Введение к работе
Обучению математике отводится значительное место в подготовке военных специалистов. Это объясняется, в первую очередь, тем, что математика является элементом общечеловеческой культуры, она воспитывает интеллект обучаемого, расширяет его кругозор, является проверенным временем и наиболее действенным средством умственного развития. Математика является также основой профессиональной культуры, так как без нее невозможно изучение инженерных и специальных дисциплин. Кроме того, математике отводится особая роль в становлении и развитии мировоззрения курсантов. Математическое образование вводит курсанта в мир его будущей профессиональной деятельности, следовательно, оно должно быть профессионально ориентировано.
Спор о том, какую математику необходимо изучать будущим военным специалистам, уходит корнями в далекие времена. Уже в Древней Греции про-теошла-дифференщіашія^?Ь/чения^^атематике: с одной стороны, молодые люди аристократического происхождения изучалїП.іатематику-как-лопгчесхуіо_ систему, а с другой стороны, ремесленники воспринимали математику как сборник рецептов при решении стандартных задач их специальности. Особенно ярко это выражено в диалогах Платона. По его мнению, человек, посвящающий себя управлению государством или управлению войсками, должен изучать математику не как простой ремесленник, «для бытовых нужд», а для познания «сущего». Таким образом, уже в древности человечество осознало важность математического познания как такового, безотносительно к задачам, которые выдвигала повседневная практика.
В конце XVIII века во Франции впервые в истории были учреждены военные школы и академии. В них преподавали такие известные математики, как Ж. Лагранж, П. Лаплас, А. Лежандр, Г. Мошк. В 1794 г. была основана Парижская политехническая школа, которая стала образцом для технических и военных школ во всем мире. Важной составляющей учебного плана школы стало преподавание теоретической и прикладной математики. Для военных учебїшх заведений России, в которых работали крупные ученые-математики, была характерна прикладная направленность обучения. Так, академик М.В. Остроградский преподавал в Морском кадетском корпусе, являлся профессором Главного артиллерийского училища. Академик П.Л. Чебышев был членом Артиллерийского отделения Военно-учебного комитета и Временного Артиллерийского комитета. Основоположник аэродинамики Н.Е. Жуковский создал несколько учебных и научных учреждений, которые позднее превратились в военные вузы. Академик А.Н. Крылов был профессором Морской академия и некоторое время ее начальником. Именно передовые преподаватели российских военных учебных заведений возглавили движение за обновление содержания математического образования.
К сожалению, сейчас в преподавании математики в военных вузах делается упор на «hkctjto» (теоретическую) математику, при этом вопросам прикладной математики уделяется недостаточное внимание. А ведь только в рамках приложении можно продемонстрировать курсантам всю мощь математических мешдов как универсального интеллектуального инструмента, предназначенного дал познания мира, для решения задач других, в частности военных наук. Прикладная математика приобретает черты наук» о природе, о действительном мире в отличие от теоретической математики, оперирующей лишь абстрактными теоретическим)! понятиями. Приложения вскрывают происхождение этих понятии из отношений и форм реального мира, помогая сформировать у курсантов научную картину мира.
Перед преподавателям! общенаучных дисциплин военно-инженерного Буза стоит более сложная задача по подготовке специалистов, чем перед преподавателями гражданского вуза. Это связано, во-первых, с особенностями организации учебно-воспитательного процесса военного вуза, когда распорядок дня курсантов строго регламентирован и время на самостоятельное изучение дисциплины ограничено. Во-вторых, связано с психологическими и бытовыми условиями, а которых находятся курсанты младших курсов: казарменный образ жизни, оторванность от привычною домашнего уклада, необходимость строгого подчинения приказам, песеты воинской службы. В-третьих, за время обучения в военно-инженерном институте курсанты одновременно получают гражданскую инженерную специальность, которая соответствует такой же специальности, приобретаемой с гражданском вузе, и военную специальность - офицер определенного рода войск. И, наконец, в-четвертых, выпускники после окончания военных вузов первые несхолько лет несут службу в войсках, при этом полученная инженерная специальность зачастую остается невостребованной, однако по прошествии времени на первый план выходит потребность в профессиональных инженерных знаниях. Отсюда вытекает необходимость формирования у курсантов военно-инженерных вузов прочных базовых знаний, достаточных для профессиональной деятельности и продолжения образования.
Настоящее исследование посвящено разработке теоретических сенов математического образования курсантов военно-инженерного вуза. Необходимость заново пересмотреть цели и содержание математического образования в военном вузе, дидактическую концепцию, методы и средства обучения вытекает га требований, предъявляемых к выпускникам военно-инженерных вузов в связи с реформой Вооруженных Сил России. От будущих офицеров требуется не только знание теории, но и высокий уровень практической подготовки. На вооружении современной армии появляются ноеьіє военные технологии, основанные на широком применении электронно-вычислительной техники, высококачественных систем поиска и поражения противника при нанесении точечных ударов, автоматизации развертывания и применения боевой техники. При этом возникает необходимость мобилизации и активного проявления творческих возможностей человека, его способностей к самостоятельному и мгновен-
лому принятию решений, высокой степени знаний, умений и навыков для реа-л.пащш тгих решений.
Средством достижения целей математического образования в воекяо-инленерном вузе, решения проблем обучения математике курсантов может стать лрофнг.ыюе (профилированное) преподавание математики. Под профилированием понимается профессионально-прикладная направленность преподавания математики, проявляющаяся не только в решении в ходе обучения задач с прикладным, профессионально-ориентированным содержанием, т.е. не только в содержагольнон связи математик'! с общенаучным!!, общепрофессиональными дисциплинами и дисциплинами специализации военно-инженерного зуза, но и в методологической связи, позволяющей продемонстрировать курсантам роль математики в современном мире, необходимость овладения математическими методами как инструментом для изучения различных, и прежде всего профессиональных, областей человеческой деятельности. При этом профессионально-прикладная направленность преподавания поззоллгт перевести математику с общего, абстрактного уровня на узко прагстический, прагматический, тем самым повысить заинтересованность курсантов в изучении как математики, так г. профессиональных дисциплин.
Профилирование преподавания, привлечение при обучении математике материала других йійігаплттнгпоззодяет-итітггркровать.разрознекі:ие знания курсанта по разным предметам в единую систему. Все это в конечном итоге сказывается на качестве профессиональной подготовки, способствует развитию мышления курсантов. Кроме того, профессионально-прикладная направленность обучения математике позволяет продемонстрировать курсантам значение науки для познания мира, место математики в системе наук, через универсальность математических методов продемонстрировать единство материального мира, взаимосвязь происходящих в нем явлений. Тем самым профилирование вносит вклад з формирование научного мировоззрения будущих военных.
Изучением прикладной, профессиональной направленности преподавания математики занимались многие ученые-педагоги. Так, проблему приклад-нон направленности преподавания математики в средней школе рассматривали А.С. Адыгозалов, Т.Н. Алешина, Ю.М. Колягик, Б.Н. Кузнецов, Н.А. Терешин, Ю.Ф. Фоминых, И.М. Шапиро и др. Вопросы прикладной, профессиональном направленности преподавание математики в высшей школе изучались Р.У. Ах-меровой, Г.А. Бокаревой, Б.В. Гиеденко, Е.Н., Кикоть, М.Р. Куваевым, Л.Д. Кудрявцевым, А.Г. Мордковичем и др. Проблемам профессиональной подготовки курсантоа военных вузов посвящены диссертационные исследования Р.А. Ахметгареева, В.В. Бондарь, В.П. Жуковского, В.П. Иванова, В.И. Карповой, Н.Г. Мирошниченко, Е.В. Садековой, СВ. Середенко, СБ. Юговой и др.
Анализ педагогической литературы показал, что исследование профильного преподавания математики в военно-инженерном вузе с учетом специфических целей математического образования будущих военных инженеров и особенн&тей обучения в военном вузе до сих пор в полной мере никем не проводилось. Имеются лишь частичные педагогические, методологические, цидак-
тнческие к методические разработки проблемы, не существует единой концепции, которая бы позволила осуществить ее теоретическую проработку.
Таким образом, выделяются следующие мотивы, которые характеризуют актуальность настоящего исследования:
соответствие направления исследования задачам, стоящим перед высшим военным образованием в условиях реформы Вооруженных Сия России по подготовке грамотного военного специалиста, способного творчески решать задачи, возникающие в его профессиональной деятельности, обладающего прочными знаниями, умениями н навыками, развитым мышлением и мировоззрением;
отсутствие единой теоретической концепции математического образования в военно-инженерном вузе, основанной на общепедагогической разработке и опыте преподавания математики в военном вузе.
Необходимость исследования математического образования курсантов военно-инженерного вуза объясняется также необходимостью разрешения ряда противоречий, присущих современному процессу обучения:
между возросшей потребностью Вооруженных Сил в высокопрофессиональных, творчески мыслящих, активных военных специалистах, обладающих математической подготовкой, необходимой для управления современной военной технихой, и консерватизмом системы математической подготовки военных инженеров;
между потребностью педагогической практики военного вуза в методике преподавания математики, позволяющей решать задачи математического образования военных инженеров, учитывающей специфику обучения в военном музе, и отсутствием единой теоретической основы для разработки этой методики;
между потребностью общества в воспитании и всестороннем развитии будущих военных специалистов и отсутствием системы воспитания, реализующейся через обучение, учитывающей современные социальные условия, реалии современной жизни.
Это противоречия позволили определить проблему исследования: каковы методологические основы, дидактические закономерности и принципы,.педагогические и методические подходы, позволяющие создать необходимые и достаточные условия для достижения целей математического образования будущих военных инженеров, для осуществления их качественной математической подготовки, необходимой им для овладения специальностью, решения профессиональных задач, развития и дальнейшего самообразования.
Объектом исследования является процесс математического образования в военно-инженерном вузе, который рассматривается как единство процессов обучения, воспитания и развития курсантов.
Предмет исследования - методологические, дидактические, педагогические (связанные с проблемой воспитания и развития), методические основы построения теории математического образования в военно-инженерном вузе.
Цель исследования - обоснование педагогики математики и создание теории математического образования курсантов военно-инженерного вуза, on-
ределение путей профилирования преподавания как средства реализации целей математического образования, условий, методов и средств реализации профессионально-прикладной направленности обучения курсантов военно-инженерного вуза.
Гипотеза исследования заключается в том, что если разработать теоретические основы математического образования курсантов военно-инженерного вуза, определить методы и средства достижения целей образования и внедрить их в практику преподавания математики, то станет реальной возможность более эффективной организации обучения математике, направленной на:
повышение качества базовых и профессионально значимых знаний, умений и навыков;
формирование профессиональной направленности личности;
развитие математического и профессионального мышления;
- создание условий для формирования научного мировоззрения.
Исходя из цели исследования и выдвинутой гипотезы, были постав
лены следующие частные задачи:
- разработать общую концепцию математического образования в воен-
— но-инженердашвузе;
рассмотреть как средство достижёнителей-математпческого^образр-вания профильное, профессионально-прикладное преподавание математики в военном вузе;
разработать систему дидактических принципов, позволяющих определиться с содержанием, методами, средствами и формами организации учебно-воспитательного процесса;
определить направления воспитательной работы, осуществляемой в процессе обучения математике;
разработать систему прикладных, профессионально-ориентированных задач и определить методику их использования в обучении, используя межпредметные связи математики с общенаучными, общепрофессис-нальными и специальными дисциплинами военно-инженерного вуза;
разработать частные методики преподавания математики с учетом профилирования дисциплины;
создать методическую систему профильного преподавания математики в военно-инженерном вузе.
Методологическую основу исследования составили общефилософские принципы системности, единства фундаментального н прикладного знания, а также принцип гуманизации образования.
Теоретическую осноъу исследования составили:
исследования по философии и методологии математики А.Д Александрова, Н. Бурбаки, Б.В. Гнеденко, А.А. Касьяна, А.Н. Колмогорова, Ю.Ф. Фоминых;
дидактические исследования Ю.К. Бабанского, В.И. Звягинского, Л.Д. Кудрявцева, И.Я. Лернера, М.И. Махмутова, М.Н. Скаткнна;
- психолого-педагогические исследования М.И. Дьяченко, А.А. Канды-
бович, А.Н. Леонтьева, А.К. Марковой, В.Н. Мясищева, С.Л. Рубин
штейна.
Выбор методов исследования определен характером решаемых задач:
теоретический анализ методической, пенхолого-педагогической, математической литературы, вузовских учебных пособий и программ;
изучение и обобщение педагогического опыта преподавания математики в технические и военно-инженерных вузах;
системный анализ педагогических явлений, позволяющий рассматривать взаимоотношения и связи системы средств, методов и организационных ферм учебно-воспитательного процесса;
проведение педагогического эксперимента по осуществлению профессионально-прикладной направленности обучения курсантов;
анкетирование курсантов экспериментальной и контрольной групп;
педагогическое наблюдение за обучаемыми с целью выявления результатов применения профессионально-прикладной направленности преподавания математики.
Концепция настоящего исследования представляет собой теоретическую основу решения проблемы математического образования в военно-инженерном вузе и заключается в том, что организация и управление образовательным процессом по математике должны опираться на научно обоснованную частную педагогику предмета - педагогику математики.
Термин «педагогика математики» не является общепринятым и нуждается в некотором обосновании. В советское время педагогика развивалась как-единая, монолитная, общая для всех предметов наука. В последние годы ориентация педагогики на конкретную учебную дисциплину стала получать все большее признание и распространение. Это нашло отражение в работах Э.Н. Гусинского, А.А. Касьяна, Н.В. Метельского, А.А. Столяра, Ю.Ф. Фоминых, в которых подчеркивается, что педагогика, ориентированная на определенную научную дисциплину, обретает богатство конкретного содержания и служит прочной теоретической основой для методики преподавания рассматриваемого предмета. Содержание классических разделов общей педагогики - дидактики (теории обучения) и теории воспитания - существенно зависит от того, преподавание какого предмета рассматривается. Частные педагогики таких предметов, как математика, литература и физкультура практически не пересекаются. Это привело к возникновению частных педагогик, в которых трактуются вопросы не только обучения, но и воспитания в процессе преподавания соответствующего предмета. Однако в силу особенностей математики, которыми не обладает ни одна другая наука, можно говорить о том, что только педагогика математики может претендовать на самостоятельное существование как отрасль научного знания, опирающаяся на общую педагогику, теорию образования, методологию математики.
Преподавание математики в учебных заведениях вызвало к жизни потребность в изучении этого процесса, в его научной организации. В результате стала развиваться его методика, которая за два века сложилась в разветвленную
научнук» дисциплину. Это перыая составляющая педагогики мателгатики. Но проблемы математического образования не сводятся к проблемам преподавания. Методика не исчерпывает всех вопросов, касающихся постановки учебного и воспитательного процессов, она зторична по отношению к некоторым более общим, фундаментальным проблемам, исследование которых необходимо и для решения собственно методических вопросов.
Не менее важным япляется осмысление общих дидактических проблем применительно к процессу обучения математике. Дидактика математики - вторая составляющая педагогики математики. Это традиционные дидактические вопросы о принципах и методах обучения, формах его организации, вопросы контроля, оценки и учета результатов учебно-воспитательного процесса, содержания обучения и т.д. Кроме того, к дидактике относятся вопросы о содержании образования, о соотношении математики как науки и как учебного предмета, а также вопрос о профессионально-прикладном преподавании математики, т.е. о специфике математического образования профессионалов-математиков, инженеров, других специалистов.
Помимо осмысления методических и дидактических проблем необходим анализ воспитательной и развивающей функций математики, таким образом теория воспитания и развития являетс.ттретьей-составляюш.сй_педагогики ма-тематики. Она направлена на исследование воспитательного, развивающего потенциала математического знания, воспитательных возможностей различных форм обучения, роли математического образования в общем процессе воспитания.
И, наконец, как и всякая самостоятельная отрасль научного знания педагогика математики имеет свою собственную методологию.
Научные и практические разработки по педагогике математики осуществлялись не только в нашей стране, но и за рубежом, однако все они рассматривают общеобразовательный курс и ограничиваются разработкой методики и дидактики предмета, не затрагивая методологических проблем, вопросов воспитания и развития. В настоящем исследовании предлагается следующая структура педагогики математики:
методология педагогики математики;
дидактика математики;
теория воспитания и развития личности в преподавании математики;
общая методика преподавания математики;
частные методики преподавания отдельных разделов.
Педагогика математики является общей теорией математического образования. Ее фундаментальные разработки раскрывают общие закономерности процесса обучения предмету, процесса воспитания и развития личности, они не зависят от субъекта образования и направлены на углубление научного знания об объекте исследования, т.е. о процессе математического образования как общеобразовательного, так и высшего профессионального.
На основании фундаментальных разработок педагогики математики осуществляются прикладные разработки, которые решают отдельные теоретические и практические задачи, связанные с формированием содержания матема-
тического образования, разработкой методики преподавания, отдельных педагогических технологий. В результате осуществления прикладных разработок появляются учебные программы курса математики, учебники и учебные пособия, дидактические материалы, методические рекомендации по формам и методам организации обучения, воспитания и развития и т.д. В прикладных разработках учитывается субъект исследования. Поэтому предложенный в настоящем исследовании концептуальный подход к математическому образованию конкретизируется применительно к обучению, воспитанию и развитию курсантов военно-иня;енерного вуза.
Основные этапы и организация исследования. Исследовательская работа по разработке теоретических осноз математического образования и работа по внедрению методики профессионально-прикладной направленности обучения математике в военно-инженерном вузе проводилась в период с 1996 по 2000 гг. На первом этапе (1996-1998 гг.) осуществлялись теоретические разработки, предварительная работа по отработке учебной программы и тематического плана, собирался и систематизировался дидактический материал, создавалась система прикладных, профессионально-ориентированных задач, на отдельных занятиях отрабатывалась методика профильного преподавания математики. Проводились наблюдение, беседы, анкетирование курсантов.
На втором этапе осуществлялся педагогический эксперимент, который состоял из двух частей: констатирующей и формирующей. Эксперимент проводился в течение четырех семестров обучения в 1998 - 2000 гг., исследованием были охвачены курсанты второго и третьего факультетов Пермского военного института ракетных войск.
На защиту выносятся основные положения и принципы педагогика математики как теоретической основы математического образования курсантов военно-инженерного вуза:
профильный, профессионально-прикладной подход к преподаванию математики в военно-инженерном вузе;
система дидактических принципов, позволяющих определиться с содержанием, методами, средствами и формами обучения математике в военно-инженерном вузе;
система направлений воспитательной работы, осуществляемая в процессе обучения курсантов математике;
система методов и средств обучения математике в рамках профильного, профессионально-прикладного преподавания, в том числе методическая система прикладных, профессионально-ориентированных задач;
частные методики преподавания отдельных разделов математики, учитывающие сформулированные методологические и дидактические принципы.
Научная новизна проведенного исследования заключается в решении важной научной проблемы: обосновании нового направления в педагогической науке - педагогики математики и создании на этой основе общей концепция
математического образования как общеобразовательного, так и высшего профессионального.
Теоретическая значимость исследования заключается в теоретической разработке составных частей педагогики математики; в том, что в нем на основе комплексного исследования методологических, психолого-педагогических, методических аспектов проблемы определено средство достижения целей математического образования - профильное, профессионально-прикладное преподавания математики курсантам военно-инженерного вуза; в обосновании системы дидактических принципов, позволяющих определить содержание, методы,- средства и формы организации профессионально-прикладной направленности обучения математике. Совокупность теоретических положений исследования составили фундамент методики преподавания математики в военно-инженерных вузах.
Практическая значимость работы состоит в создании методической системы прикладных, профессионально-ориентированных задач и разработке методики их применения в процессе обучения математике курсантов военно-инженерного вуза, в разработке частных методик преподавания отдельных разделов математики с учетом профессионально-прикладной направленности обу-чения,-в-создании_системы профильного преподавания математики в военно-инженерном вузе. Результаты исследования могут~быть~использованы - в прак-тике преподавания математики в военно-инженерных и гражданских технических вузах.
Результаты диссертационного исследования обобщают многолетний опыт преподавания математики в Пермском военном институте ракетных войск, а также опыт работы в период с 1997 по настоящее время группы исследователей под руководством автора и при участии академика Академии естествознания, доктора педагогических наук, профессора Ю.Ф. Фоминых. По результатам исследования защищены кандидатские диссертации В.И. Карповой (1999 г.) и СБ. Юговой (2000 г.).
Достоверность и обоснованность основных положений и выводов исследования обеспечивается многократной проверенностью методологических основ, на которых основывается настоящее исследование. Она обеспечивается также обоснованностью используемых автором базовых положений психологии личности, педагогики высшей школы, опорой на отечественный педагогический опыт. Достоверность и обоснованность подтверждается также логическим анализом результатов исследования и их экспериментальной проверкой.
Апробация и внедрение результатов исследования. Основные содержательные элементы и предлагаемые подходы к обучению математике прошли апробацию и внедрены в учебвый процесс Пермского военного института ракетных войск, Пермского военного института внутренних войск, Пермского государственного технического университета.
Результаты исследования регулярно докладывались и получили положительную оценку на методическом семинаре Пермского военного института ракетных войск «Методология педагогики» (1997-2001 гг.), на межвузовских.
всероссийских, международных научно-практических конференциях и семинарах.
Структура диссертации. Настоящая работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы и приложений.