Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. ТЕОРЕТИКО - МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОБУЧЕНИЯ МАТЕМАТИКЕ В ВУЗЕ НА ИНТЕГРАТИВНОЙ ОСНОВЕ.
1.1. Обучение на основе межпредметной интеграции и проблема определения интеграционной взаимосвязи дисциплин 12
1.2. Проблема методов контрольно-регулировочной и оценочной деятельности . 49
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1 73
Глава 2. МЕТОД ГЛАВНЫХ КОМПОНЕНТ КАК ИНСТРУМЕНТ ОСНОВЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНТЕГРАЦИОЕНОЙ ВЗАИМОСВЯЗИ ДИСЦИПЛИН И КОНТРОЛЬНО - ОЦЕНОЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ.
2.1. Описание метода выделения главных компонент 75
2.2. Применение метода главных компонент для получения исходной информации о состоянии процесса обучения в вузе 90
2.3. Дополнительные формы деятельности в системе обучения математике студентов специальности «Экономика и управление на предприятии» 108
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2 111
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ 113
Литература 115
Приложения 129
- Обучение на основе межпредметной интеграции и проблема определения интеграционной взаимосвязи дисциплин
- Проблема методов контрольно-регулировочной и оценочной деятельности
- Описание метода выделения главных компонент
Введение к работе
Актуальность исследования. Основной и конечной целью системы высшего образования является подготовка специалиста высшей квалификации. Согласно требованиям государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования выпускник должен быть
подготовлен к выполнению служебных обязанностей по виду профессиональной деятельности;
уметь решать типовые служебные задачи (в стандартных ситуациях с применением известных алгоритмов, способов, методов);
уметь решать нетиповые задачи по специальности.
Проблема качественной подготовки специалистов экономического профиля в классическом университете для выполнения ими должностных обязанностей является актуальной по всем дисциплинам, в том числе и по такой фундаментальной для всех экономических дисциплин, как математика.
Роль математики в подготовке специалиста-экономиста многогранна и состоит в создании у обучаемых целостной системы взглядов на природу и взаимосвязь, происходящих в ней явлений, а так же в создании фундамента для последующего усвоения экономических дисциплин. Формирование системы фундаментальных математических знаний и умений обеспечивает возможность применять их в условиях динамично развивающихся технологий и является одним из условий подготовки высококвалифицированного специалиста.
Повышение качества подготовки специалиста можно осуществить на базе межпредметных интеграционных процессов с учетом профессиональной направленности обучения.
Проблеме обучения на основе межпредметной интеграции посвящено большое количество исследований. Так теоретико-методологические, общедидактические, технологические аспекты исследовались в работах А.Н. Нюдюрмагомедова, И.П. Яковлева, Ф. Янушкевича, В.А. Энгельгарда, Н.К. Чапаева, Л.И. Фишмана, В.М. Филатова, В.И. Загвязинского, М.Н.Берулавы, Н.С. Дышлюк, А.И. Еремкина, В.Т. Фоменко, К.Ю. Колесиной, А.Г. Гейн, С.А. Бешенкова, В.Е. Медведева, Н.А. Клещевой, А.И. Гурьева, B.C. Елагиной, М.Л. Груздевой и др.
В работах В.Н. Максимовой, Ю.Г. Волкова, B.C. Поликарпова и других авторов исследованы теоретические, философские, психологические, социокультурные основы и предпосылки не только образования на интеграционной основе, но и интеграция самого образования.
Различные аспекты преподавания математики в технических и экономических вузах исследованы в работах Т.А. Арташкиной, Г.А. Бочкаревой, А.Н. Бурова, А.Г. Головенко, Э.А. Локтионовой, И.Г. Михайловой, СИ. Федоровой и др.
Однако, для выявления и успешного функционирования межпредметных интеграционных связей, необходимо: не только определять последовательность передачи учебной информации; формулировать цели обучения по этапам в виде умений и навыков; делать научно-обоснованный отбор содержания учебного материала с учетом специализации; продумывать систему методов и средств, соответствующих каждому этапу обучения, но и учитывать такие факторы как уровень развития познавательного интереса, условия обучения (что является немаловажным для вуза) и множество других факторов влияющих на качество усвоения знаний. Это означает, что применение межпредметных связей в реальном учебном процессе зависит от многих факторов, без учета которых нельзя строить процесс обучения на интеграционной основе. Обнаружено ограниченное количество работ,
5 посвященных исследованию того, как и в какой степени, качество подготовки специалиста зависит от качества усвоения отдельных дисциплин - это работы A.M. Дуброва, B.C. Мхитаряна, Л.И. Трошина и др.
До настоящего времени не проводилось специальных исследований, которые учитывали бы роль и место межпредметных связей между математикой и экономическими дисциплинами, их влияние на уровень математической подготовки специалиста экономического профиля в классическом университете, что и обусловило актуальность нашего диссертационного исследования.
Проблема исследования состоит в разрешении противоречий между стремлением повысить качество подготовки специалиста экономического профиля, обучающегося в классическом университете посредством создания межпредметной интеграции между математическими и экономическими дисциплинами, и отсутствием надежного и объективного метода, учитывающего множество факторов, влияющих на качество усвоения знаний по каждой отдельной дисциплине, а так же позволяющего провести оценку эффективности всех действий, направленных на повышение качества подготовки специалиста-экономиста.
Цель исследования. Установление действенных межпредметных связей между математическими и экономическими дисциплинами на основе метода главных компонент.
Объект исследования: процесс обучения математике студентов экономического профиля в классическом университете.
Предмет исследования: межпредметные связи между математическими и экономическими дисциплинами, как средство повышения качества образования.
6
Гипотеза исследования: уровень математической и экономической
подготовки специалиста-экономиста в классическом университете
повысится, если
курс математики рассматривать как базовый элемент системы подготовки специалиста-экономиста, позволяющей заложить основу его будущей многогранной профессиональной деятельности.
процесс обучения математике проводить на основе межпредметной интеграции между дисциплиной математика и экономическими дисциплинами.
для установления внутрипредметных и межпредметных связей применить метод главных компонент.
В соответствии с предметом, целью и гипотезой исследования предполагается решить следующие задачи:
Выявить степень разработанности педагогических исследований в области межпредметной интеграции между дисциплинами математического и экономического блоков в системе классического университета;
Дать теоретическое обоснование роли и места дисциплины "Математика" в процессе подготовки квалифицированного специалиста экономического профиля в классическом университете в соответствии с государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования;
Выбрать метод, позволяющий объективно определять межпредметные связи между математикой и экономическими дисциплинами за весь период обучения на основе результатов успеваемости по всем экономическим дисциплинам, изучаемым в классическом университете;
Определить содержание, формы и методы введения отобранного содержания в учебный процесс по дисциплине "Математика", которые
7 оказывают наибольшее влияние на профессиональную подготовку специалиста-экономиста;
Выполнить педагогический эксперимент, определить и проанализировать эффект от реализации действенных межпредметных связей между дисциплинами математического и экономического блоков методом главных компонент.
Сделать заключение о возможностях и перспективах применения в учебном процессе выбранного метода для установления межпредметных связей и роли любой дисциплины среди всех дисциплин, изучаемых в вузе.
Теоретике - методологической основой исследования являются: работы в области межпредметной интеграции (А.Я. Данилюк, Ю.И. Дик, К.Ю. Колесина, А.Л. Пинский, В.В. Усанов, А.Н. Нюдюрмагомедов, А.Г. Гейн, С.А. Бешенков, В.Е. Медведев, Н.А. Клещева, А.И. Гурьев, B.C. Елагина, М.Л. Груздева и др.); работы в области технологии обучения в высшей школе (СИ. Архангельский, С.Я. Батышев, O.K. Филатов, и др); работы по проблеме контроля и оценки знаний (Ю.К. Бабанский, В.П. Беспалько, B.C. Леднев, И.Я. Лернер, Ю.М. Кулюткин и др.); работы в области педагогики и психологии (П.А. Корчемный, А.Г. Лаптев, В.Г. Михайловский, Ю.Г. Лысин, А.А. Червова, Е.И. Гурский, В.П. Домашов и
др.)-
Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались общенаучные методы теоретического исследования: анализ педагогической, методической и технической литературы, учебно-программной и нормативной документации высшей школы, изучение результатов контроля знаний студентов, качественный и количественный анализ этих результатов, методы математической статистики.
Экспериментальная база: эксперимент проводился в течение 2001 -2004 г.г. на базе Нижегородского государственного университета, общее число участников более 600 человек.
Этапы исследования: исследование проводилось в три этапа.
На первом этапе (2000-2002 г.г.) проводился анализ педагогической и методической литературы; определение роли курса математики в профессиональной подготовке специалиста экономического профиля в классическом университете; наблюдение за учебным процессом; сбор исходной информации о состоянии успеваемости студентов за весь период обучения в вузе.
На втором этапе (2002-2003 г.г.) проводилась математическая обработка результатов успеваемости студентов за весь период обучения для трех наборов студентов методом главных компонент, на основании которой определялись внутрипредметные и межпредметные интеграционные связи, разрабатывались дидактические материалы, способствующие установлению более действенных межпредметных связей между математикой и экономическими дисциплинами. Опубликованы некоторые результаты работы.
На третьем этапе (2003-2004 г.г.) проводился анализ результатов применения в учебном процессе разработанных дидактических материалов. Опубликованы материалы исследования. Оформлялся текст диссертационного исследования.
Научная новизна исследования заключается в том, что применен метод главных компонент для установления внутрипредметных и межпредметных связей на основе анализа результатов успеваемости за весь период обучения специалиста-экономиста в классическом университете. Дано обоснование роли и места изучения математики и экономических
9 дисциплин в повышении уровня математической подготовки специалиста экономического профиля в системе классического университета.
Теоретическая значимость исследования: заключается в том, что:
выявлена степень разработанности педагогических исследований в области межпредметной интеграции между математикой и экономическими дисциплинами;
выявлено и обосновано влияние знаний по дисциплине "Математика" на уровень подготовки специалиста экономического профиля;
разработаны дидактические материалы для повышения уровня знаний по математике, необходимых для углубленного изучения экономических дисциплин;
показаны возможности и перспективы применения метода главных компонент для установления внутрипредметных и межпредметных связей и роли любой дисциплины в подготовке специалиста-экономиста.
Практическая значимость исследования:
разработаны дидактические материалы обеспечения содержания курса математики, учитывающие прикладную направленность обучения и комплекс задач.
экспериментально подтверждена эффективность применения дидактических материалов, направленных на повышение качества усвоения знаний по дисциплине "Математика" и повышение качества выпускаемого специалиста-экономиста.
Апробация работы: исследование и отдельные его результаты обсуждались на Международных конференциях «Высокие технологии в педагогическом процессе» (г. Н. Новгород, 2003-2004 г.), на Всероссийских конференциях «Актуальные вопросы развития образования и производства» (г. Н. Новгород, 2003-2004 г.), на региональной конференции - IX Нижегородская сессия молодых ученых «Голубая Ока» (г. Дзержинск, 2004
10 г.), на научно-практической конференции «Экономическое образование: проблемы преподавания общепрофессиональных, естественнонаучных и гуманитарных дисциплин» (г. Арзамас), на научно-методических семинарах лаборатории «Проблемы естественно-научного и математического образования в ВУЗах» во ВГИПА.
Тема исследования является составной частью работы по гранту Министерства образования Российской Федерации «Инновационные технологии при обучении естественнонаучным дисциплинам» (шифр ГО-2.1-84).
Внедрение результатов исследования осуществлялось в учебном процессе Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского и Нижегородского государственного педагогического университета.
Достоверность и обоснованность исследования обусловлена научной методологией исследования, сочетанием методов теоретического и экспериментального исследований, использованием метода главных компонент при обработке результатов успеваемости за весь период обучения, а так же широтой научной апробации исследования, ход и материалы которого обсуждались на конференциях различного уровня.
Положения, выносимые на защиту:
Методика установления внутрипредметных и межпредметных связей между дисциплиной «Математика» и экономическими дисциплинами, изучаемыми в классическом университете, статистическим методом главных компонент.
Дидактический комплекс организации учебного процесса на основе полученных межпредметных интеграционных связей дисциплины "Математика" со всеми дисциплинами экономического блока, изучаемыми в
вузе, обеспечивающий профессиональную направленность обучения, служащий средством повышения качества математической подготовки будущих специалистов-экономистов.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, двух глав, списка литературы и приложения.
Обучение на основе межпредметной интеграции и проблема определения интеграционной взаимосвязи дисциплин
Современное профессиональное образование развивается в контексте разнообразных интеграционных процессов и тенденций. Они проявляют себя на всех уровнях образования и исследуются в теоретико - методологическом, управленческом, организационном, общедидактическом, частнодидактическом, технологическом аспектах (Нюдюрмагомедов А.Н., Яковлев И.П., Янушкевич Ф. Энгельгард В.А., Чебышева Н., Коган В., Фишман Л.И., Загвязинский В.И., Берулава М.Н.) [121, 169, 171, 167, 162, 63, 64,22].
Многие актуальные проблемы современного образования переводятся в плоскость их интеграционного видения, обеспечивающего их решение на основе интеграционного подхода. В научно - педагогической литературе описан опыт решения на интегративной основе различных задач: формирования научного мировоззрения (Паладянц Е.А., Луцаев В.И., Зайналов Ф.Г.) [123, 99, 65]; базового профессионального образования (Новиков А.М.) [120]; политехнической направленности обучения (Пьянкова Т.В.)[137]. Наметились реальные предпосылки для рассмотрения с позиций интегративного подхода такой традиционной и в то же время современно актуальной проблемы, как проблема профессиональной направленности обучения. Определенным шагом в этом направлении было введение в практику обучения всех вузов страны квалификационных требований государственного образовательного стандарта к содержанию образования и квалификационных характеристик специалистов с высшим образованием.
В последнее время активно обсуждаются новые интегративные конструкты содержания профессионального образования. Значимыми структурными составляющими которого признаются: ключевые компетентности, компетенции и квалификации (Зеер Э.Ф.) [70]. Компетенция определяется как общая способность специалиста мобилизовать в профессиональной деятельности свои знания, умения и обобщенные способы выполнения действий. Специалист проявляет свои компетенции в деятельности, в конкретной ситуации. В качестве основных компонентов содержания ключевых профессиональных компетенций называются:
знания, умения и навыки по учебным предметам;
учебно-профессиональная мотивация;
обобщенные учебно-профессиональные действия;
интегративные учебно-профессиональные действия;
экстрафункциональные учебно-профессиональные действия.
В Западной Европе и США оценка квалификаций специалистов проводится на основе опросов менеджеров, предпринимателей, руководителей и высококвалифицированных специалистов различных специальностей в различных организациях. На основании этого разрабатываются и экспериментально проверяются различные методы формирования ключевых квалификаций. Под ключевой квалификацией понимается комплекс психологических качеств, способностей, знаний, умений и навыков специалиста, обеспечивающий эффективное выполнение определенной профессиональной функции, или несколько функций [70].
Кроме того, анализ различных аспектов интеграционных процессов в педагогических системах и явлениях дает современным авторам основание под интеграцией в педагогике понимать "целенаправленное установление структурно-органических связей элементов педагогической системы вокруг профессиональной направленности, обеспечивающее эффективное ее функционирование" (Нюдюрмагомедов А.Н.) [121].
В свете ведущих идей и тенденций развития современного высшего образования, взгляд на профессиональное образование как на сферу нарастания "человеческого потенциала", необходимого для решения социально - экономических проблем, сменяется подходом к нему как к сфере, прежде всего, решения личных проблем, саморазвития, личностного и профессионального роста, творческой самореализации. Его целью становится не столько узкопрофессиональная подготовка, сколько общекультурная, социально - и личностно значимое непрерывное развитие творческого потенциала личности, способностей к самостоятельному пополнению профессиональных знаний и их творческому применению. Целью образовательной деятельности ВУЗа остается достижение высокого профессионализма.
Основной конечной целью системы высшего образования является подготовка специалиста высшей квалификации. Профессиональная деятельность специалиста задает и определяет цели изучения всех учебных дисциплин.
Проблема методов контрольно-регулировочной и оценочной деятельности
Развивающиеся педагогические системы и технологии ведут к новым поискам в области повышения качества и эффективности педагогического контроля. В области контроля выделяют три основные взаимосвязанные функции: диагностическую, обучающую и воспитательную. Диагностическая функция контроля заключается в выявлении уровня знаний, умений, навыков. Обучающая - проявляется в активизации работы по усвоению учебного материала. Воспитательная функция контроля помогает дисциплинировать, организовать, направлять деятельность обучаемого, выявлять пробелы в знаниях, устранять их, формировать творческое отношение к изучаемому предмету.
В учебно - воспитательном процессе эти три функции взаимосвязаны, но при разных формах контроля доминирующую роль играют и разные функции. Например, на семинаре в основном проявляется обучающая функция: высказываются различные суждения, задаются различные вопросы, обсуждаются ошибки, но вместе с этим семинар выполняет как диагностическую, так и воспитательную функции. Зачеты, экзамены, коллоквиумы преимущественно выполняют диагностическую функцию контроля.
Формы контроля имеют большое разнообразие. Это: экзамены, зачеты, устный опрос, письменные контрольные, рефераты, коллоквиумы, семинары, курсовые, лабораторные проектные работы и так далее. Но каждая форма контроля имеет свои особенности и цели. Во время устного опроса контролируются не только знания, но тренируется устная речь, развивается общение. Письменные работы позволяют документально установить уровень знания материала, но это требует больших затрат времени для преподавателя.
Экзамены создают дополнительную нагрузку на психику обучаемого. Курсовые и дипломные работы способствуют формированию творческого мышления будущего специалиста. Умелое сочетание разных форм контроля является показателем уровня постановки учебного процесса в образовательном учреждении. Кроме того, педагогический контроль делится на текущий, тематический, рубежный, итоговый, заключительный. Текущий контроль включает в себя такие формы как: опрос, контрольные работы, проверка данных самоконтроля; он помогает дифференцировать студентов на успевающих и неуспевающих и мотивирует обучение. Тематический контроль определяет результат усвоения темы или раздела программы. Рубежный контроль - проверяет знания обучаемого перед тем, как преподаватель переходит к следующей части учебного материала, усвоение которого невозможно без усвоения предыдущей части. Итоговый контроль -это, чаще всего, экзамен по курсу, итог изучения пройденной дисциплины, на котором выявляется способность обучаемого к дальнейшей учебе. Заключительный контроль - госэкзамены, защита дипломной работы или дипломного проекта, присвоение квалификации Государственной экзаменационной комиссией.
В педагогике существуют различные подходы к определению критериев и уровней подготовки. В качестве теоретических основ разработки критериев и уровней сформированности профессиональных умений, например, предлагается использовать концепцию уровней обучения В.П. Беспалько. По В.П. Беспалько, критерием уровня профессиональной подготовки является способность человека к выполнению определенной деятельности (системы действий). Он выделил четыре уровня обучения [23-27].
Первый уровень характеризует способность человека узнавать, вспоминать ранее усвоенный материал на основе повторного знакомства с ним в тексте. Усвоение на этом этапе ограничивается самым общим представлением об объекте, явлении и позволяет обучаемому распознать его в ряду подобных ранее неизвестных объектов.
Второй уровень характеризуется способностью обучаемого самостоятельно воспроизводить информацию и применять ее в разнообразных типовых случаях, не требующих создания никакой новой информации.
Третий уровень характеризуется способностью обучаемого самостоятельно воспроизводить и преобразовывать усвоенную информацию для обсуждения известных объектов изучения и продуцирования субъективно новой информации о них, для применения усвоенной информации в разнообразных нетиповых (реальных) случаях, требующих создания новых методов действия.
Четвертый уровень характеризуется способностью обучаемых самостоятельно использовать усвоенную информацию для получения объективно новой информации в процессе:
а) нахождения и обсуждения новых свойств известных объектов;
б) нахождения и исследования новых методов деятельности с объектами;
в) нахождения новых объектов, свойств и качеств.
Описание метода выделения главных компонент
Общая характеристика метода.
Мониторинг образовательного процесса, решающего задачу профессиональной направленности средствами интеграции естественно -научных, общепрофессиональных и специальных дисциплин затруднен вследствие различий, имеющихся в контингенте обучаемых, коллективе преподавателей, в степени их взаимодействия, взаимоувязки дисциплин и их отдельных тем, условий обучения. В образовательном процессе существует множество разнообразных обстоятельств, влияющих на качество усвоения различных знаний, обусловливающих случайный характер результатов контроля знаний по различным дисциплинам. В этом случае можно прибегнуть к использованию метода системного анализа и математического моделирования [2, 3,4, 6, 72], позволяющего при исследовании взаимосвязей показателей усвоения учебного материала по всем изучаемым дисциплинам, учитывать многофакторность причин, влияющих на успеваемость студентов. В связи с этим, все возрастающую роль во многих научных исследованиях играет многомерный анализ данных, использующий для изучения взаимовлияния исходных параметров вероятностный подход. Основы многомерного статистического анализа, заложенные Т.Андерсоном, А.Н.Колмогоровым и Ю.В. Прохоровым, получили глубокое теоретическое развитие и эффективные результаты практического применения во многих областях науки и техники [5]. Преимущество использования данного статистического аппарата по сравнению с другими математическими методами заключается в одновременной оценке нескольких переменных, что позволяет извлечь дополнительную информацию об их связи и сделать более полные выводы. В математической статистике результативное применение нашли методы корреляционного, дисперсионного, факторного, кластерного и таксономического анализов.
Факторный анализ позволяет описать многочисленные явления, характеризующиеся изменчивостью и разнородностью проявления, ограниченным количеством факторов влияния, сохраняющих при этом основную часть информации. В отличие от корреляционного анализа, исследующего только величину стохастической связи между переменными, факторные методы позволяют не только уменьшить количество переменных, описывающих процесс, но и выявить структуру взаимозависимости между ними, что является необходимым условием для использования интеграционных подходов в образовательном процессе. На сегодняшний день известно три метода факторного анализа, отличающихся методическими подходами, но имеющих в основе общие цели, а именно, замену взаимокоррелированных признаков на некоторый фактор, которым обусловливается поведение системы случайных величин, и совершенствование на этой основе исследовательских процедур (получение некоррелированных переменных, сжатие многомерной информации, построение гипотез и т.д.). К таким методам относятся метод главных компонент, непосредственно факторный анализ и факторный дискриминантный анализ. К указанным методам прибегают в целях извлечения максимума информации за счет анализа экспериментальных данных (описание, классификация и интерпретация) и оптимального планирования измерительных процедур (моделирование и оптимизация экспериментов и процессов).
Некоторыми исследователями метод главных компонент признается статистическим, а не факторным, т.к. является закрытым методом с точки зрения логической структуры. Тем не менее, существует нестатистический подход, выделяющий данный метод из других многомерных, который заключается в поиске оптимального представления исследуемых исходных данных в пространство меньшей размерности, достигаемом путем объяснения полной дисперсии переменных [6].
Собственно факторный анализ ту же задачу решает методом исследования корреляционных зависимостей между всеми переменными. Для этого на главной диагонали корреляционной матрицы проставляют оценки общностей и исследуют редуцированную корреляционную матрицу путем выявления, вращения и оценки значений факторов.
Факторный дискриминантный анализ отличается от двух предыдущих определением предполагаемой неоднородности данных и проверке на значимость выдвинутой гипотезы методом поиска главных факторов. Если метод главных компонент выявляет линейные зависимости исходных переменных, которые позволяют распознавать объекты, то факторный дискриминантный анализ выявляет другие линейные комбинации, которые позволяют разделять группы объектов или центры тяжести выбранных групп [56].
