявления и технология формирования базовых компетенций вносят существенный вклад в разработку концепции компетентностно-ориентированного обучения как нового направления в педагогике.
Практическая значимость исследования состоит в том, что разработанные методика выделения базовых компетенций и технология их формирования применимы при проектировании содержания не только курса высшей математики в технических вузах, но и для других естественнонаучных дисциплин, а также при обучении студентов в учебных заведениях любого типа и направленности. Методические указания определения базовых компетенций могут быть использованы на факультетах повышения квалификации работников профессионального образования.
Достоверность полученных результатов обеспечивается методологической обоснованностью теоретических положений, логической структурой построения исследования, применением статистических методов анализа и обработки экспериментальных данных, сопоставлением результатов исследования с массовым педагогическим опытом.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Комплексная методика выделения базовых математических компетенций для подготовки специалистов технического профиля на основе интеграции экспертных технологий и использования структурно-логических схем, графов и единых программ математического образования специалиста по инженерным направлениям.
2. Модель формирования компетенций у студентов инженерного вуза, состоящая из пяти этапов: диагностики начального уровня математических знаний и мотивации у первокурсников; обучения студентов методикам учебной деятельности в университете, рефлексивным технологиям и самооценочной деятельности; формирования у студентов базовых математических компетенций на основе таксономии познавательных целей по В.П. Беспалько; формирования базовых математических компетенций на основе таксономии познавательных целей по Б, Блуму; проверки уровня математических компетенций у студентов в процессе изучения спецдисциплин и защиты дипломного проекта.
3. Рефлексивная технология формирования базовых математических компетенций у студентов электротехнического профиля на основе специальной методики определения уровня усвоения учебной информации и самооценочной деятельности, предполагающей отслеживание уровня сформированное™ компетенций, построение профилей компетенций (на первом курсе), заполнение матриц компетенций (на втором курсе) в дневниках саморефлексии,
4. Системная диагностика уровня сформированности базовых математических компетенций у учащихся технических вузов с помощью таксономии познавательных целей В, П, Беспалько и Б. Блума и непрерывного их отслеживания преподавателем в процессе педагогического мониторинга и рефлексивной самооценочной деятельности студента.
Структура диссертации обусловлена логикой и последовательностью задач исследования. Диссертация состоит из введения, двух глав, заключения, библиографического списка литературы из 158 наименований, 11 приложений, 13 рисунков, 32 таблиц. Общий объём работы составляет 252 страницы машинописного текста. Содержание диссертации отражено в 23 публикациях автора.
Выявление тенденций образовательных потребностей в эпоху информационных технологий
С выходом человечества на новый этап развития мир активно и стремительно меняется. Быстрота происходящих изменений охарактеризована известными американскими учёными Тоффлерами как подъём Третьей Волны [124]. Последовавшая за аграрной и индустриальной революциями, Третья Волна представляет собой революцию информационную, порождённую постиндустриальной цивилизацией. По высказыванию Р. Ф. Абдеева, на пороге XXI века «информация превратилась в глобальный, в принципе неистощимый ресурс человечества, вступившего в новую эпоху развития цивилизации -эпоху освоения этого информационного ресурса...» [1, с. 7]. Именно поэтому в последние десятилетия в ряде экономически развитых стран обозначилась тенденция роста такого явления, как функциональная неграмотность. Под термином «функциональная неграмотность» понимается состояние субъекта, имеющего образовательный сертификат, но не способного к эффективной деятельности в изменившихся условиях [5, с. 129].
В эпоху социально-экономичесих преобразований возникла невиданная прежде подвижность и изменчивость производства, «требующего постоянного изменения содержания, характера и направленности профессиональной деятельности. Осложнилось или сделалось практически невозможным эффективное исполнение своих обязанностей представителями целого ряда категорий работников - от рабочих до руководителей» [64, с. 3]. Такие глобальные изменения в общественной жизни неизбежно должны были повлечь за собой необходимость изменения в системе образования. Общество и образование - «это одна система и истинные масштабы этой системы нами пока ещё не осознаются сполна. Ясно одно: любые сколько-нибудь проблемы, с которыми сталкивается общество, социум, цивилизация в целом, неизбежно сказываются и на состоянии образования. Именно сфера образования способна и обязана находить свои специфические возможности решения назревающих социальных проблем, упреждать нежелательное развитие событий» - пишет Б. С. Гершунский [35, с. 13].
Образование стало играть роль условия развития цивилизации, и человечеством это осознано в полной мере. Техногенный тип культуры и ускоряющиеся изменения в различных социальных сферах на первых порах влекут за собой общественный прогресс, но наблюдающееся отставание образования его тормозит. Такое положение вещей приводит к серьёзным отрицательным последствиям в жизни людей, не обладающих фундаментальными знаниями, а потому не способными к постоянному пополнению научного багажа.
Насущная задача современности - обновление существующей системы образования - нашла своё выражение в национальной доктрине российского образования, в Послании Президента РФ парламенту, в обсуждении на заседании Правительства программы модернизации образования. Неслучайно, исходя из объективной реальности современного мира и перспектив его развития, многие государственные и политические деятели и учёные называют XXI век веком образования. Так, в итоговых документах Всесоюзного съезда работников народного образования (1988 г.) предложено заменить формулу «образование на всю жизнь» формулой «образование через всю жизнь».
Концепция образования на протяжении всей жизни приобретает ключевое значение. «Она является ответом на вызов, который бросает нам мир, в котором изменения происходят очень быстро» - пишет Жак Делор, председатель международной комиссии по образованию ЮНЕСКО [43, с. 8]. Необходимым становится образование, основанное не на простой передаче прошлых образцов деятельности, но совершенно новый тип социокультурного наследования, в котором главное - овладение ранее не существовавшими методами познания [92, с. 25].
Требования и веления современного общества в непрерывности образования не сводятся к непрерывному обучению и воспитанию. Суть его состоит в том, что образование, не ограниченное сроками обучения и стенами учебных заведений, приобретает черты жизнедеятельности или процесса развития личности в течение всей социально активной жизни, а сама жизнь человека приобретает черты непрерывного образовательного процесса. Осуществить же непрерывность процесса образования, на наш взгляд, возможно лишь при условии наличия фундаментальных знаний, обеспечивающих человека необходимой базой для понимания и преобразования различных видов информации.
Одной из причин изменения стратегии развития цивилизации явился кризис техногенной культуры. Многочисленные глобальные экологические проблемы, представляющие угрозу не только дальнейшему росту благосостояния, но даже самому существованию человечества, явственно дают понять, что в конце XX века закончилась история главенствования человека над природой, когда последняя рассматривалась в качестве неиссякаемой кладовой в полном распоряжении нерадивого хозяина. Возникла потребность в разумном взаимодействии человека с Природой, где Природа выступает как фундамент жизни, а не совокупность ресурсов, из которых можно черпать бесконечно, разве что иногда переходя к новым их видам [158, с. 10].
Теоретико-методические аспекты фундаментальной естественнонаучной подготовки инженеров
Образование как составная часть жизнедеятельности общества неразрывно связано с любыми изменениями, происходящими в социуме, и является своеобразным индикатором общественного развития того или иного государства. Поэтому рассматривать образование, и в первую очередь инженерное, необходимо сквозь призму социально-экономических и политико-правовых аспектов развития страны.
Прежде всего обратимся к происхождению слова «инженер». В русский язык оно было введено Феофаном Прокоповичем при Петре Великом. Его происхождение относят к латинскому «ingenium» - «остроумное изобретение» и по своей исходной сути означает творца новых жизненных благ и новых умений, новых орудий труда и нового оружия для охоты, новых приспособлений и сооружений, средств транспорта и способов развлечения. Иначе говоря, инженер - это творец новых товаров и услуг [101].
Для анализа различных тенденций развития инженерного образования остановимся подробнее на истории его развития. На заре письменной истории человечества образованные инженеры в силу своей профессиональной подготовки носили статус существ высшего порядка, обладающих сакральными знаниями небесной воли и божественного умения. Так, могучий кузнец и искусный оружейник Гефест-Вулкан обожествлялся в классической древности греками и латинянами. В титулатуру римских императоров со времён Юлия Цезаря входил термин «верховный понтифик» (в переводе с латыни «понтифик» - «мостостроитель»).
Для непосвященных процесс подготовки инженерной элиты выглядел как предельно закрытый, трепетно таинственный, полный священного ужаса, мистический ритуал. С одной стороны это защищало инженерное искусство от недоучек, профанов и волевых решений малограмотного политического руководства, с другой - приводило к кастовой замкнутости, отсутствию притока свежей крови. Культурными особенностями средневекового ремесла были: рецептурность, ритуальность (знание в форме секрета), авторитарность (ссылка на божественный или непререкаемый человеческий авторитет), устремлённость на автоматизм [38, с. 51].
Распад античного мира в Западной Европе прервал «связь веков» прежде всего в инженерном деле. Умение строить шоссированные дороги и мосты, крепостные сооружения и корабли, акведуки и виадуки пропало вместе с желанием сохранять всё это. Особняком стояла Византия, где сохранилась сильная государственность и поддерживалась инженерная культурность общества в рамках имперской политики государственного строительства.
В западной Европе неблагоприятные последствия распада Римской империи постепенно уходили в прошлое. Жизнь брала своё. Потребности общества в плодах высококвалифицированного труда в течение всего средневековья удовлетворялись ремесленниками, профессионально объединявшимися в цеховые организации. Цех формировался как корпорация свободных ремесленников, занимающихся одним и тем же ремеслом, когда ремесленное производство преимущественно перемещалось в города. Подготовка кадров при этом шла по веками отлаженной схеме: ученик -подмастерье - мастер с обязательным квалификационным экзаменом перед лицом цеховых старейшин.
Этот надёжный способ подготовки кадров дал Европе инженерные основания индустриальной революции, завершившей Средневековье и положившей начало Новому Времени. Цеховой путь технического прогресса предполагал тщательное освоение уже наработанного умения, высококачественное тиражирование хорошо апробированных образцов при медленном, но неуклонно нарастающем улучшении известного, и редких, но сильных качественных изменениях при изобретении новых приёмов и продуктов. Цехи, которые возникли в Европе в X - XI вв., строго регламентировали тип и качество используемого материала, качество и характер орудий производства, количество и качество зыпускаемых изделий, поведение его членов и т. д. и вели надзор за тем, чтобы эти предписания строго исполнялись. В то же время не каждый мог стать членом цеха. Даже условия вступления в цех были строго регламентированы: был необходим первый денежный взнос, предъявлялись определённые требования к происхождению и т. д. Срок ученичества был достаточно долгим, например, для ювелира он составлял около десяти лет. Таким образом, внутренний строй цеха - это постоянная регламентация, которая сопровождает каждого его члена с момента вступления в цех и кончая смертью.
В момент своего зарождения цехи были прогрессивны. Однако постепенно они стали тормозом в развитии технической деятельности и ремесленного производства. Боясь конкуренции, цехи были противниками всяких новшеств и изобретений. Цехи выдвинули запреты на пользование изобретениями и изделиями, полученными с их помощью, а также на рекламу и продажу товаров по более низким ценам, чем это было установлено их статутами, а изобретателей преследовали [38, с. 46].
Цеховой путь технического прогресса создал современную Европу, но его возможности оказались исчерпанными к началу Х1Х-го века. Цеховая организация промышленности пришла в противоречие с новыми потребностями производства, рассчитанного на широкий рынок. До этого времени инженерное дело не нуждалось в фундаментальной науке, в знании того сокровенного, что лежит в основе природы вещей. Не зная термодинамики, инженер изобретал, строил и применял паровую машину; не зная законов дифракции, он изготовлял микроскопы и телескопы; не зная гидродинамики, строил шлюзы и корабли; не зная органической химии, красил ткани; не зная механики Ньютона, создавал артиллерийские орудия и с успехом стрелял из них; без знания микроструктуры металлов варил чугун и лил сталь...
Однако два столетия назад стало ясно, что на поверхности вещей ничего ценного и неиспользуемого уже не осталось, очевидное исчерпано и нужно идти вглубь, постигать природу вещей и суть явлений, что откроет принципиально новые возможности для нахождения новых инженерных решений. Как пишет М. А. Гуковский, «техника доходит до состояния, в котором дальнейшее её продвижение оказывается невозможным без насыщения её наукой. Повсеместно начинает ощущаться потребность в создании новой технической теории, в кодификации технических знаний и в подведении под них некоего общего теоретического базиса» [41, с. 303]. В соответствии с этим именно два столетия насчитывает история современного инженерного образования.
Методика выделения базовых математических компетенций для инженерных специальностей
Выделение того или иного понятия или их группы в качестве компетенции требует применения процедуры оценивания и определения критериев оценки. Критерий - признак, на основании которого производится оценка, определение или классификация. Понятие «оценивание» не тождественно измерению, оно является более широким. Оценивание осуществляется на качественном и количественном уровнях. Когда уровень оценивания количественный, то говорят об измерении. Оценивание осуществляется четырьмя способами:
объективными, с помощью стандартизированных методик;
субъективными, когда в качестве оценивателя выступает профессионально подготовленный человек - эксперт;
субъективно-объективными, когда сочетается использование стандартизированных методик и средств с непосредственным оцениванием человеком;
экспертными, когда используются специальные процедуры, необходимые для получения коллективного мнения о свойствах того или иного объекта [134, с. 70].
Полученные результаты всегда имеют статистический характер и поэтому должны быть содержательно интерпретируемы.
Предлагаемая методика выявления перечня необходимых за весь период обучения в инженерном вузе компетенций опирается на анализ квалификационных требований к специалистам на основе логических связей учебных элементов модулей и «Единой программы математического образования инженеров» (по профилям), а также на экспертный опрос преподавателей.
Подробная схема выявления базовых компетенций состоит из трёх этапов: субъективно-объективного оценивания, экспертных технологий, интеграции всех подходов.
Для каждого модуля дисциплины выделяется определённое количество учебных элементов (УЭ), в качестве которых выступают основные понятия, виды, включающие в себя детализацию каждого понятия; действия, показывающие механизм функционирования предметного аппарата; приложения, описывающие практическую область законов и категорий изучаемого предмета, и т. п. Определяются связи, существующие между УЭ и их взаимозависимости. Составляется граф учебных элементов модуля, где выявленные связи представляются в виде дуг графа. Число связей учебных элементов с другими определяет их значимость для усвоения учебного материала.
Полученные данные о числе логических связей УЭ (элементы #/9(ЛМ-І) матрицы А) упорядочиваются (располагаются в возрастающем порядке), т. е. составляется вариационный ряд с объёмом выборки N - соответствующим количеству учебных элементов модуля.
Далее проводится группировка выборочных данных в пять групп (т. к. в основание группировки положен количественный признак - оценивание значимости учебного элемента по пятибалльной шкале). После определения числа групп необходимо определить интервалы группировки. Интервал — это значение варьирующего признака, лежащее в определённых границах. Каждый интервал имеет верхнюю и нижнюю границу. Нижней границей интервала называется наименьшее значение признака в интервале, а верхней границей -наибольшее значение признака в интервале. Если максимальное и минимальное значения сильно отличаются от смежных с ними значений вариантов в упорядоченном ряду значений группировочного признака, то для определения величины интервала следует использовать не максимальное или минимальное значения, а значения, несколько превышающее минимум, и несколько меньше, чем максимум.
Полученную по формуле (2) величину округляют и она будет являться шагом интервала.
Существуют следующие правила определения шага интервала:
Если величина интервала, рассчитанная по формуле (2), представляет собой величину, которая имеет один знак до запятой (например: 0,66; 1,585; 4,68), то в этом случае полученные значения целесообразно округлить до десятых и их использовать в качестве шага интервала. В приведённом выше примере это будут соответственно значения: 0,9; 1,6; 4,7.
Если рассчитанная величина интервала имеет две значащие цифры до запятой и несколько после запятой (например: 15,985), то это значение необходимо округлить до целого числа (до 16).
