Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Межпредметные связи и их роль в подготовке специалиста высшей военной технической школы.
1. Система межпредметных связей как основа подготовки специалиста высшей технической школы 19
2. Пути реализации межпредметньгх связей курсов математики и внешней баллистики при обучении математике студентов высшей технической школы 50
Глава II. Методика реализации идей межпредметных связей курсов математики и внешней баллистики при изучении ряда разделов курса математики в высшей военной технической школе.
1. Мето дика реализации идей межпредметных связей математики и внешней баллистики при изучении тем «Координаты» и «Уравнения линий» 108
2.Мето дика реализации идей межпредметных связей математики и внешней баллистики при изучении тем «Элементы векторной алгебры» и «Векторная функция скалярного аргумента»154
3. Организация педагогического эксперимента и его основные результаты 207
Заключение 218
Библиографический список 220
Приложение 235
- Система межпредметных связей как основа подготовки специалиста высшей технической школы
- Пути реализации межпредметньгх связей курсов математики и внешней баллистики при обучении математике студентов высшей технической школы
- Мето дика реализации идей межпредметных связей математики и внешней баллистики при изучении тем «Координаты» и «Уравнения линий»
Введение к работе
Изменения, происходящие в Российском обществе на современном этапе, перестройка его социально-экономического статуса требуют новых подходов к вопросу формирования специалистов-профессионалов в различных отраслях науки, производства, во всех сферах жизнедеятельности. Необходимо существенно совершенствовать систему высшего образования, таким образом, чтобы она обеспечивала фундаментальную подготовку специалиста, развивала у него способности к самообразованию, творческому использованию накопленного опыта. В основе этого процесса лежит повышение методического уровня преподавания и переход от предметно-содержательного метода изложения материала на методы организации познавательной деятельности обучаемых, способствующие формированию мышления, развитию способностей к самообразованию и творческому использованию накопленного опыта.
Новое понимание государственной политики в области высшего образования закреплено в действующей Конституции России, в Законе Российской Федерации «Об образовании». Пересмотрена концепция развития отечественной системы высшего образования. Образовательный процесс в высших учебных заведениях анализируется на основе Государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования. Задачей Государственных образовательных стандартов является обеспечение единства образовательного пространства в Российской Федерации, гарантии качества образования.
Значительно повысились требования и к выпускникам высшей военной технической школы. Выпускникам высшей военной школы в своей профессиональной деятельности предстоит осуществлять командование подчиненными, самостоятельно решать организационные задачи, связанные с управлением коллективом, воспитывать защитников Родины. Справиться с решением этих проблем будущий офицер сможет, лишь имея развитое научное мировоззрение. Кроме того, современный офицер должен обладать мышлением, способствующим быстрому переходу на новое вооружение, на принципиально новые виды техники, а также прочными профессиональными умениями и навыками, позволяющими ориентироваться в мире быстро изменяющейся техники. В своей профессиональной деятельности ему предстоит решать не учебные задачи, требующие знаний, как правило, одной дисциплины, а более сложные, требующие синтезированных знаний, умений и навыков. Подготовить такого специалиста возможно только в процессе изучения комплекса общенаучных, специальных, военных дисциплин. Одним из наиболее важных аспектов этой проблемы является совершенствование методики обучения курсантов математическим, естественнонаучным, общепрофессиональным и специальным дисциплинам на основе межпредметных связей.
В подготовке военных специалистов-инженеров математике отводится значительное место, так как математические знания являются элементом общечеловеческой культуры, без них невозможно изучение других предметов, будущая служба. Основополагающая роль математики как теоретического фундамента специальных и общепрофессиональных дисциплин несомненна. Именно математика обеспечивает базовое образование специалиста в любой области. Как отмечал Б.В.Гнеденко, «математика нужна для привычки рассуждать и четко формулировать свои мысли... Математика является мощным средством научных исследований, как в естествознании, так и в социальных дисциплинах...современная техника требует постоянного и всестороннего привлечения математических методов в решении ее проблем» [39, с.90].
Математика обладает большим мировоззренческим потенциалом, который проявляется, прежде всего, в межпредметных связях математики с другими дисциплинами. Межпредметные связи математики помогают формировать научное мировоззрение слушателей, так как выступают в качестве ориентира в познании и оценке явлений действительности. Они расширяют область познания, выделяя связи между предметами знаний из разных научных систем, вызывают потребность в развитии умений слушателей обобщать знания из разных предметов, в единичном видеть общее и с позиций общего оценивать особенное. Вот почему так важно при подготовке военных специалистов вскрывать и развивать межпредметные связи между математикой и физикой, механикой, баллистикой, электротехникой и т.д.
Установление межпредметных связей, указание на то, где тот или иной вопрос используется в технике, в военном деле, убеждает слушателей в необходимости изучения математики, вызывает интерес к предмету, его методам, что оказывает влияние на улучшение математической подготовки обучаемых.
Особенное значение для полноценного образования специалиста высшей военной технической школы имеют межпредметные связи математики и внешней баллистики. Внешняя баллистика, наука о движении снаряда, вылетевшего из ствола орудия, является одной из основных артиллерийских дисциплин. В основе физических и механических процессов, изучаемых во внешней баллистике, лежит точный математический расчет, поэтому математика и внешняя баллистика тесно связаны. Постоянная демонстрация этой связи, раскрывающаяся во всех видах учебной деятельности курсантов, повышает их интерес к математике, улучшает математическую подготовку, помогает лучше понимать суть изучаемых в баллистике процессов, дает представление о предмете и методе математики как особом научном способе познания мира, а также о математическом моделировании реальных явлений.
Наше исследование как раз и посвящено проблемам изучения роли межпредметных связей математики и внешней баллистики в современном учебном процессе в высшем военном учебном заведении артиллерийского профиля, имеющем цель подготовки высококвалифицированных специалистов.
Проблема межпредметных связей занимает одно из важнейших мест в психологии и дидактике и привлекает к себе внимание широкого круга исследователей.
Психологические основы осуществления межпредметных связей рассматриваются в работах известных психологов: Б.Г. Ананьева, П.К. Анохина, П.Я. Гальперина, Е.Н. Кабановой-Меллер, Ю.А. Самарина, Н.Т. Талызиной и др.
Ю.А. Самариным, на основе разработанной им ассоциативной теории, процесс мышления обучаемых рассматривается как систематизация знаний и навыков, как переход от одного уровня ассоциаций к другому, доказывается необходимость установления внутри - и межпредметных связей в образовательном процессе [132].
Б.Г. Ананьев показал, что включение межпредметных связей в образовательный процесс способствует формированию целостного представления обучаемых об окружающем мире [3,4,5].
Е.Н. Кабанова-Меллер умственное развитие связывает с формированием и переносом межпредметных приемов на другие виды учебной или иной деятельности [65] .В психофизиологической концепции П.К. Анохина получил развитие принцип системности, связанный с интеграцией информации и проявляющийся в образовании и функционировании психических систем разного смыслового порядка при работе головного мозга [7 ].
Общепедагогический аспект проблемы использования межпредметных связей применительно к средней школе был проанализирован в работах известных педагогов: П.Р. Атутова, Ю.К. Бабанского, Г.В. Воробьева, И.Д. Зверева, Т.А. Ильиной, Д.И. Кирюшкина, В.М. Кротова, П.Г. Кулагина, И.Я. Лернера, Н.А. Лошкаревой, В.Н. Максимовой, М.И. Махмутова, Э.И. Моносзона, И.Т. Огородникова, М.Н. Скаткина, А.В. Усовой, В.Н. Федоровой и других. В этих работах обоснована необходимость осуществления межпредметных связей, определено их содержание и способы реализации в учебном процессе школы.
В исследованиях Ю.К. Бабанского [19], Г.В.Воробьева [32], М.Н. Скаткина [136] межпредметные связи рассматриваются как одна из составных частей проблемы совершенствования образования.
В.Н.Федорова и Д.И.Кирюшкин проанализировали связи между предметами по линии развития ведущих идей и понятий, общих для разных наук [161,162,163].
Особый вклад в изучение межпредметных связей внесла В.Н. Максимова. Рассматривая межпредметные связи как дидактический принцип обучения, она определила их сущность и раскрыла основные функции межпредметных связей в процессе школьного обучения [96, 97, 98, 99, 100]. Т.А. Ильина [61, 62, 63] и И.Т.Огородников [122] отметили роль межпредметных связей в формировании целостных представлений о развитии природы и общества. Политехнический аспект использования межпредметных связей в школе был рассмотрен П.Р. Атутовым [16,17]. И.Я. Лернер [89], МИ. Махмудов [103,104] раскрыли специфику осуществления межпредметных связей с помощью проблемного обучения.
Воспитательное значение межпредметных связей отмечается в работах И.Д. Зверева [53,54,55] и Э.И. Моносзона [110 ].
Применительно к обучению в высших учебных заведениях, психолого -педагогические проблемы использования межпредметных связей исследованы значительно меньше. Этими проблемами занимались педагоги высшей школы: СИ. Архангельский, А.В. Барабанщиков, А.А.Вербицкий, А.И. Еремкин, В.А. Загвязинский, СИ. Зиновьев, В.К. Кириллов и другие, а также авторы диссертационных исследований: М.А. Анденко, А.А. Измайлова, В.М. Косатая, Р.Б. Лотштейн, А.В. Никитин, Р.П. Петрова, НИ. Резник, Н.Н. Щукина и другие. СИ. Архангельским предлагается использовать трансферентную (интегрированную) систему обучения студентов, при которой устанавливать и поддерживать связь каждой учебной дисциплины с другими предметами необходимо путем привлечения некоторой суммы сведений об этих предметах [11,12,13]. А.И. Еремкин разработал возможные пути формирования межпредметных знаний применительно к высшим учебным заведениям [50].
В диссертационных исследованиях М.А. Анденко [6], А.В. Никитина [117], Н.Н. Щукиной [179], Р.П. Петровой [127] рассматриваются вопросы оптимального планирования учебных программ в высших учебных заведениях, координированного изучения общеобразовательных и специальных дисциплин. В.М. Косатой предложено реализовать межпредметные связи с помощью методики, в основу которой положена теория поэтапного формирования умственных действий [77]. А.А. Измайлова рассмотрела взаимосвязь фундаментальных и технических дисциплин при подготовке будущих инженеров [60].
Работы B.C. Елагиной [49], Р.Б. Лотштейн [91] посвящены подготовке учителей различных предметов к осуществлению межпредметных связей в учебном процессе в школе.
Различные аспекты осуществления межпредметных связей при изучении математики в средней школе исследованы в работах математиков и методистов, таких как В.И. Алексеенцев, Н.С. Антонов, Р. А. Архонтова, С. Бабаджанян, С.С. Варданян, Б.В. Гнеденко, В.А. Гусев, Н.Т. Донченко, В.Н. Келбакиани, А.Н. Колмогоров, Ю.М. Колягин, С.А. Крестников, В.М. Монахов, П.Н. Новиков, А.В. Паздерилова, В.В. Самойлов, Е.В. Старцева, М. Тахиров, Б.Л. Тевлин, Терешин, Н.Л. Тихонов, В.В. Фирсов, И.М. Шапиро, Г. Б. Шахбазян, СИ. Шварцбурд и другие. .-ча
Так, В.Н. Келбакиани подчеркивает, что в основе межпредметных связей Р математики должна быть согласованность учебных планов и программ соответствующих учебных дисциплин [68].
В работах СИ Шварцбурда [173,174,175], В.В. Фирсова [164,165], Н.И. Терешина [149] исследуется процесс использования прикладных задач на уроках математики как один из возможных путей реализации межпредметных связей.
В работе Ю.П. Колягина и В.В. Пикан решение задач с межпредметным содержанием рассматривается как важнейшее средство развития математического мышления, творческой активности [74].
Работы В.А. Гусева посвящены проблемам внутри- и межпредметных связей школьного курса математики [40,41,45].
В диссертационных исследованиях эти вопросы освещены по разным направлениям.
В работе В.В. Самойлова разработана конкретная система задач с физическим содержанием, решение которых помогает формировать понятия функции и вектора в курсе математики [133].
Г.Б. Шахбазяном составлен перечень тем курса математики, которые целесообразно видоизменить для лучшего использования понятий и методов математики при изучении некоторых разделов физики [172].
В диссертации СВ. Бабаджаняна разработана структура и формы факультативных занятий по математике, наиболее эффективно обеспечивающих реализацию межпредматных связей дисциплин естественно-математического цикла [18].
Н.Т. Донченко определил конкретные пути и средства оптимального осуществления взаимосвязи обучения математики и физики на второй ступени изучения этих предметов в средней школе [48].
В работе М. Тахирова предлагаются задачи физического и химического содержания, решаемые геометрическими методами [146].
Б.Л. Тевлин в работе приводит разработанную им классификацию межпредметных связей физики и математики и определяет способы практического осуществления этих связей [147].
В работе С.А. Крестникова определены пути и средства осуществления межпредметных связей физики и математики при проведении интегрированных занятий по математике [79].
РА. Архонтова предлагает использовать взаимосвязь школьного курса математики и физики для формирования понятия функция [14].
В работе Е.В. Старцевой разработана методика проведения межпредметных факультативных занятий, направленных на реализацию двусторонних связей физики и математики на основе общего понятия вектора [139].
Некоторые работы посвящены реализации межпредметных связей в системе профессионально- технических училищ.
Так, П.Н. Новиковим исследованы различные пути реализации межпредметных связей в системе профессионально- технического образования и определены приемы их осуществления [120].
В работе Л.В. Паздериловой выбран путь осуществления взаимосвязи математики и электротехники через решение задач с электротехническим содержанием [124].
В теории и методике обучения математике в высшей школе накоплен определенный опыт использования межпредметных связей в обучении студентов высшей школы. Этим вопросом занимались такие математики и методисты: А. С. Адыгезалов, Н.В. Антонов, И.И. Баврин, М.И. Башмаков, РА. Блохина, М.Г. Гарунов, Б.В. Гнеденко, В.А. Гусев, Я.Б. Зельдович, Л.В. Ишкова, А.Г. Келбакиани, А.А. Коротченкова, Л.Д. Кудрявцев, Г.Л. Луканкин, В.Л. Матросов, В.М. Монахов, И.Г. Михайлова, А.Г. Мордкович, Л.Д. Мышкис, Н.А. Новрузов, Р.П. Петрова, Л.А. Пржевалинская, Г.И. Саранцев, В.Е. Серикбаева, А.А. Столяр, Н.А. Терешин, Н.В. Чхаидзе, И.М. Шапиро и др.
Вопросы совершенствования математической и методической подготовки будущих учителей математики в педагогических вузах с учетом использования межпредметных связей в их педагогической деятельности нашли отражение в работах АС. Адыгезалова [1)] Б.В. Гнеденко [38, 39], В.А. Гусева [45], А.Г. Келбакиани [67,69,70], Г.Д. Луканкина [98], А.Г. Мордковича [111, 112 ], А.А. Столяра [141], в диссертационных работах В.Е. Серикбаевой, Н.А. Новрузова, И.М. Шапиро, Л.А. Пржевалинской и других.
Исследования Г.Д. Луканкина [98], А.Г. Мордковича [111, 112], А.А. Столяра [141] посвящены проблемам профессионально -педагогической направленности специальной математической подготовки будущих учителей математики.
В диссертационном исследовании В.Е. Серикбаевой разработана методика подготовки будущих учителей математики к реализации межпредметных связей в их работе в средней школе, определены основные пути и средства их осуществления [134].
В работе Л.А. Пржевалинской сформулирована методическая концепция осуществления межпредметных связей специальных математических курсов на математическом факультете пединститута [129].
И.М. Шапиро определил основные умения будущих учителей математики, необходимых для осуществления взаимной связи предметов в процессе обучения в средней школе и представил систему подготовки для их формирования в педвузе [171].
Н.А. Новрузовым разработана система профессиональной подготовки будущего учителя математики для осуществления межпредметных связей математики и физики в средней школе [121].
В работах Н.С. Антонова, Р.А. Блохиной, Б.В. Гнеденко, М.Н. Гарунова, Я.Б. Зельдовича, А.А. Коротченковой, Л.Д. Кудрявцева, ИГ. Михайловой, Л.Д. Мышкиса, Р.П. Петровой, Н.В. Чхаидзе раскрывается роль использования межпредметных связей для подготовки в высших технических учебных заведениях специалистов различного профиля, рассматриваются возможные пути и средства их реализации в высших учебных заведениях.
Так, Б.В. Гнеденко считает важнейшей задачей организации обучения в высшей школе приближение содержания математического образования инженера к нуждам современной техники и производства, отмечает необходимость установления тесной связи между курсом математики и инженерными дисциплинами [39].
В диссертационной работе И.Г. Михайловой сформулирована методическая концепция профессиональной направленности межпредметных связей математики с дисциплинами общеобразовательного цикла и цикла специальных дисциплин технического института, разработаны профильные программы по математике для различных специальностей и методическое обеспечение этих программ [107].
Исследование А.А Коротченковой посвящено межпредметным связям математики и информатики при подготовке специалистов экономического профиля [78].
Р.А. Блохина предлагает осуществлять межпредметные связи математики и физики через проблемное обучение в самостоятельной работе студентов [25].
Р.П. Петрова систематизировала различные формы реализации межпредметных связей математики при формировании у студентов технических институтов научных понятий [127].
В работе Г.А. Чхаидзе рассмотрена проблема создания оптимальной системы прикладных задач по математике с учетом межпредметных связей в процессе обучения студентов младших курсов высших технических учебных заведений, определены критерии отбора таких прикладных задач [170].
Небольшое количество исследований посвящено включению межпредметных связей в практику высшей военной технической школы. Это исследования В.П. Иванова, В.И. Карповой, И.Б. Николаевой, Л.Н. Трофимовой и других.
В работе В.П. Иванова рассматриваются идеи реализации взаимосвязей общепрофессиональных и строительных дисциплин как путь повышения качества обучения в высшем воєнно- строительном училище [59].
И.Б. Николаева предлагает осуществлять межпредметные связи курса физики с военно-специальными дисциплинами в военном институте на основе модульно- блочной системы обучения [119].
В.И. Карпова в своем диссертационном исследовании обосновывает прикладную направленность преподавания математики в военно-инженерном институте, как средства формирования системности научных взглядов курсантов, направленной на развитие их научного мировоззрения и повышения качества профессиональной подготовки [66].
Несмотря на такое большое количество работ, посвященным межпредметным связям математики, применительно к высшей школе проблема реализации идей межпредметных связей требует дальнейшего разрешения. Авторы указанных работ чаще всего ограничиваются разработкой систем прикладных задач, в том числе и межпредметного характера. Комплексное же решение проблемы использования межпредметных связей в обучении математике, рассматривающее проблемы взаимодействия между конкретными дисциплинами высшей школы, отсутствует.
Проведённый нами анализ психолого-педагогической, учебно-методической литературы, а также программ обучения слушателей высшей военной технической школы позволил определить, что причиной несовершенства процесса реализации межпредметных связей является недостаточность профессиональной направленности в программах по математике для военных институтов. Это приводит к тому, что мало уделяется внимания установлению межпредметных связей, как в лекционном курсе, так и на практических занятиях. В результате многие слушатели не осознают цели изучения математики в перед ними недостаточно полно раскрываются роль и значение математики для познания реальной действительности, а также возможности математики обеспечения военно-специальных дисциплин.
В исследованиях по проблеме использования межпредметных связей в подготовке специалиста высшей технической школы совершенно не рассмотрена проблема реализации межпредметных связей математики и внешней баллистики при обучении слушателей высшей военной технической школы. Взаимосвязи этих двух дисциплин не отражены в программах по математике. Это приводит к тому, что слушатели не могут применить знания, полученные при изучении математики для объяснения процессов, изучаемых в баллистике, и не понимают важность математики для будущей профессиональной деятельности.
Таким образом, можно выделить следующие мотивы, характеризующие актуальность темы исследования:
1 Соответствие направления исследований важной задаче, стоящей перед высшим военным образованием в условиях реформы вооружённых сил России - задаче формирования у будущих офицеров прочных профессиональных знаний, повышения уровня их фундаментальной подготовки;
2)отсутствие соответствующей методики реализации межпредметных связей курсов математики и внешней баллистики при обучении математике.
Проблемой настоящей работы стало исследование возможностей повышения эффективности обучения математике в высшей военной технической школе с опорой на установление межпредметных связей курса математики с внешней баллистикой.
Объект исследования: процесс обучения математике в высшей военной технической школе.
Предмет исследования: содержание, методы и дидактические условия успешной реализации методики преподавания математики с использованием межпредметных связей математики и внешней баллистики.
Цель исследования; разработка методики формирования математических знаний, умений, навыков слушателей высшей военной технической школы на основе установления межпредметных связей математики и внешней баллистики.
Гипотеза исследования: если в процессе математической подготовки слушателей высшей военной технической школы целенаправленно и систематически рассматривать взаимосвязь математики с внешней баллистикой, решать задачи с баллистическим содержанием, практиковать соответствующие творческие работы, то такая система обучения будет способствовать повышению качества процесса обучения математике, повысит интерес слушателей к предмету, будет способствовать повышению уровня использования слушателями математического аппарата при изучении дисциплин, связанных с баллистикой.
Исходя из цели исследования и выдвинутой гипотезы, были поставлены следующие частные задачи:
1)Изучить опыт преподавания математики в высшей военной технической школе артиллерийского профиля.
2)Выделить общепедагогические и методические положения, составляющие теоретическую основу реализации идей межпредметных связей в обучении математике в высшей военной технической школе.
3)Определить пути реализации межпредметных связей курсов математики и внешней баллистики в высшей военной технической школе.
4)Разработать методику преподавания отдельных разделов математики в высшей военной технической школе с включением межпредметных связей математики и внешней баллистики и рекомендации по использованию задач с баллистическим содержанием на всех видах занятий по математике.
5)Провести эксперимент, проверяющий эффективность разработанной методики и доказывающий, что развитие междисциплинарных связей математики и внешней баллистики повышает уровень математической подготовки обучаемых.
Для решения этих частных задач использовались следующие методы исследования.
1) Изучение и анализ философской, психолого-педагогической, математической и методической литературы по названной теме, дидактических материалов по математике и внешней баллистике.
2) Изучение содержания и организации учебного процесса по математике и специальным дисциплинам в высшей военной технической школе.
3) Анализ нормативных документов в области квалификационных требований к математической подготовке специалистов для формирования исходных позиций исследования.
4) Наблюдение за работой преподавателей и слушателей на занятиях по математике и специальным предметам.
5) Обобщение личного опыта и опыта работы преподавателей высшего военного учебного заведения.
6) Проведение педагогического эксперимента по использованию межпредметных связей в процессе обучения и обработка полученных результатов.
Методологическую основу исследования составили документы по вопросам совершенствования работы высшей школы, военной высшей школы, основные положения современной психологии и педагогики, раскрывающие содержание и пути реализации взаимосвязанного обучения.
Научная новизна и теоретическая значимость заключается в том, что: 1 .Теоретически обоснована целесообразность широкого включения межпредметных связей математики и внешней баллистики в систему обучения в высшей военной технической школе как средства повышения успеваемости слушателей и возбуждения интереса к обучению.
2.Предложены следующие пути реализации межпредметных связей курсов математики и внешней баллистики при изучении математики в высшей военной технической школе:
-использование содержания курса внешней баллистики для иллюстрации основных теоретических положений раздела «Метод координат»;
-рассмотрение реальных процессов курса внешней баллистики при введении, изучении и закреплении основных понятий темы «Уравнения линий»;
-иллюстрация и подтверждение основных теоретических положений векторной алгебры и векторного анализа разнообразными примерами из курса внешней баллистики;
-применение методов векторной алгебры и векторного анализа для решения задач из курса внешней баллистики.
3.Разработана методическая система использования взаимосвязей математики и внешней баллистики при изучении разделов «Метод координат», «Линии, уравнения линий», «Векторная алгебра», «Элементы векторного анализа», в которой реализуются все вышеуказанные пути.
Практическая значимость исследования определяется тем, что, разработанные на его основе методические материалы (методические пособия, сборники прикладных задач, методические разработки лекций и практических занятий) могут быть использованы в процессе преподавания математики в высшей военной технической школе. Предлагаемая методика преподавания ряда разделов курса математики с активным включением межпредметных связей математики и внешней баллистики может применяться в практической работе преподавателями высшей военной школы.
На защиту выносятся: 1.Методика осуществления идей межпредметных связей математики и внешней баллистики при изучении ряда разделов курсов «Аналитической геометрии» и «Математического анализа», основанная на использовании иллюстраций реальных процессов внешней баллистики при изучении математики, и направленная на улучшение профессиональной подготовки будущего инженера-артиллериста.
2.Результаты экспериментального исследования возможностей включения в процесс обучения математике межпредметных связей математики и внешней баллистики.
Обоснованность и достоверность проведенного исследования, его результатов и выводов обусловлены опорой на теоретические разработки в области психологии, педагогики, методики преподавания математики; на анализ практики высшей школы, данные экспериментальной проверки, использованием методов математической статистики для обработки экспериментальных данных и качественной интерпретации их результатов. Апробация основных положений и результатов исследования осуществлялась в форме: открытых занятий; сообщений на заседаниях методического семинара кафедры математики филиала ВАУ (г.Коломна); докладов на научно-практических конференциях, проводимых в филиале ВАУ (г.Коломна) в 2000-2002 годах; докладов на научно-практических конференциях, проводимых в Рязанском педагогическом институте в 2001-2002 годах, в Санкт -Петербургском Военно-морском институте в 2000 г, в Mill У в 2002г., в РУДН (факультет физико-математических и естественных наук) в 2001г. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, двух глав, заключения, библиографии и приложения.
Система межпредметных связей как основа подготовки специалиста высшей технической школы
Возрождение Российского государства, поворот к рыночным отношениям, к правам и свободам личности потребовал переосмысления государственной политики в области высшего образования. Очевидно, что без изменения старой структуры образования невозможно устранить имеющиеся недостатки существующей системы и реализовать требования, предъявляемые новыми социально-экономическими условиями.
Государственный заказ на подготовку специалистов различного профиля нашёл своё отражение в разработанном "Образовательном стандарте высшей школы". Госстандарт устанавливает общие требования к содержанию высшего образования, определяет обязательные для изучения дисциплины, устанавливает систему требований к уровню подготовки выпускников. Его главная задача - обеспечить единство образовательного процесса, гарантировать качественную подготовку профессионалов разного профиля и направления, обеспечить фундаментальную подготовку специалистов.
Движущей силой учебного процесса вуза является преодоление определенных противоречий, таких как: противоречие между возросшими потребностями государства к образованности специалиста и недостаточной подготовленностью выпускников высшей школы, их неумением применять знания, полученные в вузе; противоречие между разобщенным по предметам усвоением знаний и необходимостью их комплексного применения в практической деятельности; противоречие между задачей формирования целостного индивидуального сознания личности специалиста и разобщённым отражением форм общественного сознания в различных учебных, предметных знаниях и другие. Для разрешения существующих противоречий необходимо отойти от обычно принятой и весьма широко используемой методики обучения, направленной на простое воспроизведение определенного объема знаний. Требуются качественно новые цели образования, новые принципы отбора и систематизации знаний, предполагающие другую их связь и способ формирования, что позволило бы открыть их новые способы функционирования в практической деятельности, позволило бы сформировать профессиональное теоретическое мышление.
Чтобы к моменту окончания высшего учебного заведения выпускник мог адаптироваться к быстро изменяющейся действительности, мог видеть глубинную связь явлений, знал и четко мог сформулировать основную цель своих действий, необходимо так построить процесс обучения, чтобы происходил синтез элементов разных учебных предметов, слияние учебных понятий и методов познания, комплексирование и суммирование основ наук, то есть, необходима целостность учебного процесса в вузе, его интегрированность.
Специфика деятельности высшей школы во многом связана с быстрым ростом и обновлением информации, относящейся к ряду новых научных направлений, а, следовательно, дисциплин, спецкурсов, спецсеминаров и т.п. в условиях ограниченности времени. Поэтому для формирования у специалистов обобщенных знаний, умений, навыков в решении сложных задач, их развития, необходима именно совокупность усилий всех кафедр вуза. Они должны образовывать систему взаимосвязанных между собой элементов, совместная деятельность которых тщательно планируется и моделируется.
Одним из средств такого подхода к обучению выступают межпредметные связи.
Межпредметные связи закладываются, прежде всего, в содержании учебных предметов. Отражая межнаучные области знаний, они являются общими частями смежных учебных дисциплин. Накладываясь, друг на друга, они носят циклический характер, т. е. взаимно проникают в учебные предметы.
Многочисленные психолого-педагогические исследования раскрыли отдельные аспекты рассматриваемого вопроса и вместе с тем показали его комплексный характер. Межпрдметные связи находят отражение в задачах, содержании, методах, средствах, формах обучения. Дидактическая проблема межпредметных связей требует многоаспектного подхода, синтеза и обобщения накопленных ранее идей и практических решений.
Развитие педагогической идеи межпредметных связей и её трансформация в самостоятельную проблему связаны с теоретическими и практическими поисками прогрессивных педагогов различных эпох -Я.А. Коменского, И.Г. Песталоции, К.Д. Ушинского, В.Д. Одоевского, Н.Г. Чернышевского. Они подходили к проблеме межпредметных связей с различных позиций, но для каждого было характерно стремление обеспечить систему знаний учащихся о мире. Я.А. Коменский указывал: "Всё, имеющее связь, преподавать в связи ", и считал, что межпредметные связи - одно из условий систематичности обучения [79, с.287].
И.Г. Песталоции в своей педагогической теории утверждал, что дело обучения должно состоять в том, чтобы, с одной стороны, - разграничить между собой предметы, с другой, - "объединить в нашем сознании сходное и родственное, внося тем самым большую ясность в наше представление, и после полного их уяснения возвысить до чётких понятий "[130, с.278].
Пути реализации межпредметньгх связей курсов математики и внешней баллистики при обучении математике студентов высшей технической школы
Важным направлением совершенствования методики обучения в высшей военной технической школе должно стать расширение и углубление межпредметных связей в преподавании общенаучных и специальных (военных) дисциплин. Требования прямо указывают на необходимость координированного взаимодействия всех кафедр военного вуза при подготовке специалистов, что может быть реализовано целенаправленным, систематическим использованием в учебном процессе межпредметных связей.
Особенное значение имеют межпредметные связи математики с другими общенаучными, общепрофессиональными и специальными предметами, так как математика - фундаментальная дисциплина, обеспечивающая базовое образование специалиста любого профиля.
В соответствии с требованиями Государственных образовательных стандартов целью преподавания курса математики в высшей военной технической школе является изучение математических методов и моделей, наиболее широко используемых в общеинженерных, специальных и военных дисциплинах, а также, привитие необходимых навыков самостоятельного исследования специальных задач с помощью современного математического аппарата. В результате слушатель высшей военной технической школы должен иметь представление о предмете и методе математики как особом научном способе познания мира, общности ее понятий и представлений, о математическом моделировании системного описания и анализов процессов и явлений. Квалификационными требованиями определяется необходимый уровень математических знаний будущих выпускников, умение использовать основные математические понятия, алгоритмы при изучении специальных (военных) предметов. Отмечается, что дисциплина «математика» должна обеспечивать качественное изучение общенаучных, обще-профессиональных, специальных дисциплин.
При обучении в высшей военной технической школе артиллерийского профиля студенты изучают основы баллистики. Название этой науки происходит от греческого Pcctlo з что означает «бросать». В общефизическом смысле баллистика является разделом теоретической механики, изучающим движение брошенных тел. В более узком смысле эта наука изучает движение неуправляемых снарядов. Под снарядом здесь подразумевается любой боеприпас (пуля, ракета, мина и т. д.). В нашей работе на суть рассматриваемых вопросов вид боеприпаса не влияет, движение снаряда рассматривается как механическое движение твердого тела. Движение снаряда под действием пороховых газов внутри ствола орудия изучается внутренней баллистикой. Мы же будем рассматривать взаимосвязи математики с внешней баллистикой, которая изучает движение снаряда по вылету его из ствола орудия, а также факторы, влияющие на это движение.
На современном этапе в рамках курса «Внешняя баллистика» решаются следующие задачи:
-разработка методов расчета траекторий движения снарядов (основная задача внешней баллистики);
-изучение поведения снаряда в полете по траектории;
-разработка методов учета влияния условий стрельбы на полет снаряда;
-исследование рассеивания траекторий и точек падения снарядов. Для решения этих задач необходимо использовать математические методы.
Мето дика реализации идей межпредметных связей математики и внешней баллистики при изучении тем «Координаты» и «Уравнения линий»
Декартова система координат. В первой главе мы рассмотрели, как вводится декартова система координат на плоскости и в пространстве; мы рассмотрели примеры, в которых очень кратко, без описания, показали, как выбирается система координат по отношению к задачам, типичным для баллистики. В этой главе мы разберем задачи, которые предлагаем решить при изучении данной темы.
Прежде всего, необходимо поработать с самой декартовой системой координат, поэтому разберем такую задачу.
Задача 1. Снаряд вылетает из орудия со скоростью 700 м/сек. при угле возвышения (3=45. Зависимость между дальностью полета S и высотой h задана в виде таблицы:
Мы ограничимся этими задачами, они иллюстрируют особенности выбора декартовой системы координат на плоскости в баллистике. К вопросу рационального выбора системы координат мы будем возвращаться при изучении других разделов курса математики, в частности, при изучении элементов векторной алгебры.
1.2. Полярная система координат. В первой главе мы разобрали введение полярной системы координат и показали, как происходит выбор полярной системы координат в баллистике. Проиллюстрировать его можно с помощью следующей задачи.
Задача 3. С поверхности Земли запущен спутник. Приняв за начало полярной системы координат центр Земли, определить полярные координаты спутника в момент времени, когда расстояние от спутника до точки запуска станет равным двум радиусам Земли 2R и угол между полярной осью и направлением на спутник будет — радиан.
В первой главе мы рассмотрели, как трактуется понятие линии в аналитической геометрии, как определяется траектория движения тела в баллистике, в чем сходство и отличие этих понятий; отметили, что изучение линий сводится к изучению их уравнений. В данном разделе мы приведем примеры задач, связанных с баллистикой, решение которых поможет сформировать у слушателей понятие линии, а также проиллюстрирует использование разных линий в курсе баллистики.
В нашей программе изучение линий начинается с изучения линий второго порядка и происходит в такой последовательности: окружность, эллипс, гипербола, парабола.
Окружность._ Сначала рассмотрим материал из баллистики, связанный с определением окружности как геометрического места точек, равноудаленных от данной. Он может быть рассмотрен на кружковом занятии. Сделаем предварительно несколько замечаний.
Рассмотрим траекторию полета снаряда с начальной скоростью К0, выпущенного под углом в0. Выберем на траектории произвольную точку М и восстановим из точки М перпендикуляр к оси ОХ.
1.Тогда направление оси канала ствола в момент вылета снаряда - луч ОА-называется линией бросания снаряда.
2.Удалением данной точки траектории вдоль линии бросания называют расстояние, отсчитываемое вдоль линии бросания от точки вылета до пересечения с вертикалью, проходящей через данную точку траектории, то есть отрезок О А является удалением снаряда вдоль линии бросания.
Удаление вдоль линии бросания зависит только от времени полета: OA = Vo t [173,с.265].
3.Понижением данной точки траектории под линией бросания называют расстояние, отсчитываемое по вертикали, проходящей через данную точку траектории от точки пересечения вертикали с линией бросания до данной точки траектории. Отрезок AM является понижением данной точки траектории снаряда под линией бросания.
