Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Теоретические основы осуществления прикладной направленности математической подготовки будущих инженеров
1 Прикладная направленность математической подготовки будущего инженера
2 Профессионально-ориентированные задачи в обучении математике
3 Моделирование в обучении математики 53
Выводы первой главы 78
Глава 2. Методические аспекты отбора и исследования профессионально-ориентированных задач в математическом образовании
1 Основные цели и содержание курса «Высшая математика» при подготовке горного инженера
2 Комплекс профессионально-ориентированных задач в обучении математике с использованием технологии наглядного моделирования
3 Математическое моделирование технических процессов с использованием компьютерных технологий Выводы второй главы 124
Глава 3. Организация опытно-экспериментальной работы 125
1 Методика проведения опытно-экспериментальной работы 125
2 Статистический анализ результатов педагогического эксперимента
Выводы третьей главы 142
Заключение 143
Литература 144
- Прикладная направленность математической подготовки будущего инженера
- Основные цели и содержание курса «Высшая математика» при подготовке горного инженера
- Методика проведения опытно-экспериментальной работы
Введение к работе
Потребности общества в математическом образовании сильно изменились за последние десятилетия. С одной стороны, искусственный интеллект, теория информации и другие области новейшего математического знания становятся все более доступными для массового исследователя, все более значимыми в практическом приложении, но практически они еще не представлены в математическом образовании студента. С другой стороны, именно эти новые знания дают мощный мотивационный заряд к изучению математических дисциплин. Математика выполняет важную роль как в развитии интеллекта, так и в формировании характера.
Современное производство требует от высшей школы подготовку специалистов нового поколения, способных адаптироваться к динамичному производству, легко переходящих от одного вида труда к другому, обладающих способностями, необходимыми для широкого круга профессий. В современных условиях выпускник вуза должен не только в совершенстве знать, правильно эксплуатировать вверенную ему технику, но и четко понимать принципы ее применения в различных условиях, обладать способностью к постоянному самообразованию, самосовершенствованию. Подготовка такого специалиста является целью высшего профессионального образования.
За последнее десятилетие достаточно много сделано для конкретизации целей образования: появились государственные стандарты высшего профессионального образования, указывающие, что должен знать и уметь специалист.
В государственных образовательных стандартах, предъявляемых к профессиональной подготовке выпускников инженерного института, указано, что осуществление профессиональной направленности математических и естественных дисциплин является основной целью математической подготовки инженера. Однако с конкретизацией целей образования (для чего учить?) почти ничего не изменилось в методике
4 организации учебного процесса (как учить?). Сохраняется противоречие между потребностью в изменении математической подготовки специалиста, исходя из государственных образовательных стандартов, и отсутствием комплексного подхода, направленного на осуществление прикладной направленности математической подготовки будущего инженера. Под комплексным подходом понимается сочетание на аудиторных и внеаудиторных занятиях по математике методов, форм и средств, связующим звеном которых является использование профессионально-ориентированных задач разного типа.
Нередко приходится сталкиваться с тем, что студент, имея в дипломе по математике оценку «отлично», т.е. формально владея достаточным запасом математических знаний, не может применить эти знания при изучении общетехнических и специальных дисциплин, в своей профессиональной деятельности. Об этом говорят наблюдения за ходом учебного процесса, а также результаты проведенного констатирующего эксперимента. Отмеченные недостатки обусловлены тем, что изучаемый в рамках курса высшей математики математический аппарат в недостаточной степени ориентирован на его дальнейшее применение.
Внедрение новых наукоемких технологий в разработку и функционирование нефтегазового комплекса значительно повышает требования в области фундаментальных наук, предъявляемые к выпускникам высших учебных заведений инженерного профиля. Они должны обладать глубокими профессиональными знаниями и умениями, владеть математическими методами и применять их в практической деятельности (и не только в стандартных ситуациях). Как учебная дисциплина математика обладает огромным гуманитарным и прикладным потенциалом, позволяющим не только своими методами и средствами выявлять существенные связи реальных явлений и процессов в производственной деятельности, но и развивать навыки будущих инженеров в математическом исследовании прикладных вопросов, умения строить и анализировать
5 математические модели инженерных задач, развивать интуицию и рефлексию в процессах прогнозирования и принятия решения в условиях неопределенности. Поэтому рассмотрение комплекса прикладных и профессионально ориентированных задач в курсе математики должно не только устанавливать связи со специальными дисциплинами и иллюстрировать эффективность математических методов, но и аккумулировать математические знания в единую целостность, соответствовать процессу формирования базовых характеристик личности будущего инженера. В этом, в частности, заключается основа для понимания единства математики, повышение качества освоения ее содержания будущими инженерами, развития мотивации и интереса к овладению будущей профессией, потребности в инженерно-ориентированных математических знаниях и методах.
Тем не менее, анализ состояния проблемы в практике обучения в техническом вузе показывает, что более 80% студентов воспринимают математику как чисто абстрактную дисциплину, не испытывают потребности в расширении и углублении математических знаний и не умеют использовать их при изучении специальных дисциплин, ориентированных на будущую профессию.
Наблюдения во время эксперимента и результаты анкетирования в начале первого года обучения будущих инженеров подтвердили тот факт, что студенты на этом этапе еще не убеждены в необходимости математических знаний в их будущей профессиональной деятельности. Поэтому обучение математике будущих инженеров может нести в себе большой профессиональный контекст: с одной стороны решением прикладных проблем средствами математики происходит интеграция математических знаний, предметная визуализация математических методов, с другой стороны, естественно-научные и специальные дисциплины реально взаимодействуют с математикой в процессе моделирования и поиска адекватного решения проблем.
Однако курс математики для инженерных специальностей вузов в действующих учебниках изложен традиционно, связь с будущей профессиональной деятельностью выпускников выражена неявно. Основополагающая цель интегративной направленности обучения математике — это формирование математического аспекта готовности выпускника инженерной специальности вуза к профессиональной деятельности на основе единства математических знаний. Специфика профессиональной подготовки специалистов инженерного профиля состоит не только в получении новых математических знаний, но и в воспитании потребности и готовности к применению математических методов в профессиональной деятельности. Следует научить студентов грамотно формулировать инженерную задачу, наглядно моделировать, интерпретировать результат ее решения на языке реальной ситуации, проверять соответствие полученных и опытных данных. Это возможно при условии актуализации связей между математическими объектами и методами различных разделов математики путем решения профессионально ориентированных задач.
Исследования проблем, касающихся интеграции математического образования, проводятся, главным образом, в рамках таких методико-математических направлений, как реализация внутри- и межпредметных связей (Н.Я. Виленкин, В.А. Гусев, В.А. Далингер, А.Л.Жохов, А.Н. Колмогоров, В.Л. Матросов, В.М. Монахов, А.Г.Мордкович, П.М. Эрдниев, и др.), разработка интегрированных курсов (А.И. Азевич, В.В.Афанасьев, В.Ф. Бутузов, Л.С. Капкаева, А.С. Симонов, Ю.М. Колягин, Г.Л. Луканкин, Т.С. Полякова, и др.), прикладная и профессиональная направленность (П.Т. Апанасов, С.С. Варданян, И.В. Егорченко, В.А.Кузнецова, В.М. Монахов, Ю.П. Поваренков, С.А.Розанова, Е.И. Смирнов, Н.А. Терешин, В.А.Тестов, В.Д. Шадриков, И.М. Шапиро и др.), укрупнение дидактических единиц (А.К. Артемов, С.А. Атрощенко, Г.И. Саранцев, П.М. Эрдниев, А.В. Ястребов и др.), преемственность в обучении математике (Ю.М. Колягин, М.Л. Сагателян, Л.Ю. Не-
8 направленности при изучении отдельных тем курса математики. Тем не менее, реализация профессиональной направленности по всему курсу высшей математики для важных направлений высшего технического образования (например, инженерная геология) разработана слабо. Это связано с недостаточной разработанностью соответствующих методик использования профессионально-ориентированных задач (ПОЗ) в обучении математике.
Педагогические и методические аспекты реализации прикладной направленности через использование задач с профессиональным содержанием нашли свое отражение в исследованиях В.А.Далингера, Ю.М.Колягина, Н.А.Лошкаревой, А.Д. Мышкиса, И.П.Натансона, В.А.Онищук, Г.И.Саранцева, С.И.Шварцбурда, В.В.Фирсова и др.
Для того чтобы способствовать развитию таких качеств мышления, как сравнение, обобщение, анализ, абстрагирование, которые лежат в основе технологии процесса наглядного моделирования технических процессов и явлений при обучении студентов инженерных специальностей математике необходимо формировать у студентов указанные виды учебной деятельности.
Анализ результатов исследований, посвященных данной проблематике, позволяет выявить ряд противоречий:
между необходимостью интеграции математических знаний с циклом профессиональных дисциплин и изолированное от этих дисциплин построение курса математики;
между необходимостью использования комплекса профессионально-ориентированных задач и отсутствием методик их применения;
между теоретическим и формальным характером изучаемых дисциплин и необходимостью практического применения знаний в профессиональной деятельности;
между необходимостью профессиональной направленности обучения математике и отсутствием комплексного подхода для ее осуществления;
между целостностью и системностью математического знания и формализованным и разрозненным его представлением в обучении математике студентов инженерных специальностей технических вузов;
студент в первую очередь сталкивается не с явлениями, которые он должен познавать, а с их устными или письменными представлениями, которые он и осваивает в изучении математики;
Все вышесказанное определяет актуальность тематики нашего исследования.
Задача разрешения указанных противоречий и позволила сформулировать проблему исследования: какова методика отбора и исследования профессионально-ориентированных задач в обучении математике студентов инженерных специальностей технических вузов на основе наглядного моделирования технических процессов и реальных явлений.
Цель исследования — разработать методику исследования профессионально-ориентированных задач в обучении математике будущего инженера на основе наглядного моделирования технических процессов и реальных явлений.
Объект исследования — математическая подготовка студентов инженерных специальностей технических вузов.
Предмет исследования — методика исследования профессионально-ориентированных задач в процессе математической подготовки будущего инженера на основе наглядного моделирования.
Гипотеза исследования: если систематически и целенаправленно использовать профессионально-ориентированные задачи в обучении математике на основе технологии наглядного моделирования технических процессов и реальных явлений в ходе ресурсного взаимодействия учебных дисциплин, то повысится мотивация к изучению математики на фоне
10 активизации профессиональных знаний и качество предметных знаний, умений и навыков у студентов инженерных специальностей технических вузов.
В соответствии с целью, предметом и гипотезой были поставлены следующие задачи исследования:
Выявить в ходе научно-педагогического анализа основные направления и степень разработанности проблемы профессиональной направленности математической подготовки будущих инженеров.
Уточнить содержание и роль понятия «профессионально-ориентированная задача» в математическом образовании студентов-инженеров; выявить возможности, функции, средства и условия наглядного моделирования профессионально ориентированных задач в обучении математике студентов инженерных специальностей технических вузов.
Разработать, теоретически обосновать и раскрыть методику исследования и наглядного моделирования ПОЗ на основе интеграции математических знаний и наглядного моделирования у студентов-инженеров технического вуза.
Разработать комплекс профессионально-ориентированных задач на основе выявления их функций и критериев в контексте наглядного моделирования технических процессов и реальных явлений и интеграции математических знаний.
Экспериментально проверить эффективность и результативность методики проектирования и исследования ПОЗ на основе наглядного моделирования технических процессов и реальных явлений в обучении математике студентов — будущих инженеров. Теоретико-методологическую основу исследования составляют работы,
посвященные
теории учебно-познавательной деятельности — Ю.К. Бабанский, В.П. Беспалько, В.В. Давыдов, В.И. Загвязинский, И.Я. Лернер, П.И. Пидкасистый и др.;
методологии и методики обучения математике — А.К. Артемов, В.В. Афанасьев, Г.Л. Луканкин, А.Г. Мордкович, A.M. Пышкало, Г.И. Саранцев, Е.И. Смирнов, Н.Ф. Талызина, А.В. Хуторской, А.В. Ястребов и др.;
теории деятелъностного подхода — П.Я. Гальперин, В.В. Давыдов, А.Н. Леонтьев, М.И. Рожков, С.Л. Рубинштейн, Н.Ф. Талызина и др.;
концепции и технологии наглядно-модельного обучения — Г.Ю. Буракова, Т.Н. Карпова, И.Н. Мурина, Е.И. Смирнов, В.Н. Осташков и др.;
теории и методики обучения в вузе — СИ. Архангельский, А.А. Вербицкий, В.А. Далингер, B.C. Леднев, Г.Л. Луканкин, А.Г. Мордкович, Е.И. Смирнов, В.А. Тестов, Д.В. Чернилевский, Л.В. Шкерина и др.;
теории учебных задач и творческих задач — В.В. Афанасьев, Б.П. Беспалько, В.А. Гусев, Ю.М. Колягин, И.Я. Лернер, ДБ. Эльконин, А.В. Ястребов и др.
Для решения поставленных задач были использованы, следующие методы педагогического исследования:
теоретические (анализ философской, психолого-педагогической, экономико-математической, научно-методической, найчно-технической литературы по проблеме исследования);
эмпирические (наблюдение за деятельностью студентов в учебном процессе; анализ самостоятельных, контрольных и творческих работ студентов; анкетирование; опрос преподавателей математики и дисциплин инженерного цикла);
общелогические (логико-дидактический анализ учебных пособий по математике и физике, сравнение и обобщение учебного материала по данному вопросу);
статистические (обработка результатов педагогического эксперимента, их количественный и качественный анализ).
База исследования. Исследование проводилось поэтапно на базе Тюменского государственного нефтегазового университета с 2001 по 2006 год.
В соответствии с выдвинутой целью, гипотезой и задачами, исследование проводилось в три этапа.
Этапы исследования:
На первом этапе (2001-2003 г.г.) накапливался эмпирический материал на основе обобщения практического опыта. Осуществлялись изучение и анализ психолого-педагогической, научно-методической литературы по проблеме исследования, определялись цель, объект, предмет, задачи, рабочая гипотеза исследования.
На втором этапе (2003-2004 г.г.) осуществлялась теоретическая разработка диссертационной проблемы; разработаны критерии отбора профессионально ориентированных задач и методика ресурсного взаимодействия математики и дисциплин инженерного цикла; проведен поисковый и констатирующий эксперимент, в ходе которого установлены уровни интеграции математических знаний; разработана и теоретически обоснована методика проектирования и исследования элементов интеграционной системы в процессе обучения математике, скорректирована методическая последовательность изучения выявленных дидактических элементов интеграционной линии курса математики и инженерных дисциплин.
На третьем этапе (2004-2006 г.г.) проведен формирующий эксперимент, проанализированы результаты опытно-экспериментального внедрения разработанного комплекса ПОЗ в обучении математике, сопоставлены полученные эмпирические данные по экспериментальным и контрольным группам, сделаны соответствующие выводы и анализ статистическими методами по результатам эксперимента, оформлялся текст диссертации.
13 Научная новизна исследования состоит в том, что
Определены особенности и характеристики компонентного состава наглядного моделирования ПОЗ в ходе исследования технических процессов и реальных явлений как средства интеграции математических знаний.
Выявлены критерии отбора и дидактические функции профессионально-ориентированных задач в обучении математике будущих инженеров.
Разработана и обоснована методика отбора и исследования профессионально-ориентированных задач в обучении математике студентов инженерных специальностей технических вузов с применением технологии наглядно-модельного обучения.
Выявлены этапы и характеристики математического аспекта готовности к ресурсному взаимодействию математики и специальных дисциплин в процессе исследования ПОЗ.
Теоретическая значимость работы заключается в следующем:
Уточнено содержание и роль понятия «профессионально-ориентированная задача» в математическом образовании студентов-инженеров; выявлены возможности, функции, средства и условия наглядного моделирования профессионально ориентированных задач в обучении математике студентов инженерных специальностей технических вузов.
Обоснована необходимость и возможность реализации комплекса профессионально ориентированных задач в математической подготовке студентов технического вуза инженерных специальностей.
Разработана и обоснована фреймовая модель интеграции математических знаний в ходе исследования ПОЗ; определены содержание, механизмы и структурные характеристики интеграции математических знаний на основе наглядного моделирования технических процессов и реальных явлений.
Раскрыты педагогические условия, обеспечивающие реализацию наглядного моделирования ПОЗ в ходе исследования технических процессов
14 и реальных явлений в обучении математике студентов инженерных специальностей технических вузов.
Практическая значимость результатов исследования состоит в том, что:
Разработанная методика отбора и исследования ПОЗ способна выполнять роль средства и механизма интеграции математических знаний при моделировании технических процессов и реальных явлений.
Разработаны и реализованы учебные материалы, содержащие профессионально-ориентированные задачи в обучении математике, особенностью которых является интеграция математических и специальных знаний.
Выделены организационные формы и методы учебно-познавательной деятельности студентов, позволяющие реализовать профессиональный контекст в процессе изучения курса «Высшая математика» в техническом вузе.
Результаты исследования могут быть использованы в практике работы преподавателей математики на инженерных специальностях технических вузов, в ходе профессиональной подготовки будущих инженеров.
Обоснованность и достоверность результатов исследования обеспечиваются многосторонним анализом проблемы, опорой на данные современных исследований по теории и методике обучения математике; опора на фундаментальные исследования психологов, педагогов, методистов-математиков; адекватностью методов исследования целям, предмету и задачам, поставленным в работе; проведенным педагогическим экспериментом и использованием адекватных математико-статистических методов обработки полученных в ходе эксперимента результатов.
Личный вклад заключается в разработке и обосновании методики отбора и исследования профессионально-ориентированных задач в обучении математике студентов инженерных специальностей технических вузов; определены особенности и характеристики компонентного состава наглядного
15 моделирования ПОЗ в ходе исследования технических процессов и реальных явлений как средства интеграции математических знаний.
Апробация и внедрение результатов исследования осуществлялось путем проведения практических и лекционных занятий по высшей математике в Тюменском государственном нефтегазовом университете (ТюмГНГУ) в период с 2001 по 2006 годы.
Основные теоретические положения и результаты диссертационного исследования докладывались автором и обсуждались: на заседаниях кафедр высшей математики ТюмГНГУ и математического анализа ЯГПУ им. К.Д. Ушинского, Региональной научно-методической конференции «Управление качеством образования» (г. Тюмень, 2003г.), Региональной научно-методической конференции «Фундаментализация профессионального образования в университетском комплексе» (г. Тюмень, 2004г.), Колмогоровских чтениях (г. Ярославль, 2004, 2005, 2006 гг.).
На защиту выносятся следующие положения:
1. Профессионально-инженерная направленность в математической
подготовке будущих инженеров:
фреймовые модели интеграции математических знаний в ходе исследования ПОЗ;
функции, средства и условия наглядного моделирования ПОЗ;
критерии отбора и дидактические функции ПОЗ в обучении математике.
2. Особенности и характеристики компонентного состава наглядного
моделирования ПОЗ в ходе исследования технических процессов и реальных
явлений как средства интеграции математических знаний и роста
профессиональной мотивации.
3. Комплекс профессионально-ориентированных задач, его критерии отбора и
дидактические функции, позволяющие использовать особенности наглядного
моделирования в обучении математике и формировании профессиональных
качеств у студентов инженерных специальностей технических вузов.
4. Методика исследования ПОЗ в обучении математике студентов инженерных специальностей технических вузов.
Структура диссертации определена логикой, последовательностью решения задач исследования и состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка из 168 наименований и двух приложений.
Прикладная направленность математической подготовки будущего инженера
В основу нынешней педагогики заложен процесс познания. Тексты учебника, учебных средств, тексты преподавателя и сама деятельность студента организуется так, чтобы запускать и поддерживать процесс познания. Однако противоречие заключается в том, что студент в первую очередь сталкивается не с явлениями, которые он должен познавать, а с устными или письменными текстами, которые, в первую очередь он просто должен понять.
Мировое общество находится на новом этапе своего развития, о чем свидетельствуют многочисленные публикации. Данный этап — этап построения постиндустриального, информационного общества, основной ценностью и ресурсом которого являются знания. Невероятное по темпам развитие средств обработки и передачи информации, их повсеместное внедрение во все сферы жизни общества — информатизация общества стала предпосылкой становления информационного общества. К одной из приоритетных направлений информатизации социальной сферы следует отнести проблему информатизации образования [150, С. 16].
Сегодня на пороге информационного общества идет активный поиск новой модели образования. В новой модели образования компьютеру и компьютерным технологиям отводится особая роль как средству свободного получения информации, ее обработки и хранения. Многие образовательные учреждения используют современные коммуникации для организации образовательного процесса. Во многих странах открываются виртуальные университеты [68, С. 95].
Проблеме профессиональной направленности посвещены работы СИ. Архангельского, В.П. Беспалько, А.А. Вербицкого, Т.А. Ильиной, М.И. Махмутова, Ю.П. Поваренкова, В.Д. Шадрикова, диссертации В.Е. Василевской, Е.Н. Трофимец, В.А. Шершневой, Г.И. Худяковой и др. Принцип профессиональной направленности обучения математике в педвузах исследован в работах Н.Я. Виленкина, В.М. Монахова, А.Г. Мордковича, Г.И. Саранцева, Е.И. Смирнова, Г.Г. Хамова, Л.В. Шкериной, А.В. Ястребова и др., а также в диссертациях В.В. Андреева, М.В., Бородиной, О.И. Мортынюк, А.Е. Мухина, Г.Ю. Бураковой и др.
Модель образования, характерная для индустриального общества, определяется исследователями как модель «разового образования» из-за присущих ей черт массовости, деиндивидуализации, ориентации на потребности «сегодняшнего» дня. В современных условиях такая модель эффективно не работает. ВУЗ как социальный институт неспособен вооружить будущего специалиста таким набором знаний, которого хватило бы на все время его трудовой деятельности, поэтому и возникают различные центры обучения на фирмах, внутри предприятий, где идет переподготовка обычно профильных специалистов. Баляева С.А. в своем докторском исследовании отмечает, что традиционная система образования, сложившаяся к настоящему времени, была рассчитана на «знаниевую» форму подготовки специалистов, которая означала формальное и прагматическое использование некоторой совокупности освоенных истин [17, С. 20].
В своей глобальной характеристике целенаправленно организованный процесс обучения практически всегда предстает как некая последовательность поступления новых порций учебного материала и тем самым организуется «линейно» по времени.
Высокие требования институт стал предъявлять и к молодому специалисту: на него смотрят как на человека, способного внести в устоявшемся педагогический коллектив новую идею, знания, мысли. Чтобы удовлетворять потребностям школы, профессиональные учебные заведения перешли на многопрофильную подготовку специалистов.
Понятие профессиональной направленности как качества личности рассмотрено в работах Н.В. Кузьминой, В.А. Сластенина, В.Д. Шадрикова, А.И.Щербакова. С точки зрения психологической концепции становления профессионала, предложенной В. Д. Шадриковым, процесс профессионального становления личности — «это сложное полисистемное образование, которое регулируется на основе социальных и индивидуальных критериев, тесно связано с реальной жизнедеятельностью человека, осуществляется на основе целенаправленной активности человека, включая профессиональное обучение и научение, профессиональное развитие и саморазвитие, профессиональное воспитание и самовоспитание» [7, С175].
Основные цели и содержание курса «Высшая математика» при подготовке горного инженера
«Концепция модернизации российского образования на период до 2001 года» определяет направления деятельности образования, а именно: за основополагающий принимается компетентностный подход, он продиктован внешним запросом общества, а именно: школа и вуз должны формировать ключевые компетенции у школьника и выпускника вуза. Российская система образования в отличие от западной модели, ориентированной на академические нормы оценки, всегда была компетентностной, т.е. ориентированной на сферу профессиональной деятельности. Однако задачей российской системы образования была подготовка специалистов для массового, стабильного производства, с редко меняющейся технологией и постоянной номенклатурой выпускаемой продукции. Сегодня ситуация становится иной: меняются технологии, производство становится гибким. Оно требует другого специалиста, способного проявлять мобильность, академическую и социальную компетентность в меняющихся условиях [99, С. 52] . Именно поэтому мы обращаемся к компетентностному подходу, охватывающему наряду с конкретными знаниями и навыками такие категории, как способности, готовность к познанию, социальные навыки и ДР.
В настоящее время математическая подготовка является одной из ведущих линий в профессиональном образовании будущих специалистов инженерной сферы. В чем же состоит ее основная цель и каково должно быть содержание, чтобы они могли адекватно отражать требования к уровню профессиональной компетентности и быть направленными на развитие познавательного интереса и формирование творческого мышления? Ответить на этот вопрос нам поможет анализ математической подготовки студентов ТюмГНГУ г. Тюмени.
Анализ потребностей в математическом аппарате для занятий научно — исследовательской работой на кафедрах позволяет определить полезные для любознательных студентов разделы математики и обеспечить их изучение в курсе математики или вне его.
Практические умения и навыки в ходе подготовки горного инженера осуществляются поэтапно. Так, в первый период обучения (I — II курсы) формируются в основном умения, относящиеся к общеобразовательной подготовке студентов; во второй период (III — V курсы) совершенствуются полученные умения и формируются профессиональные навыки, которые должны разнообразными, прочными, охватывать важнейшие операции, типичные для конкретной специальности.
В контексте становления новой личностно ориентированной парадигмы образования одним из современных подходов к организации учебного процесса в высшей школе является создание специальной образовательной среды: создание таких условий, которые способствовали бы развитию активной самостоятельной творческой личности, способной свободно ориентироваться в окружающем ее информационном пространстве. Современные информационные технологии и средства телекоммуникаций предоставляют широкие возможности для организации такой образовательной среды.
Главным этапом формирования содержания образования в вузах на инженерных специальностях служит социальный заказ на подготовку специалиста, педагогическим воплощением которого, в нашем случае, является государственный образовательный стандарт выпускника нефтегазового университета по специальности «Геология нефти и газа».
Методика проведения опытно-экспериментальной работы
Математический аппарат является содержательной и системной базой технических наук. Это обстоятельство формирует осознанный мотив и интерес к изучению курса «Высшая математика».
Важнейшими гносеологическими функциями математической теории являются предсказательная и объяснительная функции, что детерминирует ориентационный эффект теории в окружающей действительности. В этой связи, предсказательную и объяснительную функции можно рассматривать как мотивационный фактор, побуждающий к активной познавательной деятельности.
С позиций компетентного подхода основным непосредственным результатом образовательной деятельности технического университета становится формирование необходимых профессиональных компетенций. Компетентность в рамках обсуждаемой проблемы обозначает уровень образованности — это способность в той или иной степени эффективно действовать в ситуации неопределенности [26, С. 118].
Образовательный процесс должен обеспечить профессиональную компетентность выпускника, и акценты в проектировании в настоящее время содержании Стандартов 3-го поколения смещаются в направлении установления общих и специальных профессиональных компетенций выпускников, требований к методам их достижения и оценки. Профессиональная компетентность усиливает значимость практической подготовки, включает не только профессиональные знания и умения, но способы профессиональной деятельности и профессионально значимые качества личности, это — результат, значимый за пределами профессионального учебного заведения, обеспечивающий конкурентоспособность его выпускников на рынке труда [54, С. 37].
Чем шире сфера деятельности и выше степень неопределенности ситуаций, в которых он способен действовать самостоятельно, чем более широким спектром возможных способов деятельности он владеет, чем основательнее выбор одного из таких способов, тем выше уровень образованности человека. Под профессиональной математической компетентностью мы понимаем овладение математическими знаниями и умениями на уровне достаточном для их наилучшего использования при решении задач, возникающих при выполнении профессиональных функций и для дальнейшего творческого саморазвития специалиста. Таким образом, профессиональные компетенции будущих инженеров — это способность и возможность самостоятельно действовать в ситуации неопределенности при решении актуальных для них профессиональных проблем.
Гипотеза проводимого исследования состояла в том, что если систематически и целенаправленно использовать профессионально-ориентированные задачи в обучении математике на основе технологии наглядного моделирования технических процессов и реальных явлений в ходе ресурсного взаимодействия учебных дисциплин, то повысится мотивация к изучению математики на фоне активизации профессиональных знаний и качество предметных знаний, умений и навыков у студентов инженерных специальностей технических вузов.
Экспериментальная проверка гипотезы данного исследования осуществлялась в три этапа.
На первом этапе (2001-2003 г.г.) накапливался эмпирический материал на основе обобщения практического опыта. Осуществлялись изучение и анализ психолого-педагогической, научно-методической литературы по проблеме исследования, определялись цель, объект, предмет, задачи, рабочая гипотеза исследования.
На втором этапе (2003-2004 г.г.) осуществлялась теоретическая разработка диссертационной проблемы; разработана критерии отбора профессионально ориентированных задач и методика ресурсного взаимодействия математики и дисциплин инженерного цикла; проведен поисковый и констатирующий эксперимент, в ходе которого установлены уровни интеграции математических знаний; разработана и теоретически обоснована методика проектирования и исследования элементов интеграционной системы в процессе обучения математике, скорректирована методическая последовательность изучения выявленных элементов интеграционной линии курса математики и инженерных дисциплин.
На третьем этапе (2004-2006 г.г.) проведен формирующий эксперимент, проанализированы результаты опытно-экспериментального внедрения разработанного комплекса ПОЗ в обучении математике, сопоставлены полученные эмпирические данные по экспериментальным и контрольным группам, сделаны соответствующие выводы и анализ статистическими методами по результатам эксперимента, оформлялся текст диссертации.
