Размещено на http://www.allbest.ru/

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата педагогических наук

Формирование профессиональной компетентности будущих инженеров в условиях интеграции математики и спецдисциплин средствами профессионально ориентированных задач

Васяк Любовь Владимировна

13.00.02 - теория и методика обучения и воспитания

(математика, уровень высшего профессионального образования)

Омск - 2007

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Забайкальский государственный гуманитарно-педагогический университет им. Н. Г. Чернышевского»

Научный руководитель: доктор педагогических наук, профессор

Далингер Виктор Алексеевич

Официальные оппоненты: доктор педагогических наук, профессор

Епишева Ольга Борисовна;

кандидат педагогических наук

Бурмистрова Наталия Александровна

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Красноярский государственный

педагогический университет»

Защита состоится 30 мая 2007 г. в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.177.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора педагогических наук при Омском государственном педагогическом университете по адресу: 644099, г. Омск, наб. Тухачевского, 14, ауд. 212.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Омского государственного педагогического университета по адресу: 644099, г. Омск, наб. Тухачевского, 14.

Автореферат разослан «___» апреля 2007 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета М. И. Рагулина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Изучение и анализ психолого-педагоги-ческой литературы показывает, что в наше время, в условиях перемен, - к подготовке молодых специалистов в России предъявляются новые требования. Обществу необходимы высококвалифицированные, профессионально компетентные, творчески мыслящие, способные принимать правильные решения специалисты. А формирование современной профессиональной компетентности становится одной из основных функций всего процесса подготовки будущих инженеров. Поэтому особую актуальность приобретает модернизация системы высшего профессионального образования, которая требует поиска новых организационно-методических средств и технологий повышения качества подготовки специалистов.

Одним из таких средств является междисциплинарная интеграция, которая может принимать два значения: во-первых, это создание у обучающихся целостного представления об окружающем мире (здесь интеграция рассматривается как цель обучения); во-вторых, это нахождение общей платформы сближения предметных знаний (здесь интеграция - средство обучения). На практике в большей степени происходит спонтанная и нецеленаправленная интеграция знаний. Многолетние наблюдения показывают, что студенты, получив подготовку по общепрофессиональным дисциплинам, затрудняются применять знания, умения при изучении спецдисциплин. Им не хватает самостоятельности мышления, умения переносить полученные знания в сходные или иные ситуации. Практически отсутствует преемственность в обучении курсам вузовских дисциплин, рабочие программы общепрофессиональных и специальных циклов не согласованы во времени изучения.

Как освещается в педагогической литературе и показывает практика, математика в техническом вузе является методологической основой всего естественнонаучного знания, и система математического образования должна быть направлена на использование математических знаний при изучении циклов общепрофессиональных и специальных дисциплин. Изучение математики интеллектуально обогащает студента, развивая в нем необходимую для будущего инженера гибкость и строгость мышления. Это тем более актуально сейчас, когда студенческие аудитории заполнила молодежь, не получившая необходимой математической подготовки в школе (об этом свидетельствуют результаты ЕГЭ).

Интеграция наук в разнообразных формах синтеза междисциплинарных исследований имеет значение как для процесса формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в процессе обучения, так и в последующей профессиональной деятельности. Большинство студентов инженерных вузов не осознают необходимости изучения общеобразовательных дисциплин, в число которых входит математика. В результате поверхностного изучения математики, общепрофессиональных и специальных дисциплин у студентов слабо формируются знания и умения, позволяющие им правильно ориентироваться в практических заданиях, применять знания для решения задач, связанных с будущей специальностью. Студенты не умеют переносить знания, полученные при изучении одной дисциплины (математики), для объяснения процессов, изучаемых в других дисциплинах. Все это отрицательно сказывается на эффективности процесса обучения в целом и обучении математике в частности. Поэтому в ходе исследования был выявлен ряд противоречий:

? между наличием опыта организации интеграции дисциплин в вузах страны и необходимостью его изучения с позиции формирования профессиональной компетентности будущих инженеров;

? между актуальностью проблемы формирования профессиональной компетентности будущего инженера и недостаточной разработанностью в педагогической науке теоретических представлений о сущности и специфике данного интегративного качества инженера;

? между необходимостью целенаправленного формирования профессиональной компетентности студентов в процессе обучения математике и отсутствием научно обоснованной модели ее обновления и реализации.

Проблемы прикладной направленности обучения математике, обеспечивающие реализацию интеграционных связей, рассматривались в исследованиях Н. С. Антонова, М. И. Башмакова, Ю. К. Васильева, В. А. Гусева, Л. М. Долговой, Л. В. Загрековой, Э. Ф. Зеера, А. Г. Мордковича, А. А. Столяра и др. В педагогике и педагогической психологии проблеме интеграции наук в области среднего и высшего образования посвящены работы М. С. Асимова, П. Р. Атутова, А. П. Беляевой, Н. Ф. Борисенко, Г. Н. Варковецкой, В. А. Далингера, И. Д. Зверева, И. М. Зыряновой, Б. М. Кедрова, П. Г. Кулагина, И. Я. Лернера, Н. А. Лошкаревой, В. Н. Максимовой, В. Н. Федоровой и др.; в области профессионально-технического образования - П. Р. Атутова, С. Я. Батышева, Л. Ю. Бегениной, А. П. Беляевой, В. Я. Гусакова, Л. В. Загрековой, И. М. Зыряновой, Т. В. Кудрявцева, М. В. Лагуновой, И. Г. Михайловой и др. Связь между предметами - одно из основных требований дидактики профессионально-технического образования.

Определяющее значение в рамках данной диссертационной работы имеют педагогические исследования по проблемам профессиональной подготовки (Ю. К. Бабанский, С. Я. Батышев, А. П. Беляева, В. П. Беспалько, О. Б. Епишева, Ю. М. Колягин, Н. Ф. Талызина, С. А. Татьяненко, Е. И. Зарипова, Э. Ф. Зеер, А. В. Хуторской и др.) и по проблемам формирования профессиональной компетентности (Е. В. Бондаревская, И. А. Зимняя, С. Н. Скарбич и др.); психологические исследования (Л. С. Выготский, П. Я. Гальперин, В. В. Давыдов, А. Н. Леонтьев, А. А. Реан, Н. Ф. Талызина, И. С. Якиманская и др.), исследования по проблеме использования в обучении профессионально и практико-ориентированных задач (Н. В. Скоробогатова, Е. Н. Эрентраут и др.), методологические исследования по проблеме использования информационных технологий в образовании (В. П. Дьяконов, Г. М. Дьяченко, И. Г. Захарова, М. П. Лапчик, Л. Р. Мартиросян, М. И. Рагулина и др.). В то же время в этих исследованиях недостаточно представлено такое направление совершенствования математической подготовки будущего инженера, как использование профессионально ориентированных задач в формировании профессиональной компетентности при интеграции математики и спецдисциплин.

На основании анализа имеющихся работ по проблемам формирования профессиональной компетентности будущих специалистов (Г. М. Дьяченко, Е. И. Зарипова и др.) мы делаем вывод о том, что констатировать положительную динамику сформированности профессиональной компетентности можно по следующим критериям: уровни овладения системой математических знаний, умений и навыков, уровни обучаемости, уровни обученности, сформированность мотивации изучения математики. Положительная динамика данных критериев свидетельствует о сформированности профессиональной компетентности. Это обосновывает актуальность проблемы исследования интеграционного подхода в становлении профессиональной компетентности специалиста.

Таким образом, актуальность исследования определяется противоречием между имеющимися в структуре подготовки инженеров возможностями, позволяющими использовать потенциал интеграции наук для формирования профессиональной компетентности инженера, и реально сложившейся практикой подготовки инженеров, когда спонтанно и нецеленаправленно идет реализация интегративно-прикладной функции. Нередко приходится сталкиваться с тем, что формирование математического аппарата в недостаточной степени ориентировано на его дальнейшее использование в профессиональной деятельности будущих специалистов.

Опыт работы в высшей школе и инновационные подходы в сфере образования побудили нас обратиться к исследованию темы «Формирование профессиональной компетентности будущих инженеров в условиях интеграции математики и спецдисциплин средствами профессионально ориентированных задач».

Проблема диссертационного исследования состоит в разрешении противоречия между потенциальными возможностями профессионально ориентированных задач в формировании профессиональной компетентности студентов инженерных вузов при интеграции математики со спецдисциплинами и реально сложившейся практикой обучения математике в данных вузах, не учитывающей эти возможности.

Объект исследования - процесс обучения математике в инженерном вузе.

Предмет исследования - формирование профессиональной компетентности будущих инженеров в условиях интеграции математики и спецдисциплин средствами профессионально ориентированных задач.

Целью исследования является разработка теоретически обоснованной методики формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в условиях интеграции математики и спецдисциплин средствами профессионально ориентированных задач.

Гипотеза исследования: если в процессе обучения будущих инженеров математике систематически и целенаправленно обеспечивать ее интеграцию со спецдисциплинами на уровне знаний и на уровне видов деятельности, используя профессионально ориентированные задачи в качестве основного средства, то это будет способствовать положительной динамике формирования профессиональной компетентности.

В рамках проведенного исследования мы отслеживаем сформированность профессиональной компетентности по следующим параметрам: уровни овладения системой математических знаний, умений и навыков; уровни обученности; уровни обучаемости студентов; мотивация к изучению математических дисциплин.

В соответствии с целью, предметом и гипотезой исследования поставлены следующие задачи исследования:

? определить психолого-педагогические основы формирования профессиональной компетентности будущих инженеров;

? выявить роль и место профессионально ориентированных задач в интеграции математики и спецдисциплин, обеспечивающей формирование профессиональной компетентности будущих инженеров;

? разработать комплекс профессионально ориентированных задач, направленный на интеграцию математики со спецдисциплинами, способствующий формированию профессиональной компетентности;

? разработать методику использования комплекса профессионально ориентированных задач в обучении математике и экспериментально проверить ее эффективность.

Методологическую основу исследования составили:

? концепция профессиональной компетентности специалиста (Е. В. Бондаревская, Э. Ф. Зеер, И. А. Зимняя, С. А. Писарева, А. П. Тряпицына, А. В. Хуторской и др.);

? концепция фундаментализации знаний через интеграцию содержания образования (М. Н. Берулава, Е. В. Бондаревская, В. А. Далингер, Э. Ф. Зеер, И. А. Зимняя, Н. Я. Кузьмин, В. Н. Максимова, А. А. Пинский, А. П. Тряпицына, Г. Ф. Федорец и др.);

? концепция деятельностного подхода к обучению математике О. Б. Епишева, В. И. Загвязинский, В. В. Краевский, И. Я. Лернер, М. Н. Скаткин и др.).

Теоретическую основу исследования составили:

? исследования по проблемам профессионального образования (П. Р. Атутов, Н. Ю. Ермилова, С. А. Розанова и др.);

? теории организации учебно-познавательной деятельности обучающегося (Ю. К. Бабанский, В. И. Загвязинский, И. А. Зимняя, В. В. Краевский, М. Н. Скаткин и др.);

? исследования по проблемам межпредметных связей как средства интеграции в обучении (Г. И. Батурина, В. А. Далингер, Л. В. Загрекова, И. Д. Зверев, И. М. Зырянова, В. Н. Максимова, М. Н. Скаткин, В. Н. Федорова и др.);

? исследования по проблемам интеграции наук (В. А. Далингер, П. Н. Федосеев, М. Г. Чепиков и др.);

? теория обучения решению задач, в частности профессионально ориентированных (Г. А. Балл, В. П. Беспалько, Ю. М. Колягин, Н. А. Терешин, И. М. Шапиро и др.).

В процессе работы использованы следующие методы исследования:

? теоретические (анализ предмета исследования, систематизация научно-педагогической литературы, моделирование деятельности преподавателя, обобщение результатов исследования);

? эмпирические (изучение передового опыта, анализ программ по математике, изучение государственного образовательного стандарта, беседы со студентами и преподавателями, интервью с руководителями вузов и учебно-методических отделов, анкетирование и тестирование абитуриентов, студентов и преподавателей).

Научная новизна исследования заключается в том, что в отличие от работ И. М. Зыряновой (2006), И. Г. Михайловой (1998), С. А. Татьяненко (2003), Е. Н. Эрентраут (2005), в которых проблема формирования профессионально значимых качеств будущих специалистов рассматривается в контексте реализации межпредметных связей математики и других учебных дисциплин, в данном исследовании решается проблема формирования профессиональной компетентности посредством профессионально ориентированных задач при интеграции математики и спецдисциплин; создана структурно-функциональная модель ее формирования, построен комплекс профессионально ориентированных задач, разработаны компьютерный и лабораторный практикумы, содержательным компонентом которых являются профессионально ориентированные задачи.

Теоретическая значимость исследования состоит в

? обогащении теории и методики обучения математике знаниями о направлениях и средствах интеграции математики и спецдисциплин;

? определении роли и места профессионально ориентированных задач в формировании профессиональной компетентности в условиях интеграции математики и спецдисциплин;

? обосновании целесообразности использования комплекса профессионально ориентированных задач для реализации интеграционных связей на уровне знаний и на уровне видов деятельности.

Практическая значимость исследования:

? разработанная методика необходима для более успешного формирования профессиональной компетентности будущих инженеров в условиях интеграции дисциплин;

? разработанный комплекс профессионально ориентированных задач по математике реализует интеграцию математики и спецдисциплин;

? разработанная структура и содержание лекций, практических, лабораторных занятий, компьютерного практикума интеграционного характера, способствуют раскрытию интеграции математики и спецдисциплин;

? разработанная методика обучения студентов инженерных специальностей математике, обеспечивающая интеграцию математики и спецдисциплин, проверена в ходе экспериментального исследования.

Результаты исследования могут быть использованы при подготовке лекционных и практических занятий, для разработки сборников задач, учебных и методических пособий для студентов инженерных вузов.

Достоверность и обоснованность проведенного исследования, его результатов и выводов обусловлены опорой на теоретические разработки в области психологии, педагогики, методики преподавания математики; использованием методов, адекватных поставленным задачам; результатами педагогического эксперимента, подтвердивших на количественном и качественном уровнях справедливость основных положений исследования.

Положения, выносимые на защиту:

1. Междисциплинарная интеграция, которая должна рассматриваться и как цель, и как средство обучения будущих инженеров, обеспечит взаимосвязь математики и спецдисциплин на уровне знаний и видов деятельностей, если ее содержательную и процессуальную основу составит работа по обучению студентов решению профессионально ориентированных задач, обеспечивающих формирование профессиональной компетентности и позволяющих сформировать как математические, так и профессионально значимые знания, умения и навыки.

2. Комплекс профессионально ориентированных задач в обучении математике студентов инженерных специальностей способствует эффективному формированию профессиональной компетентности в том случае, когда в его основу взяты проектно-конструкторские, организационно-управленческие, производственно-технологические и исследовательские типы задач.

3. Результативность формирования профессиональной компетентности студентов обеспечивается при такой организации их учебной деятельности, которая строится на основе использования профессионально ориентированных задач, посредством сочетания различных форм обучения, которые имеют интеграционный характер и реализуют интеграционные связи на уровне знаний и видов деятельности.

Апробация и внедрение результатов исследования осуществлялись в процессе проведения лекций и практических занятий по дисциплине «Математика» в Забайкальском институте железнодорожного транспорта (ЗабИЖТ). Основные положения и результаты исследования сообщались на заседаниях научно-методического семинара кафедры «Высшая математика и прикладная информатика» ЗабИЖТ, кафедры «Алгебра, геометрия и методика преподавания математики» Забайкальского государственного гуманитарно-педагогического университета, а также в докладах на конференциях: шестой всероссийской научно-практической «Актуальные проблемы науки в России» (Кузнецк, 2005), Международной научно-практической «Традиции и инновации: проблемы качества образования» (Чита, 2005), шестой Всероссийская научно-практической «Психодидактика высшего и среднего образования» (Барнаул, 2006), межрегиональной научно-практической «Проблемы и перспективы развития математического и экономического образования» (Тара, 2007).

По основным результатам исследования опубликовано 10 работ.

База исследования: Забайкальский институт железнодорожного транспорта.

Этапы исследования. Исследование проводилось с 2003 по 2007 г. в несколько этапов. На первом этапе (2003-2004 гг.) проведен констатирующий эксперимент, он характеризовался изучением и анализом теоретической и научно-методической литературы по теме исследования. Разрабатывались учебно-методические материалы. На втором этапе (2004-2005 гг.) проведен поисковый эксперимент, он характеризовался продолжением исследования особенностей и условий формирования профессиональной компетентности специалистов. Сформулирована рабочая гипотеза. Велась разработка методических указаний «Прикладные задачи по высшей математике», учебного пособия «Профессионально ориентированные задачи по математике для студентов инженерных специальностей». На третьем этапе (2005-2007 гг.) проведен формирующий эксперимент, обобщены результаты экспериментальной работы, оформлен текст диссертации.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, двух глав, заключения, библиографического списка использованной литературы, приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

профессиональный компетентность инженер математика

Во введении обоснована актуальность темы исследования, поставлена проблема, определены объект, предмет, цель, сформулированы гипотеза, задачи исследования, его методологические и теоретические основы, охарактеризованы научная новизна, теоретическая и практическая значимость работы, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава «Теоретические основы интеграции математики и спецдисциплин средствами профессионально ориентированных задач, обеспечивающей формирование профессиональной компетентности будущих инженеров» посвящена теоретическому обоснованию проблемы и темы диссертации; в ней определено место исследуемой проблемы в отечественной педагогической науке прошлых лет и современного периода. Дается обзор публикаций по теме исследования, анализируется уровень теоретической разработанности различных аспектов проблемы формирования профессиональной компетентности и роли интеграции дисциплин в процессе обучения математике будущих инженеров. Обоснована необходимость применения профессионально ориентированных задач в процессе реализации интеграции математики и спецдисциплин.

В первом параграфе раскрыта сущность понятия «профессиональная компетентность» через анализ ближайших родовидовых понятий (компетентность, компетенция, профессиональные компетенции). Под компетенциями мы будем понимать совокупность взаимосвязанных качеств личности (знания, умения, навыки, способы деятельности), необходимых для качественной продуктивной деятельности; компетентность определим как обладание компетенциями. Изучая динамику формирования умений студентов, мы можем проследить за интеллектуальным развитием личности, за формированием способностей и готовности студентов к применению полученных знаний, т. е. за формированием соответствующих компетентностей.

Профессиональная компетентность - это сущностная характеристика профессионализма, представляющая собой интегративное личностное качество, основанное на совокупности фундаментальных специальных научных знаний, практических умений и навыков, свидетельствующих о готовности и способности студента успешно осуществлять профессиональную деятельность.

На основании проведенного исследования нами было установлено, что структура профессиональной компетентности включает в себя совокупность следующих категорий: мотиваций, знаний, умений, навыков, профессиональной культуры. Формирование данных качеств способствует формированию профессиональных компетенций. Кроме этого, нами были выделены критерии, которые позволяют определить сформированность профессиональных компетенций: повышение уровня овладения системой математических знаний, умений и навыков; уровня обучаемости, уровня обученности, сформированность мотивации к изучению математических дисциплин.

Во втором параграфе рассматриваются теоретические аспекты проблемы осуществления интеграции дисциплин, психолого-педагогические и дидактико-методические основы ее реализации. В параграфе анализируются различные подходы к определению понятия «интеграция». Анализ психолого-педагогической и дидактико-методической литературы, посвященной теории интеграции, показал существование различных направлений в исследовании сущности данного явления. Если интеграцию содержания образования рассматривать как объект исследования, то можно выделить два основных подхода: содержательный, процессуальный. Такую классификацию предложили М. Н. Скаткин, Г. И. Батурина. В первом случае ставится цель создать у обучающихся систему обобщенных знаний, во втором - систему общей для различных предметов деятельности.

При изучении многих разделов спецдисциплин происходит закрепление математических знаний и выработка умения их использовать при решении профессионально ориентированных задач. В процессе обучения математике у будущего инженера возможно формирование следующих интеллектуальных умений:

? общих: умение анализировать, синтезировать, устанавливать логические связи, выявлять функциональные зависимости между процессами и т. д.;

? специфических, адекватных основным видам профессиональной деятельности инженера: проектно-конструкторской, организационно-управленческой, производственно-технологической, исследовательской.

Проблема интеграции занимает в настоящее время одно из центральных мест в дидактике и привлекает к себе внимание широкого круга исследователей. Актуальность данной проблемы в обучении обусловлена современным уровнем развития науки, в которой ярко выражена интеграция общественных, естественнонаучных и технических знаний. Степень интеграционного взаимодействия дисциплин М. Н. Берулава характеризует тремя уровнями: межпредметных связей, дидактического синтеза, целостности. Сегодня интеграция прежде всего исследуется на прикладном уровне - на уровне межпредметных связей.

Среди основных методических приемов обучения, применяемых в условиях реализации интеграции математики и спецдисциплин, нами были выделены следующие: решение профессионально ориентированных задач; организация форм обучения, использующих интеграцию математики и спецдисциплин. Нами проведен анализ компонентов дидактической системы, характерной для традиционного учебного процесса и выделены компоненты дидактической системы обучения курсу математики при организации образовательного процесса в условиях компетентностного подхода посредством интеграции математики и спецдисциплин. Выявленные особенности организации образовательного процесса взяты за основу при разработке методики формирования профессиональной компетентности посредством интеграции математики и спецдисциплин. Отмечено, что процесс формирования профессиональной компетентности будущего инженера должен обязательно предполагать деятельность, в данном случае - решение задач.

В третьем параграфе рассмотрены различные подходы к определению понятия «задача». Рассматривается классификация задач, построенная на анализе их содержания. Мы придерживаемся точки зрения Ю. М. Колягина, Л. М. Фридмана и понимаем под задачей определенную ситуацию, которую нужно разрешить с учетом условий, указанных в ней.

В диссертации нами рассмотрена реализация интеграционных связей в обучении математике посредством решения профессионально ориентированных задач, имеющих профессионально-прикладной характер, в которых представлены процессы и явления, составляющие содержание курсов спецдисциплин. Под профессионально ориентированной математической задачей мы понимаем задачу, условие и требование которой определяют собой модель некоторой ситуации, возникающей в профессиональной деятельности инженера, а исследование этой ситуации осуществляется средствами математики и способствует профессиональному развитию личности специалиста.

Профессионально ориентированные математические задачи разделены нами на виды, согласно приведенной в диссертации классификации профессиональных умений: проектно-конструкторские, организационно-управленческие, производственно-технологические, исследовательские.

Выделенные типы задач, направленные на развитие профессиональных умений инженера, используются во всех основных математических разделах, что позволяет отразить взаимосвязь содержания математического образования с содержанием спецдисциплин и показать профессионально-практическую значимость математических знаний каждого раздела, способствуя тем самым формированию профессиональной мотивации студентов в процессе изучения математики. Для создания системы профессионально ориентированных интегративных связей и ее реализации в диссертации предлагается использовать комплекс задач в обучении математике.

Во второй главе «Содержание и методические особенности интеграции математики и спецдисциплин средствами профессионально ориентированных задач, обеспечивающей формирование профессиональной компетентности будущих инженеров» нашла отражение практическая разработка теоретических положений первой главы. Разработаны основные направления формирования профессиональной компетентности будущих инженеров; даны методические рекомендации, связанные с организацией работы студентов; определены методические аспекты использования профессионально ориентированных задач в практике обучения математике в инженерном вузе. Данная глава состоит из трех параграфов.

В первом параграфе представлена разработанная нами структурно-функциональная модель (рис. 1) процесса формирования профессиональной компетентности будущих инженеров посредством интеграции математики и спецдисциплин.

В предложенной модели отражены основные компоненты рассматриваемого процесса: целевой, содержательный, процессуальный, оценочно-результативный. Функционально все компоненты между собой взаимосвязаны. Мы в первую очередь выделили два основных направления организации этой деятельности: 1) комплекс профессионально ориентированных задач, удовлетворяющих определенным требованиям; 2) формы организации обучения.

Для того чтобы научить студентов актуализировать интеграционные связи при решении задач, нужен соответствующий учебный материал. Предлагаемые с этой целью профессионально ориентированные задачи нами разбиты на три группы.



Рис. 1. Структурно-функциональная модель формирования профессиональной компетентности в условиях интеграции математики и спецдисциплин в инженерном вузе

I. Задачи, при решении которых студенты знакомятся с профессионально ориентированными задачами.

II. Задачи, в условии которых содержится практическая направленность.

III. Задачи, содержащие как в условии, так и в решении понятия, изучаемые в курсе спецдисциплин.

По каждому из указанных в диссертации разделов математики нами разработан комплекс профессионально ориентированных задач. Подбор и составление задач определялись целями обучения, которые ориентированы на интеграцию знаний. Выделенные нами положения создания комплекса профессионально ориентированных задач взяты в работе для показа взаимосвязи инженерных умений и прикладных задач. Кроме этого, в диссертации описана методика реализации интеграционных связей математики и спецдисциплин посредством решения профессионально ориентированных задач при изучении различных разделов математики.

Приведем примеры профессионально ориентированных задач из представленного в диссертации комплекса (таблица 1).

При разработке комплекса профессионально ориентированных задач мы руководствовались принципом охвата сюжетными линиями этих задач ведущих технических процессов и явлений.

Предлагаемый комплекс профессионально ориентированных задач, направленный на формирование профессиональной компетентности отражает наиболее существенные процессы, явления, понятия технической сферы. Решая данные задачи различного уровня сложности, студенты оперируют профессиональными знаниями и умениями, приобретают умение анализировать ситуации.

Во втором параграфе рассматривается реализация интеграционных связей в обучении математике посредством различных форм обучения.

При проведении формирующего эксперимента нами были особо выделены такие формы обучения, как лабораторное занятие и компьютерный практикум. В качестве примера приведем фрагмент организации компьютерного практикума (таблица 2), сориентированного на формирование профессиональной компетентности.

Таблица 1

Комплекс профессионально ориентированных задач, направленный на формирование профессиональной компетентности будущих инженеров (фрагмент)

Раздел математики	Профессионально ориентированные задачи
Функции, исследование функций с помощью производной	Грузоподъемность вагона 64 т. На сортировочной станции взвесили каждый вагон и определили процент недогруженных вагонов, а также долю груза, перевозимого в этих вагонах (тоже в процентах). Какое число оказалось больше?
Дифференциальное исчисление	Отношение радиусов дисков фрикционной передачи равно 1:2. После пуска передачи угловое ускорение дисков пропорционально кубу времени. Чему равна угловая скорость большего диска через 1 с после пуска, если угловое ускорение меньшего диска в этот момент времени равно 6 рад / с2?
Интегральное исчисление	Определить за какое время грузовой поезд (электровоз ВЛ-10) разгоняется от скорости v = 0 до v = 30 км / ч ().
Дифференциальные уравнения	Поезд, масса которого вместе с тепловозом равна M, движется прямолинейно. Сила тяги тепловоза постоянна и равна F. Сила сопротивления движению поезда f пропорциональна скорости движения. Найти закон движения поезда, если при t = 0, V = 0.
Теория вероятностей	Время t расформирования состава через горку - случайная величина, подчиненная показательному закону. Пусть л = 5 - среднее число поездов, которые через горку могут быть расформированы за 1 ч. Определить вероятность того, что время расформирования состава: 1) меньше 30 мин; 2) больше 6 мин, но меньше 24 мин.

Возможности информационных технологий позволяют достичь в обучении того, чего нельзя достичь обычными средствами. Необходимо иметь в виду, что применение компьютерных математических пакетов не должно ограничиваться демонстрациями и иллюстрациями в учебном процессе, нужно использовать возможности, которые они предоставляют для выполнения различного рода учебных заданий и проектов, для формирования профессиональной компетентности.

В третьем параграфе описаны организация и результаты педагогического эксперимента, состоящего из трех этапов: констатирующего, поискового, формирующего. Целями констатирующего эксперимента (2003-2004 гг.) являлись: определение актуальности исследования; выявление недостатков традиционной методики обучения математике студентов инженерных специальностей; определение роли и места профессионально ориентированных задач в реализации интеграции математики и спецдисциплин; выбор методов исследования; выявление начального уровня знаний, уровня обученности и обучаемости, мотивации изучения математики.

Целями поискового эксперимента (2004-2005 гг.) являлись: разработка комплекса профессионально ориентированных задач, способствующего более эффективному усвоению интеграционных связей математики и спецдисциплин; разработка методики применения прикладных задач с профессиональным содержанием в процессе обучения математике будущих инженеров; определение критериев проверки уровня сформированности профессиональной компетентности.

Таблица 2

Пример организации компьютерного практикума (фрагмент)

Примеры тем	Примеры прикладных задач, решаемых в рамках компьютерного практикума	План проведения компьютерного практикума
Построение кривых второго порядка (При выполнении задания воспользуйтесь MS Excel)	(Задача 78) Расход топлива в зависимости от скорости движения автомобиля представляет собой квадратичную функцию на промежутке [10; 100]. Построить график этой зависимости на данном промежутке с шагом .	1. Составляем таблицу данных x и y. Для этого в ячейку А1 вводим слово «аргумент», а в ячейку В1 - слово «парабола». В ячейку А2 вводится первое значение аргумента - левая граница диапазона (10). В ячейку А3 вводится второе значение аргумента - левая граница диапазона плюс шаг построения (20). Затем автозаполнением получаем все значения аргумента (до ячейки А11). В ячейку В2 вводим уравнение: =1 / 1000*(A2-30)*(A2-30)+7. Затем автозаполнением копируем эту формулу в диапазон В2:В11. 2. Далее выбираем тип диаграммы - график, вид - график с маркерами. 3. Указание диапазона. Здесь наиболее важным для нас является указание диапазона прямой В2:В11, что подтверждает правильное введение интервала данных. 4. Ввод подписей по оси Х (горизонтальной). В диалоговом окне Мастер диаграмм необходимо выбрать вкладку Ряд и в поле Подписи оси Х указать диапазон подписей (в примере - аргумент) А2:А11. 5. Введение заголовков. В следующем окне необходимо указать: ось Х - скорость движения, км / ч; ось Y - расход топлива, л. 6. Выбор размещения. 7. Завершение. Нажимаем кнопку Готово и на текущем листе должна появиться следующая диаграмма (рис. 3).

Рис. Расход топлива в зависимости от скорости движения автомобиля

Формирующий эксперимент (2005-2007 гг.). На этом этапе эксперимента велось формирование профессиональной компетентности посредством экспериментального обучения студентов решению профессионально ориентированных задач и была подтверждена эффективность разработанной методики. Цель эксперимента: апробация в учебном процессе разработанной методики реализации интеграции математики и спецдисциплин посредством решения профессионально ориентированных задач и проверка её эффективности в процессе формировании профессиональной компетентности.

Для контроля результатов использовались разработанные нами варианты контрольных заданий.

В эксперименте приняли участие 93 студента (4 группы: две экспериментальные и две контрольные) 1-го курса специальности «Электрический транспорт железных дорог» Забайкальского института железнодорожного транспорта.

Эффективность методики проверялась по следующим параметрам: повышение уровня овладения системой математических знаний, умений и навыков; повышение уровня обученности и обучаемости, формирование у студентов мотивации изучения математики.

Обучение в экспериментальных группах велось по экспериментальной методике, основные положения которой отражены в исследовании. Дополнительного времени на изучение высшей математики не выделялось, различия касались лишь переструктурирования материала и изменения подхода к формированию математических понятий и их использованию для изучения профессиональных ситуаций.

Для оценки качества математических знаний были использованы результаты зачетов, экзаменов и письменных контрольных работ. Для выявления уровня обучаемости в учебном процессе мы использовали методику П. И. Третьякова, а для диагностики и оценки уровня обученности - методику В. П. Симонова.

Для определения уровня обучаемости учитывалось наличие определенного фонда действенных знаний, позволяющих в дальнейшем включать обучающегося в активную познавательную деятельность; уровень владения умственными операциями; экономичность, критичность и гибкость мышления; темп продвижения. Уровень каждого из перечисленных показателей определял одну из трех степеней обучаемости.

В таблице 3 приведены результаты самостоятельных работ на выявление уровня обучаемости, выполненных студентами контрольной и экспериментальной групп.

Для оценки уровня обученности нами были проведены контрольные работы как в контрольной, так и в экспериментальной группах (таблица 4).

В экспериментальной группе студенты обучались математике по разработанной методике в течение четырех семестров. В контрольной группе студенты обучались по традиционной методике с использованием стандартной программы по курсу математики также в течение четырех семестров. В начале обучающего эксперимента на первом курсе указанных выше специальностей проведена контрольная работа, которая выявляла уровень сформированности знаний и умений студентов, уровень обучаемости и обученности, мотивации изучения математики.

Таблица 3

Результаты выполнения самостоятельных работ на выявление уровня обучаемости контрольной и экспериментальной группами студентов

Группа	Первичный контроль	Вторичный контроль
	Низкий уровень обучаемости	Средний уровень обучаемости	Высокий уровень обучаемости	Низкий уровень обучаемости	Средний уровень обучаемости	Высокий уровень обучаемости
Контрольная	26	14	7	21	21	5
Экспериментальная	24	15	7	9	25	12

Таблица 4

Результаты тестирования контрольной и экспериментальной групп студентов на выявление уровня обученности

Уровень обученности	Контрольная выборка	Экспериментальная выборка
	Первичный Контроль	Вторичный контроль	Первичный Контроль	Вторичный контроль
Различение, распознавание (уровень знакомства)	4	-	4	-
Запоминание (неосознанное воспроизведение)	11	5	14	3
Понимание (осознанное воспроизведение)	17	27	18	17
Элементарные умения и навыки (репродуктивный уровень)	12	14	5	18
Перенос (творческий уровень)	3	1	5	9

В ходе и по окончанию эксперимента студентам контрольной и экспериментальной групп были предложены контрольные работы № 2, № 3, выполнение которых позволяло отслеживать динамику сформированности исследуемых показателей. Динамика повышения уровня сформированности математических знаний, умений и навыков представлена на рис. 2.

Рис. 2. Динамика повышения уровня сформированности математических знаний, умений и навыков

Сформированность у студентов мотивации изучения математики, выраженная в осознании необходимости математических знаний для дальнейшего обучения и профессиональной деятельности, выяснялась на основании ответа на вопрос: «Способствует ли обучение математике вашей будущей профессиональной деятельности?» Количество положительных ответов на вопрос на начало эксперимента значительно отличается от положительных ответов на конец эксперимента. Сравнительные результаты ответов студентов контрольной и экспериментальной групп представлены на рис. 3.

Рис. 3. Сравнительные результаты ответов студентов контрольной и экспериментальной групп

На основании положительной динамики результатов педагогического эксперимента можно сделать вывод, что разработанная нами методика способствует реализации интеграции математики со спецдисциплинами, что обеспечивает повышение уровня обучаемости, обученности, сформированности знаний и умений по математике, а также обеспечивает формирование мотивации к изучению математики. То есть всех тех параметров, с помощью которых мы определили сформированность профессиональной компетентности.

В ходе исследования решены поставленные задачи, доказана гипотеза и получены следующие результаты и выводы:

1. Определены психолого-педагогические основы формирования профессиональной компетентности будущих инженеров. Формирование профессиональной компетентности становится одной из основных функций процесса образования. В рамках данного исследования «профессиональная компетентность» в результате анализа различных подходов к его определению понимается нами как способность и готовность применять полученные знания, умения и навыки на практике.

2. Обоснована возможность формирования профессиональной компетентности будущих инженеров посредством профессионально ориентированных задач в условиях интеграции математики и спецдисциплин. Интеграция математики и спецдисциплин является одним из средств формирования профессиональной компетентности. Выделены два подхода к исследованию интеграции дисциплин: содержательный, процессуальный. В процессе обучения объектами усвоения выступают не только знания, но и формы, средства, способы деятельности, поскольку в структуру учебно-познавательной деятельности в качестве ее основных элементов входит не только содержательная, но и операционная сторона (система действий, направленная на решение тех или иных задач).

3. Выявлены роль и место профессионально ориентированных задач в интеграции математики и спецдисциплин, обеспечивающих формирование профессиональной компетентности будущих инженеров. Решение задач с профессионально ориентированным содержанием является не только средством реализации интеграции математики и спецдисциплин, но и методологическим подходом, позволяющим сформировать у студентов убеждения о значимости математики в будущей профессиональной деятельности.

4. В диссертации разработан комплекс профессионально ориентированных задач, направленных на формирование профессиональной компетентности, разработаны приемы по их решению. Подбор и составление задач определялись целями обучения, которые ориентированы на интеграцию знаний.

5. Разработана методика использования комплекса профессионально ориентированных задач в обучении математике и экспериментально проверена ее эффективность. Интеграцию математики и спецдисциплин предложено осуществлять с помощью лекционных, практических, лабораторных, компьютерных занятий по математике, которые имеют интеграционный характер.

6. Разработанная нами методика обучения математике может быть использована преподавателями инженерных вузов в их практической деятельности с целью повышения качества обучения студентов, формирования профессиональной компетентности. Результаты исследования могут быть использованы при подготовке лекционных, практических, лабораторных и компьютерных занятий, а также для разработки сборников задач, учебных и методических пособий для студентов.

7. Экспериментальная проверка разработанной методики формирования профессиональной компетентности посредством интеграции математики и спецдисциплин показала ее эффективность. Проведенный педагогический эксперимент доказал, что целенаправленное внедрение в практику обучения разработанного комплекса профессионально ориентированных задач ведет к повышению качества математических знаний, повышению уровня обученности и обучаемости, мотивации к изучению математики, т. е. формирует профессиональную компетентность.

Дальнейшее решение исследуемой проблемы может быть направлено на выявление особенностей процесса интеграции курсов математики и спецдисциплин на уровне дидактического синтеза и целостности.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ОТРАЖЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ

1. Васяк, Л. В. Некоторые аспекты контроля знаний студентов при изучении высшей математики [Текст] / Н. В. Юрманова, С. Н. Сас, Л. В. Васяк // Совершенствование качества подготовки специалистов - приоритетная задача вузов : Сб. трудов / Под общей ред. И. В. Благоразумова. - Чита : Изд-во ЗабИЖТ, 2004. - С. 86-88 (авт. - 30 %).

2. Васяк, Л. В. Интеграция математики, общенаучных и специальных дисциплин в условиях профессиональной направленности [Текст] / Л. В. Васяк // Актуальные проблемы науки в России: Сб. материалов шестой Всероссийской науч.-практ. конф. - Кузнецк : Изд-во КГТУ, 2005. - Т. 3. - С. 122-124.

3. Васяк, Л. В. Ряды: учебное пособие для студентов второго курса очной формы обучения технических специальностей [Текст] / Л. В. Васяк, Н. В. Юрманова. - Чита : Изд-во ЗабИЖТ, 2005. - 75 с. (авт. - 50 %).

4. Васяк, Л. В. Профессиональная компетентность, как одна из составляющих культуры будущих инженеров [Текст] / Л. В. Васяк // Традиции и инновации: проблемы качества образования: Сб. материалов Международной науч.-практ. конф. - Чита : Изд-во ЗабГПУ, 2005. - ч. 2. - С. 30-32.

5. Васяк, Л. В. Об определении «межпредметных связей» [Текст] / Л. В. Васяк // Психодидактика высшего и среднего образования: Сб. материалов шестой всерос. науч.-практ. конф. - Барнаул : Изд-во БГПУ, 2006. - ч. 1. - С. 233-235.

6. Васяк, Л. В. Теоретические аспекты междисциплинарной интеграции в вузе [Текст] / Л. В. Васяк // Новые технологии для образования железнодорожников : Сб. трудов / Под общей ред. Д. В. Железнова. - Чита : Изд-во ЗабИЖТ, 2006. - С. 187-192.

7. Васяк, Л. В. Интеграция математики и спецдисциплин средствами профессионально ориентированных задач в формировании профессиональной компетентности будущих инженеров [Текст] / Л. В. Васяк // Приложение к журналу Омский научный вестник. - Омск : Изд-во ОмГТУ, 2006. - № 9(47). - С. 99-102.

8. Васяк, Л. В. Прикладные задачи по высшей математике: методические указания для студентов первого курса очной и заочной форм обучения инженерных специальностей [Текст] / Л. В. Васяк, Е. Л. Авдонина. - Чита : Изд-во ЗабИЖТ, 2007. - 29 с. (авт. - 70 %).

9. Васяк, Л. В. Прикладные задачи как одно из средств реализации интеграции математики и спецдисциплин, необходимое для формирования профессиональной компетентности будущих инженеров [Текст] / Л. В. Васяк // Проблемы и перспективы развития математического и экономического образования : Сб. материалов межрегиональной науч.-практ. конф. - Тара : Изд-во ОмГТУ, 2007. - С. 73-76.

10. Васяк, Л. В. Профессионально ориентированные задачи по математике для студентов инженерных специальностей: учебное пособие [Текст] / В. А. Далингер, Л. В. Васяк. - Омск : Изд-во «Сфера», 2007. - 60 с. (авт. - 50 %).

Размещено на Allbest.ru

...