Введение к работе
Актуальность исследования. Социальные и экономические преобразования в современном мире существенным образом повлияли на требования работодателей к выпускникам технических вузов. В условиях высокой конкуренции, необходимости использования в производстве наукоемких технологий становятся востребованными инженеры, способные к самостоятельному анализу, переосмыслению и преобразованию накопленного опыта, самосовершенствованию в осуществлении профессиональных видов деятельности.
На первых этапах профессиональной подготовки формирование у студентов профессионально значимых видов деятельности происходит в процессе освоения ими различных учебных дисциплин, в том числе – математических. При этом половина времени на изучение студентами учебных предметов отводится на самостоятельную работу. В связи с этим одной из приоритетных целей высшего образования становится развитие познавательной самостоятельности студентов.
Вопросы структуры и способов развития познавательной самостоятельности, определения дидактических средств ее развития раскрываются в исследованиях В.И. Крупича, А.К. Осницкого, П.И. Пидкасистого, О.В. Петунина, М.А. Туркиной и др. Развитию познавательной самостоятельности студентов в процессе обучения высшей математике посвящены диссертационные исследования И.В. Калашниковой, Н.В. Перьковой, Н.В. Черноусовой. В качестве средства развития познавательной самостоятельности студентов И.В. Калашникова использует разработанный на основе системно-деятельностного подхода электронный учебно-методический комплекс, учебные пособия, в которых предлагается модульно-рейтинговая технология обучения математике. Н.В. Черноусова рассматривает способы развития познавательной самостоятельности студентов педагогических вузов в процессе поиска решения алгебраических задач. В исследовании Н.В. Перьковой раскрыты способы организации самостоятельной деятельности студентов педагогических вузов в процессе изучения математического анализа. Рассматривая формы, методы и средства обучения, использование которых позволяет развивать познавательную самостоятельность будущих педагогов, авторы отмечают профессиональную значимость этого качества личности. В связи с современными требованиями к выпускникам технических вузов проблема отбора содержания, методов и средств обучения с целью развития познавательной самостоятельности будущих инженеров является не менее актуальной.
Изучению проблемы отбора содержания обучения математике в технических вузах посвящены исследования Р.М. Зайниева, О.А. Малыгиной, Г.М. Плотниковой. В работах Е.А. Василевской, М.В. Носкова, С.В. Плотниковой, А.Ф. Салимовой, В.А. Шершневой раскрывается роль и место профессионально-ориентированных задач в подготовке будущих инженеров. В них обоснована необходимость реализации профессиональной направленности обучения высшей математике через формирование у студентов технических вузов основных видов профессиональной деятельности.
Деятельность инженеров связана с анализом математических моделей и алгоритмов решения задач, работой с технической документацией, проведением сопоставительного анализа данных исследований и испытаний, решением производственных задач. Этапы решения математической задачи совпадают с этапами решения технических задач, а техническая документация по своим характеристикам (сжатость, формализованность, наличие математической обработки данных) близка к математическим текстам. Соответственно, самостоятельное использование, создание и преобразование математических текстов способствуют привлечению студентов к профессионально значимым видам деятельности и развитию познавательной самостоятельности.
Вопросы конструирования и применения учебных математических текстов, использование которых направлено на интеллектуальное развитие учащихся школы, формирование у них проектировочных умений, рассматриваются в работах Э.Г. Гельфман, А.Г. Подстригич и др. Результаты их исследований показали, что учебные математические тексты должны выполнять не только информативную функцию, но и быть деятельностно-ориентированными: обучать познавательной деятельности, управлять переходом от деятельности в учебной ситуации к деятельности в ситуации жизненной, способствовать развитию познавательной самостоятельности обучаемых. Вместе с тем, создание и использование учебных математических текстов для развития познавательной самостоятельности студентов технических вузов, несмотря на их дидактические возможности и профессиональную значимость, не являлось предметом диссертационных исследований.
Анализ стандартов высшего профессионального образования технических специальностей, научной, методической и учебной литературы по проблеме исследования позволил выявить ряд противоречий:
– на социально-педагогическом уровне – между существующей системой подготовки студентов технических вузов в области математики и потребностями современного общества в инженерах, способных к самостоятельному познанию, саморазвитию, самореализации в сфере своей профессиональной деятельности;
– на научно-педагогическом уровне – между дидактическими возможностями средств обучения, использование которых направлено на развитие познавательной самостоятельности студентов технических вузов и недостаточной разработанностью теоретических основ их эффективного применения;
– на научно-методическом уровне – между необходимостью развивать познавательную самостоятельность студентов технических вузов в процессе обучения высшей математике и недостаточной направленностью существующих методик обучения на разработку дидактических средств, используемых и самостоятельно создаваемых студентами для решения учебно-познавательных задач.
Необходимость решения указанных противоречий обусловливает актуальность настоящего исследования и определяет его проблему: как и какими средствами обеспечить развитие познавательной самостоятельности студентов технических вузов в процессе обучения высшей математике?
В рамках решения данной проблемы была определена тема исследования: «Развитие познавательной самостоятельности студентов технических вузов в процессе обучения высшей математике».
Объектом исследования является процесс обучения высшей математике в техническом вузе.
Предмет исследования: развитие познавательной самостоятельности студентов технических вузов в процессе обучения высшей математике.
Цель исследования: научное обоснование и разработка методики развития познавательной самостоятельности студентов технических вузов в процессе обучения высшей математике.
Гипотеза исследования: развитие познавательной самостоятельности студентов технических вузов в процессе обучения высшей математике будет эффективным, если:
- в качестве одного из средств развития будут выбраны деятельностно-ориентированные математические тексты, структурной единицей которых является минитекстовый модуль;
- в структуру минитекстового модуля будет включена ориентировочная основа самостоятельного осуществления учебно-познавательной математической деятельности, учебные задания для самостоятельной работы, способы самодиагностики и самооценки математической деятельности средствами математики;
– учебно-познавательная деятельность студентов будет организована с использованием различных типов деятельностно-ориентированных математических текстов, выделенных в соответствие с этапами развития познавательной самостоятельности.
В соответствие с указанной целью и гипотезой исследования были поставлены следующие задачи исследования:
1. На основе анализа психолого-педагогической, научно-методической литературы по проблемам развития познавательной самостоятельности выявить дидактический потенциал учебных математических текстов в развитии познавательной самостоятельности студентов технических вузов с учетом специфики их профессиональной подготовки.
2. Сформулировать принципы отбора содержания деятельностно-ориентированных математических текстов, использование которых обеспечит развитие познавательной самостоятельности студентов технических вузов.
3. Разработать модель развития познавательной самостоятельности студентов в процессе обучения высшей математике с использованием деятельностно-ориентированных математических текстов.
4. В соответствие с разработанной моделью научно обосновать и разработать методику развития познавательной самостоятельности студентов технических вузов в процессе обучения высшей математике.
5. Осуществить экспериментальную проверку разработанной методики развития познавательной самостоятельности студентов технических вузов в процессе обучения высшей математике.
Методологическую основу исследования составляют работы в области реализации системного подхода к организации учебного процесса (В.П. Беспалько, В.В. Якунин), деятельностные концепции управления самостоятельной мыслительной деятельностью (О.С. Анисимов, Е.И. Машбиц, О.К. Осницкий, В.Д. Щадриков), концепции и идеи деятельностного подхода к обучению математике (Э.К. Брейтигам, О.Б. Епишева, Л.Г. Петерсон).
Теоретической основой исследования являются:
- исследования, посвященные анализу особенностей обучения математике студентов технических специальностей (Е.А. Василевская, М.В. Носков, С.В. Плотникова, А.Ф. Салимова);
- работы, связанные с анализом сущности познавательной самостоятельности и способов ее развития (Е.В. Брылева, О.А. Ленглер, А.К. Осницкий, П.И. Пидкасистый, О.В. Петунин);
- психолого-педагогические и научно-методические исследования, посвященные вопросам создания и использования в процессе обучения математике учебных текстов (Э.Г. Гельфман, Ю.Н. Ковшова, А.Г. Подстригич, Т.Б. Ципляева);
- исследования, посвященные вопросам организации и обработке результатов педагогического эксперимента (В.П. Беспалько, В.А. Руденко, Б.Е. Стариченко).
Методы исследования: изучение и анализ психолого-педагогической, научной, методической литературы; системный анализ основных понятий исследования; теоретическое моделирование; педагогическое проектирование; анкетирование студентов; беседы с преподавателями технических вузов; наблюдение за ходом процесса обучения; статистические методы обработки результатов эксперимента.
Научная новизна заключается в следующем:
в отличие от предыдущих работ, посвященных различным аспектам развития познавательной самостоятельности студентов в процессе обучения высшей математике, в настоящей работе обоснована целесообразность развития познавательной самостоятельности студентов технических вузов средствами деятельностно-ориентированных математических текстов, решена задача конструирования и использования указанных текстов с целью эффективного развития познавательной самостоятельности;
построена модель развития познавательной самостоятельности студентов технических вузов, в структуре которой выделены уровни самостоятельности (ученический, исполнительский, эвристический, творческий) в исполнительской, информационно-аналитической, организационно-управленческой деятельности студентов при работе с деятельностно-ориентированными математическими текстами;
на основе предложенной модели разработана методика развития познавательной самостоятельности студентов технических вузов, которая предполагает использование различных типов деятельностно-ориентированных математических текстов на всех этапах развития познавательной самостоятельности (проблемно-информационном, организационно-поисковом, деятельностно-интеграционном).
Теоретическая значимость исследования:
1. Выявлены структурные компоненты познавательной самостоятельности (эмоционально-волевой, мотивационно-ценностный, когнитивный, метакогнитивный, регулятивный), и определено их содержание для каждого уровня развития познавательной самостоятельности.
2. Определены типы деятельностно-ориентированных математических текстов (текст-актуализация, текст-самоактуализация, текст-прогнозирование, текст-конструирование, текст-реконструкция, текст-моделирование учебно-познавательной деятельности), использование которых способствует развитию самостоятельности студентов в информационно-аналитической, организационно-управленческой деятельности и моделировании учебно-познавательной деятельности.
3. Предложены принципы отбора содержания деятельностно-ориентированных математических текстов: принципы обеспечения полного цикла самостоятельной учебно-познавательной деятельности, единства предметного содержания и индивидуальных познавательных особенностей личности, минимизации числа структурных единиц текста, деятельностной ориентированности, профессионально-деятельностной и профессионально-предметной направленности.
Практическая значимость исследования состоит в том, что теоретические результаты исследования доведены до уровня практического применения:
- создан комплекс учебных заданий, ориентировочных основ учебно-познавательной деятельности, средств самодиагностики студентов, позволяющих преподавателю самостоятельно конструировать деятельностно-ориентированный математический текст;
- создан и внедрен в учебный процесс комплекс деятельностно-ориентированных математических текстов, которые соответствуют последовательности математических разделов, изучаемых в технических вузах;
- разработаны методические рекомендации для преподавателей по конструированию и использованию деятельностно-ориентированных математических текстов с целью развития у студентов познавательной самостоятельности.
Достоверность результатов исследования и обоснованность сделанных на их основе выводов обеспечиваются анализом нормативных документов, психолого-педагогической, методической литературы; использованием методов исследования, адекватных поставленным задачам; последовательным проведением этапов педагогического эксперимента, результаты которого подтвердили эффективность разработанной методики развития познавательной самостоятельности; результатами обсуждения на международных, всероссийских и региональных конференциях, семинарах преподавателей вузов и семинарах кафедры теории и методики обучения математике Уральского государственного педагогического университета.
Апробация и внедрение основных идей и результатов исследования осуществлялись в ходе педагогического эксперимента на базе УГТУ-УПИ, обсуждались на международной научной конференции «Информационно-математические технологии в экономике, технике и образовании» (г. Екатеринбург, 2007 г.); V международной научно-методической конференции «Новые образовательные технологии в вузе» (г. Екатеринбург, 2008); международной научно-практической конференции «Современные проблемы теории и методики обучения физике, информатике и математике» (г. Екатеринбург, 2009 г.); всероссийской научно-практической конференции «Математика. Информатика. Технологический подход к обучению в вузе и школе» (г. Курган, 2009); на XXVI и XXVII всероссийских семинарах преподавателей математики университетов и педагогических вузов (г. Самара, 2007 г., г. Пермь, 2008 г.); на второй научно-практической конференции по проблемам преподавания естественнонаучных и математических дисциплин (г. Екатеринбург, 2006 г.); на семинарах кафедры теории и методики обучения математике УрГПУ и были опубликованы в журналах «Образование и наука», №2 (14), 2008 г., «Аспирантские тетради», № 38 (82), 2008 г.
Поставленные цели и задачи определили ход исследования, которое проводилось в три этапа в период 2005 - 2009 гг.
На первом этапе (2005 - 2007 гг.) был проведен анализ нормативной, психолого-педагогической, методической литературы с целью определения степени разработанности проблемы исследования и ее актуальности с учетом особенностей обучения высшей математике студентов технических вузов; определены объект, предмет, цель и задачи исследования. Практический аспект работы состоял в проведении констатирующего этапа эксперимента, позволившего сформулировать гипотезу исследования.
На втором этапе (2007 - 2008 гг.) была разработана модель развития познавательной самостоятельности студентов технических вузов, предложена методика ее развития, используемая на формирующем этапе эксперимента. Разрабатывались деятельностно-ориентированные математические тексты, способы диагностики уровня познавательной самостоятельности студентов.
На третьем этапе (2008 - 2009 гг.) завершался формирующий этап эксперимента. Осуществлялись корректировка предложенной методики, проверка ее эффективности и обобщение результатов проведенного исследования.
Положения, выносимые на защиту:
1. Одним из эффективных средств развития познавательной самостоятельности студентов технических вузов является деятельностно-ориентированный математический текст, под которым понимается учебный математический текст, обеспечивающий студента средствами организации самостоятельной учебно-познавательной деятельности, направленной на преобразование этого текста с целью решения учебно-познавательных задач и построение на его основе собственного математического текста. Деятельностно-ориентированный математический текст позволит студенту самостоятельно осуществлять анализ математической информации, строить на его основе план деятельности, осуществлять самодиагностику, а преподавателю - диагностировать причину затруднения студентов в самостоятельном осуществлении учебно-познавательной деятельности и корректировать их действия.
2. Структурной единицей содержания деятельностно-ориентированных математических текстов является минитекстовый модуль. В его состав могут входить ориентировочная основа самостоятельного осуществления учебно-познавательной математической деятельности (алгоритм анализа математического текста, система познавательных вопросов, формы фиксации этапов самостоятельного решения задач), учебные задания, способы самодиагностики и самооценки студентов средствами математики (формулы, линии регрессии, таблицы данных).
3. Развитие познавательной самостоятельности студентов технических вузов в процессе обучения высшей математике следует осуществлять по этапам, содержание которых отражает основные виды самостоятельной учебно-познавательной деятельности: проблемно-информационному, организационно-поисковому, деятельностно-интеграционному.
4. Использование методики развития познавательной самостоятельности студентов технических вузов позволяет в процессе работы с деятельностно-ориентированными математическими текстами разных типов (текстами-актуализации, самоактуализации, прогнозирования, конструирования, реконструкции, моделирования учебно-познавательной деятельности) организовать усвоение студентами профессионально значимых способов самостоятельного анализа и создания математического текста, самооценки и самодиагностики.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка (216 источников), 4 приложений.
