Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Теоретические основы формирования профессиональной компетентности будущего инженера в техническом вузе в процессе обучения математике
1.1. Психологическая сущность профессиональной инженерной деятельности
1.2. Педагогические проблемы обучения будущего инженера в техническом вузе 29
1.3. Анализ методических исследований, посвященных проблеме совершенствования математической подготовки студентов технического вуза 49
1.4. Требования к методике обучения математике в техническом вузе, направленной на формирование профессиональной компетентности будущего инженера 59
ГЛАВА II. Методика формирования профессиональной компетентности будущего инженера в техническом вузе в процессе обучения математике 76
2.1. Содержательная конкретизация целей обучения математике, ориентированного на формирование профессиональной компетентности будущего инженера 79
2.2. Учебные задачи как средство достижения целей обучения математике, направленного на формирование профессиональной компетентности будущего инженера 93
2.3. Особенности организации процесса обучения математике в техническом вузе, направленного на формирование профессиональной компетентности будущего инженера 111
2.4. Описание и результаты педагогического эксперимента 139
Заключение 157
Библиографический список использованной литературы 159
Приложения 177
- Психологическая сущность профессиональной инженерной деятельности
- Педагогические проблемы обучения будущего инженера в техническом вузе
- Содержательная конкретизация целей обучения математике, ориентированного на формирование профессиональной компетентности будущего инженера
Введение к работе
Современный этап модернизации Российского образования выдвигает повышенные требования к качеству, профессиональной подготовки инженера. Основная цель профессионального образования - подготовка квалифицированного специалиста соответствующего уровня и профиля, конкурентноспособно-го на рынке труда, компетентного, ответственного, свободно владеющего своей профессией. Это требует новых, более эффективных путей организации учебно-воспитательного процесса в техническом вузе.
Сегодня центральным понятием в теории высшего профессионального образования становится понятие «профессиональная компетентность». В настоящее время учеными разных научных областей изучается комплекс проблем, связанных с понятием компетентности: компетентность как профессиональные суждения о содержании, причинах, следствиях, явлениях, процессах, событиях интеллектуальной деятельности специалиста (В.В. Бойко); зависимость профессиональной компетентности от интеллектуальных качеств личности (A.M. Новиков); отождествление профессиональной компетентности и инструментальной основы активности (А.В. Перовский и М.Г. Ярошевский); профессиональная компетентность как готовность к профессиональной деятельности (Г.А. Бокарева, Т.Р. Шишигина и др.); взаимосвязь компетентности и образованности (И.Ю. Тутник); роль компетентности в разрешении конфликтов (И.М. Кондаков) и др. Исследуются различные виды профессиональной компетентности: социально-психологическая (А. А. Бодалев, В.Н. Казанцев, А.Н. Сухов и д.р.); профессиональная (В.М. Атласова, А.К. Маркова, Т.И. Ша-мова и др.); профессиоанльно-педагогическая (Л.А. Краснова, Н.А. Морева и др.); социально-коммуникативная (И.И. Барахович, В.В. Охотникова, Н.Н. Сур-таева и др.); социально-культурная (Л.Д. Литвинова и др.); общекультурная (Н.Ю. Конасова, И.Ю. Тутник и др.); конфликтная (Б.И. Хасан и др.); социо-культуроведческая (Бондаренко О.А. и др.); управленческая (А.И. Жилина); этнокультурная, этнографическая (Н.Г. Арзамасцева); интеллектуальная компе-
тентность (М.А. Холодная); индивидуальная компетентность (СМ. Климов); структурные компоненты профессиональной компетентности (Г.А. Бокарева, Е.Е. Волкова, А.К. Маркова, СЕ. Моторная, Т.Р. Шишигина и др.).
Компетентность будущего инженера складывается в процессе его профессиональной деятельности, приобретения опыта. Однако развитие таких качеств, которые носят надпрофессиональный и общепрофессиональный характер, возможно еще в процессе обучения, причем средствами не только специальных, но и всех учебных дисциплин, и, особенно, естественнонаучных. Математика в техническом вузе является методологической основой всего естественнонаучного знания и поэтому может играть существенную роль в этом процессе.
Проблема математической подготовки будущих инженеров рассматривалась многими исследователями. Основными направлениями ее совершенствования являются: 1) совершенствование содержания курса высшей математики в техническом вузе (Л.Д. Кудрявцев, В.Л. Куровский и др.); 2) повышение уровня подготовки абитуриентов (Л.Д. Кудрявцев, Е.Е. Волкова и др.); 3) профессиональная направленность обучения математике через: а) содержательный компонент (прикладные задачи межпредметного характера, математическое моделирование); б) методический компонент (проблемное, контексное обучение, самостоятельная'исследовательская деятельность, сочетание коллективных и индивидуальных форм обучения); в) мотивационно-психологический компонент (Е.А. Василевская, Р.П. Исаева, О.Г. Ларионова, Н.В. Чхеидзе и др.); 4) решение прикладных задач, в системе не только практических, но и лабораторных работ (Р.П. Исаева и др.); 5) подготовка к изучению специальных дисциплин средствами математики, т.е. изучение необходимой математической базы (СН. Мухина и др.); 6) компьютеризация обучения математике (М.П. Лапчик, З.В. Семенова, Е.В. Клименко и др.).
В то же время в этих исследованиях недостаточно представлено такое направление совершенствования математической подготовки будущего инженера, как выявление возможностей формирования компонентов его профессиональ-
ной компетентности - видов профессиональной деятельности, профессионально значимых качеств личности специалиста.
Таким образом, в ходе проведенного анализа выявлено противоречие между социальным заказом общества, сформулированным в концепции модернизации российского образования в виде положения о необходимости формирования профессиональной компетентности будущего специалиста средствами всех учебных дисциплин, и ограниченностью реально существующей системы математической подготовки будущего инженера в техническом вузе традиционными подходами к ее совершенствованию.
Проблема исследования состоит в разрешении указанного противоречия и теоретическом обосновании возможности и целесообразности формирования профессиональной компетентности будущего инженера в процессе обучения математике в техническом вузе. Это обуславливает актуальность данного исследования, посвященного проектированию методики обучения математике будущего инженера в техническом вузе, направленной на формирование его профессиональной компетентности.
Объект исследования: математическая подготовка будущего инженера как часть его профессиональной подготовки в техническом вузе.
Предмет исследования: формирование профессиональной компетентности будущего инженера в техническом вузе в процессе обучения математике.
Цель исследования: проектирование научно обоснованного варианта методики обучения математике студент ов технического вуза, направленной на формирование профессиональной компетентности будущего инженера.
Гипотеза исследования заключается в следующем предположении:
если спроектировать и внедрить в учебный процесс методику обучения математике в техническом вузе, включающую:
цели обучения, развития и воспитания, полученные на основе их соотнесения с компонентами профессиональной компетентности будущего инженера;
учебные задачи, адекватные спроектированным целям обучения, развития, воспитания и обеспечивающие их достижение;
- методические приемы использования спроектированных учебных задач
в процессе обучения математике,
то это позволит повысить уровень сформированности компонентов профессиональной компетентности будущего инженера в процессе обучения математике в техническом вузе.'
Достижение цели исследования и проверка сформулированной гипотезы предполагает решение следующих конкретных задач:
на основе анализа педагогической и методической литературы выделить и систематизировать основные признаки, этапы, качества профессиональной деятельности инженера;
построить структурную схему понятия «профессиональная компетентность будущего инженера»;
соотнести компоненты профессиональной компетентности будущего инженера с целями обучения, развития и воспитания в процессе обучения математике в техническом вузе;
разработать учебные задачи, адекватные спроектированным целям обучения, развития и воспитания, и выделить методические приемы их использования в процессе обучения математике;
экспериментально проверить спроектированную методику обучения математике в техническом вузе.
Теоретико-методологической основой исследования служат:
идеи и принципы развития профессионального образования в России, сформулированные в концепции модернизации российского образования;
категория инженерной деятельности и концепция профессиональной компетентности специалиста (Т.В. Кудрявцев, Н.Д. Левитов, Б.Ф. Ломов, В.А. Моляко, A.M. Новиков и др.);
методические исследования проблем математической подготовки будущего инженера в техническом вузе (Е.А. Василевская, Л.Д. Кудрявцев, Л.В. Подкользина и др.).
- концепция деятельностного подхода к обучению математике (О.Б. Епишева, Г.И. Саранцев и др.)..
Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования:
- изучение и теоретический анализ педагогической и научно-
методической литературы по исследуемой проблеме;
наблюдение за учебной деятельностью студентов и процессом их подготовки к будущей профессиональной деятельности;
моделирование понятия «профессиональная компетентность будущего инженера»;
педагогический эксперимент, по проверке основных положений исследования и его статистическая обработка.
Хотя проблема совершенствования обучения математике в техническом вузе не является абсолютно новой, такой ее аспект, как целенаправленное формирование профессиональной компетентности будущего инженера в процессе обучения математике с помощью специально разработанных учебных задач в научных исследованиях не представлен. Поэтому научная новизна исследования заключается в том, что проблема совершенствования математической подготовки инженера в техническом вузе решается в нем на основе соотнесения ее целей с компонентами, профессиональной компетентности будущего инженера.
В результате проведенного исследования получены следующие научные результаты:
разработаны требования к методике обучения математике в техническом вузе, направленной на формирование профессиональной компетентности будущего инженера;
обоснованы и спроектированы на основе соотнесения с компонентами профессиональной компетентности будущего инженера цели обучения, развития и воспитания студентов в процессе обучения математике;
- разработаны адекватные спроектированным целям учебные задачи и выбраны методические приемы их использования в обучении математике студентов технического вуза.
Теоретическая значимость исследования состоит в том, что обоснованная и разработанная в нем методика обучения математике в техническом вузе позволяет придать ей направленность на решение основной задачи модернизации профессионального образования - формирование профессиональной компетентности будущего инженера в процессе обучения математике.
Практическая значимость исследования состоит в том, что внедрение полученного в нем методического обеспечения методики формирования профессиональной компетентности будущего инженера в практику обучения математике в техническом вузе позволяет повысить ее уровень в процессе обучения математике. Разработанные в исследовании теоретические положения, учебные материалы и методические рекомендации могут быть использованы в практической работе преподавателей высших и средних технических учебных заведений, а также в системе повышения их квалификации.
Достоверность полученных результатов и обоснованность выводов и рекомендаций, сформулированных в работе, обеспечиваются методологическим инструментарием исследования, адекватным его целям, предмету и задачам, совпадением выводов теоретического анализа проблемы исследования с результатами педагогического эксперимента и их статистической обработки.
Положения выносимые на защиту:
Формирование профессиональной компетентности будущего инженера в процессе обучения математике в техническом вузе возможно, если цели их обучения, развития и воспитания в процессе обучения математике соотнести с компонентами профессиональной компетентности будущего инженера.
Составляющими методики обучения математике в техническом вузе, направленной на формирование профессиональной компетентности будущего инженера, являются:
категории целей обучения, развития и воспитания, соотнесенные с компонентами профессиональной компетентности будущего инженера;
учебные задачи, адекватные спроектированным целям обучения, развития и воспитания;
методические приемы включения спроектированных учебных задач в использование проблемных, коллективных, групповых, наглядных методов, метода математического моделирования в процессе обучения математике.
Организация и этапы исследования. Исследование проводилось с 1997 г. по 2003 г. и включало несколько этапов.
На первом этапе (1997-1998 гг.) осуществлялись частичная диагностика готовности студентов технического вуза к будущей профессиональной деятельности; изучение и анализ психолого-педагогических и методических исследований проблемы формирования профессиональной компетентности бу-< - дущего инженера в процессе обучения математике в техническом вузе. Проведение констатирующего эксперимента позволило выявить основное противоречие, проблему, идею и цель исследования.
На втором этапе (1998-2000 гг.) осуществлялись изучение и анализ научно-методической литературы по проблеме исследования, разработка и теоретическое обоснование идеи исследования. Проведение поискового эксперимента позволило сформулировать гипотезу исследования и основные направления формирования профессиональной компетентности будущего инженера в процессе обучения математике в техническом вузе.
На третьем этапе (2000-2003 гг.) проведены обучающий и контрольный эксперименты, уточнены разработанные дидактические материалы, обобщены результаты исследования и сделаны выводы.
Апробация и внедрение результатов исследования. Основные теоретические положения и результаты диссертационного исследования докладывались автором и обсуждались на заседаниях кафедры алгебры, геометрии и методики преподавания математики (1997-1999 гг.) и кафедры методики преподавания математики и педагогической технологии (2000-2003 гг.) Тобольского
Государственного педагогического института им. Д.И. Менделеева, на региональных научно-методических конференциях и семинарах в Тобольске. Апробация осуществлялась посредством -публикаций в сборниках научных статей вузов г.г. Тобольска, Тюмени, С.-Петербурга. Имеется 12 публикаций по теме диссертационного исследования.
Экспериментальная проверка теоретических положений диссертации и их внедрение проводились в 1998-2003 гг. на базе Тобольского индустриального института Тюменского государственного нефтегазового университета.
Структура и содержание работы соответствуют логике научного исследования. Диссертация состоит из введения, двух глав, заключения, библиографического списка использованной литературы и шести приложений.
Психологическая сущность профессиональной инженерной деятельности
Определения понятия «инженерная деятельность» с выделением его основных признаков содержатся в исследованиях многих специалистов (табл. 1). Эта таблица получена на основе анализа исследований указВнимание многих исследователей (А. Г. Асмолов, В.Г. Горчакова, С.А. Дружилов, А.К. Маркова и др.) привлекал вопрос об исходных психологических предпосылках формирования и развития профессионализма (в том числе будущего инженера). В.Г. Горчакова [48] выявила следующие предпосылки: 1) сформированная мотивация достижений, основанная на опыте социально подкрепленных успехов; 2) развитый волевой компонент психики, обеспечивающий возможность преодолевать как собственные внутренние противоречия, так и социально обусловленные препятствия достижения целей; 3) стрессоустойчивостъ , 4) наличие самоактуализирующейся тенденции в структуре личности; 5) креативность как способность созидать в ситуации неопределенности и дефицита ресурсов.
Выделяют также внешние и внутренние условия формирования личности профессионала. К внутренним условиям относят: индивидуально-типологические свойства, темперамент, конституция, базовый интеллект, набор потенциальных задатков и склонностей (В.Г. Горчакова); наличие системных качеств, соответствующих возможности профессионального роста и развития, индивидуальная ресурсность человека, соответствие объекту управления, динамичность, то есть умение своевременно учитывать и предвосхищать изменения в сфере ответственности человека (А.К. Маркова). Внешние условия: наличие нетривиальной ситуации развития и контактов с яркими личностями как объектами подражания, оптимальное разнообразие стимулов социальной среды, возможность удовлетворения потребности в самоактуализации, самосовершенствовании и самоуважении, наличие препятствий, укрепляющих личность в процессе их преодоления, наличие жизненных трудностей как способов усиления творческой адаптации личности и активизации ее духовного потенциала, наличие фрустрирующих ситуаций как способов активизации личностного роста (В.Г. Горчакова); социально-экономические условия , самоуважение нации, ее ориентация на культуру достоинства, а не на культуру полезности, престиж образования в обществе, высокий социально-экономический уровень региона (А.Г. Асмолов, В.Г. Горчакова и др.).
Анализ исследований психологической сущности инженерной деятельности показывает, что она представляет собой сложное многоаспектное образование, имеющее следующие характеристики:
- признаки: творческая, инновационная деятельность, целью которой является технический прогресс; решение проектно-конструкторских, технических, инженерных задач (их.особенности: неопределенность области поиска, многовариантность решений, работа с чертежом); инженерные исследования, проектирование, конструирование; деятельность по регулированию и эксплуатации технических систем (производства).
- этапы: выявление потребности, цели деятельности (или получение готовой инженерной задачи), формулировка (конкретизация) задачи, анализ и уточнение условия задачи, поиск решения задачи, выбор оптимального варианта решения, реализация решения, эксперимент (лабораторные испытания, модель), выпуск проекта в производство.
- особенности психических процессов: формирование оперативной модели воспринимаемого объекта, пространственные представление и воображение, конструкторская фантазия, технические знания, синтез творческого, наглядно-образного технического мышления, трехкомпонентная структура технического мышления, оперативное мышление, оперативная память, практическая направленность технического мышления, принятие наиболее рационального решения в условиях неопределенности.
- профессиональные качества личности инженера: физиологические (здоровье, стрессоустойчивость, эмоционально-волевая готовность), психологические (внимание, восприятие, память, представление и воображение, техническое, оперативное мышление, способность принимать решения, творчество), со циальные (коммуникативные, отношение к работе и стиль деятельности, отношение к людям и к себе), нравственно-мотивационно-целевые (направленность личности, интерес, отношение к окружающему миру). в ней авторов путем выбора и систематизации имеющихся в них признаков инженерной деятельности.
Педагогические проблемы обучения будущего инженера в техническом вузе
Педагогический процесс в техническом вузе определяется, в первую очередь, требованиями, сформулированными в нормативных документах.
1) Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования инженера [44, 46] включает в себя его гуманитарную, естественнонаучную, инженерную, производственно-практическую составляющие. Для всех специальностей технического вуза «стандарт» определяет такие общие виды деятельности как научно-исследовательская, проектно-конструкторская, организационно-управленческая, эксплуатационная.
2) Профессиограмма - документ, регламентирующий технологию построения требований, предъявляемых профессией к личностным качествам, психологическим способностям, психолого-физиологическим возможностям человека [203]; описывает особенности данной профессиональной деятельности, необходимую специальную подготовку, режим труда и отдыха, санитарно-гигиенические условия, характерные психофизиологические состояния, объем и характер перерабатываемой информации, физическую и интеллектуальную тяжесть труда, используемое оборудование, алгоритмы и психологическую структуру выполняемых человеком действий. Профессиограмма позволяет оценить степень значимости различных психических свойств и качеств личности для эффективного выполнения данного вида деятельности; получить среднюю оценку значимости каждой психической функции в обеспечении отдельных рабочих операций и трудового процесса в целом, необходимую для ранжирования функций по степени их важности для изучаемой деятельности; сформулировать требования к профессионально важным качествам специалиста. В качестве примера (Приложение 1) приводится профессиограмма инженера по специальности «Автоматизация технологических процессов и производств», составленная Д.В. Чернилевским и O.K. Филатовым [203].
3) Модель специалиста - описание совокупности его качеств, обеспечивающих успешное выполнение задач, возникающих в производственной и гуманитарной деятельности, а также его самообучение и саморазвитие с учетом динамичности развития личности, организации и общества ([170, 179, 39]). Существуют различные подходы к определению структуры и содержания модели специалиста, которые представлены в таблице 5, полученной нами путем систематизации основных подходов к определению этого понятия.
В.В. Лихолетов и Б.В. Шмаков [ПО] отмечают, что модель специалиста схожа с шурупом или гвоздем. В странах со стабильной экономикой совокупность таких узких специалистов играет роль крепежа социально-экономических систем. При потере или смены работы узкий специалист ждет вакансии только по своей специальности. Однако время узких специалистов прошло. Усложняющийся мир требует от человека целостного подхода. Авторы предлагают заменить «гвоздевую» модель специалиста моделью профессионала, напоминающую корневую систему дерева, использовать термин «профессионал» или «интеллектуал», чтобы отличить широко образованных людей от «специалистов» (предметников).
Содержательная конкретизация целей обучения математике, ориентированного на формирование профессиональной компетентности будущего инженера
Первым этапом проектирования целей обучения является их формулирование в нормативных документах (программы и государственные образовательные стандарты высшего профессионального образования). Их анализ представлен ниже. В программах по математике для технического вуза [153] цели математического образования в техническом вузе формулируются следующим образом: 1) воспитание достаточно высокой математической культуры; 2) привитие навыков современных видов математического мышления; 3) использование математических методов и основ математического моделирования в практической деятельности. Математическая культура включает в себя ясное понимание необходимости математического образования, в том числе выработку представления о роли и месте математики в современной цивилизации и мировой культуре, умение логически мыслить, оперировать с абстрактными объектами и быть корректным в употреблении математических понятий и символов для выражения количественных и качественных отношений. Цели развития психологических качеств личности будущего инженера (например, внимания, восприятия, памяти, мыслительных операций, творчества, мировоззрения и др.), а также цели формирования профессионально важных социальных, нравственных качеств личности (например, трудолюбия, дисциплинированности, культуры общения, активности, ответственности за принимаемые решения и др.) в действующих программах не формулируются.
На рисунке 6 приведена схема обоснования выбора категорий целей обучения математике (на примере выбранной темы).
Вторым этапом проектирования целей обучения является конкретизация выбранных категорий целей для изучения той или иной темы курса. В таблицах 14, 15, 16 приведены примеры конкретизации учебных, развивающих и воспитательных целей изучения выбранной темы.
Третьим этапом проектирования целей обучения является их детализация для изучения конкретных тем на различных видах занятий.
Ниже приведены примеры детализации целей обучения.
Цели лекции по теме «Функция действительного переменного». Краткое содержание лекции: понятие функции действительного переменного, способы задания функции, сложная и взаимно-обратные функции, некоторые свойства функций (периодичность, монотонность, четность и нечетность, ограниченность).
1. Учебные цели: студент 1) знает определения понятий «функция», «ар гумент», «область определения функции», «область значения функции», «сложная функция», «взаимно обратные функции», основные способы задания функции, основные свойства функции (периодичность, монотонность, четность и нечетность, ограниченность); 2) понимает изучаемый материал - приводит примеры процессов и .явлений реальной действительности, моделируемых раз личными видами функций и их свойствами, переходит от одного способа зада ния функции к другому; 3) умеет находить функциональные зависимости меж ду величинами и выражать эти зависимости различными способами (таблица, аналитическое выражение, график), читать графики различных функций.
2. Развивающие цели: студент 1) воспринимает и конспектирует материал, используя приемы организации внимания; 2) воссоздает из памяти изучаемые ранее понятия и свойства: функция, некоторые способы задания функции (графический, аналитический, табличный), некоторые свойства функций; 3) сравнивает способы задания функций, свойства различных функций, классифицирует функции по различным основаниям, понимает логическую структуру определений и теорем, символически записывает их (мышление); 4) задает вопросы и отвечает на вопросы (речь).
3. Воспитательные цели: студент 1) понимает значение функционального материала в будущей профессии и становлении его профессиональной компетентности, проявляет интерес к учебной и будущей профессиональной деятельности; 2) проявляет профессионально важные качества личности: органи зованность, старательность, дисциплинированность, наблюдательность, аккуратность.
