ПРОЕКТИРОВАНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В ПРОЦЕССЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ БАКАЛАВРОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО НАПРАВЛЕНИЯ

 

Л.Н. Журбенко, Е.Д. Крайнова

кафедра высшей математики

Казанский государственный технологический университет

artem501@list.ru, nurievnk@mail.ru

АННОТАЦИЯ

Рассматривается проектирование самостоятельной деятельности в процессе математической подготовки, нацеленной на развитие проектно-конструктивных способностей как основного элемента профессиональной компетентности бакалавров технологического направления.

Designing of independent activity in the course of the mathematical preparation aimed at development of design and constructive abilities as a basic element of professional competence of bachelors of a technological direction is considered.

 

Ключевые слова

cамостоятельная деятельность как составляющая математической подготовки в контексте профессиональной компетентности бакалавров технологического направления, развитие проектно-конструктивных способностей, профессиональная компетентность бакалавра

Independent activity as a component of mathematical preparation in a context of professional competence of bachelors of a technological direction, development of design and constructive abilities, professional competence of the bachelor

 

 

 

 

Реформа российской системы высшего образования в соответствии с европейскими стандартами в рамках Болонского процесса направлена на подготовку компетентных бакалавров и магистров, способных к непрерывному профессиональному самосовершенствованию и саморазвитию. При переходе на двухуровневую систему образования (бакалавр, магистр) основной характеристикой качества профессиональной подготовки в технологическом университете становится профессиональная компетентность выпускника – способность решать проблемы из области профессиональной деятельности за требуемое время. Проекты стандартов третьего поколения подготовки бакалавра по техническим и технологическим направлениям реализуют компетентностный подход к образованию. Они  содержат универсальные (социально-личностные и общекультурные, общенаучные, инструментальные) и профессиональные компетенции бакалавра, обеспечивающие производственно-технологическую, организационно-управленческую, научно-исследовательскую, проектную деятельности.

Компетенции включают способности применять современные методы исследования, разрабатывать проекты, использовать информационные технологии при их разработке и обеспечивают возможность специальной подготовки для инженерной деятельности или продолжения обучения на ступени магистра. Компетентность инженера зависит от полноты и целостности знаний и достаточного для решения проблем уровня развития проектно-конструктивных способностей (формализационных (А), конструктивных (В), исполнительских (С)) в области его деятельности (Нуриев Н.К.). Проблему из области профессиональной деятельности необходимо формализовать, сконструировать алгоритм решения и исполнить решение. В связи с этим определим профессиональную компетентность бакалавра технологического направления как меру уровня овладения знаниями и умениями и уровня развития проектно-конструктивных способностей, достаточных для решения  проблем, возникающих в его профессиональной деятельности, за требуемое время, а также для продолжения обучения  на ступени магистра или получения специальной подготовки для инженерной деятельности (рис.1).


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Рис. 1 Основные структурные компоненты профессиональной компетентности бакалавров

 

Важной составляющей профессиональной подготовки бакалавра технологического направления являются умения, связанные с качественной математической подготовкой, особенно с освоением метода математического моделирования для решения профессиональных задач. Этапы математического моделирования (построение математической модели, ее изучение с помощью математических методов, анализ полученного решения) требуют развития проектно-конструктивных способностей [1]. Анализ исследований, проведенных Л.С.Выготским, А.Н.Леонтьевым, С.Л.Рубинштейном, Н.А.Менчинской, О.А.Нильсоном, Р.Б.Сродой, показывает, что развитие способностей непосредственно связано с самостоятельной учебно-познавательной деятельностью (СУПД) студентов.

Прежде всего необходимо рассмотреть иерархию в категориях «самостоятельная работа», «самостоятельная учебно-познавательная деятельность» и «самообразовательная деятельность». Понятие «самостоятельная работа» и понятие «самообразование» имеют различный смысл. Смешение этих понятий приводит к путанице в выборе средств, форм и методов их практического осуществления. На наш взгляд, самостоятельную работу следует понимать лишь как составную часть самообразования, преследующего более широкие цели. Самообразование в отличие от самостоятельной работы — это не только форма усвоения, углубления и приобретения новых знаний в период учебы в вузе, но и форма продолжения образования молодых специалистов после его окончания. В педагогической литературе встречаются разнообразные определения самостоятельной работы. Так, Р. М. Микельсон понимает под ней выполнение учащимися заданий без всякой помощи, но под наблюдением учителя. Е.Я.Голант, не давая определения понятия, подчеркивает, что в теоретическом анализе проблемы самостоятельной работы не следует отождествлять самостоятельность учащихся в работе как черту личности с самостоятельной работой как условием воспитания этой черты.

Заслугой Е.Я.Голанта является то, что он особо подчеркивает внутреннюю сторону самостоятельной работы, отмечая, что она выражается в самостоятельности мысли, самостоятельности суждений и выводов. При этом Е.Я. Голант исходит из структуры деятельности обучающегося и тем самым справедливо утверждает, что многочисленные выполнения домашних заданий далеко не всегда можно рассматривать как самостоятельную работу по той простой причине, что выполнение их протекает в плане «повторения пройденного». Однако правильное замечание Е.Я. Голанта относительно необходимости учета внутренней стороны при раскрытии сущности самостоятельных работ в дальнейшем не получило развития в его изложении.

Тем не менее, в своих последних публикациях он выделяет признаки самостоятельной работы: наличие учебного задания, состоящего из нескольких действий, выполнение работы без непосредственного руководства педагога, немедленной проверки им каждого действия. По мнению П.И.Пидкасистого, основным признаком самостоятельной работы является наличие в каждом виде самостоятельного учебного труда студентов так называемой генетической клеточки, т. е. конкретной познавательной задачи, предусматривающей последовательное увеличение количества знаний и их качественное усложнение, овладение рациональными методиками и приемами умственного труда, умением систематически, ритмично работать, соблюдать режим занятий, открывать для себя новые способы учебной деятельности. Р.Б.Срода самостоятельной считает такую деятельность, которую обучающиеся выполняют, проявляя максимум активности, творчества, самостоятельного суждения, инициативы. Некоторые исследователи (Н. Д. Левитов, И. Я. Лернер, Л. М. Пименова и др.) рассматривают активность и самостоятельность обучающихся в динамике – от подражательной деятельности к творческой, стремясь на этой основе показать внутреннюю (процессуальную) сторону самостоятельных работ. Однако здесь невольно происходит отождествление понятий самостоятельной деятельности и самостоятельной работы.

Самостоятельную работу правомерно рассматривать  как средство вовлечения обучающихся в самостоятельную познавательную деятельность, средство ее логической и психологической организации. И как любые средства, самостоятельная работа без наличия в ней четко сформулированной задачи остается в лучшем случае нейтральной по отношению к характеру познавательной деятельности. Формулируемая же в каждом конкретном типе и виде самостоятельной работы задача позволяет включать студентов в управляемую познавательную деятельность, т. е. вызывает у них определенную умственную активность разной структуры, которая регулируется осознаваемой ими целью. Следовательно, самостоятельную работу правомерно рассматривать как средство организации и выполнения определенной деятельности в соответствии с поставленной целью.

Анализ подходов к сущности категорий: самостоятельная работа, самостоятельная учебная деятельность, самостоятельная познавательная деятельность и самообразовательная деятельность – позволяет построить следующую их иерархию:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Рис. 2  Иерархия категорий: самостоятельная работа, самостоятельная учебная деятельность, самостоятельная познавательная деятельность и самообразовательная деятельность

 

Самостоятельная деятельность как составляющая математической подготовки бакалавров в контексте профессиональной компетентности бакалавров технологического направления – это деятельность студентов по самостоятельному освоению математических методов, проектирование которой осуществляется при педагогических условиях, соответствующих успешному формированию профессиональной компетентности. Первым педагогическим условием проектирования самостоятельной деятельности является определение в качестве цели самостоятельной деятельности студентов развитие их проектно-конструктивных способностей как основной составляющей профессиональной компетентности. Формирование профессиональной компетентности основано, как показано в исследованиях И.А. Банько, Н.А. Зимней, Г. А. Вайзера, А.А. Дергача, В.Г. Зазыкина, Н.К. Нуриева, на компетентностном и акмеологическом подходах, которые и выбраны в качестве методологической основы проектирования самостоятельной деятельности. Акмеологический подход предполагает максимальное раскрытие творческого потенциала студента, его творческую самореализацию, саморазвитие. Второе условие определяет проектирование содержания самостоятельной деятельности как системы самостоятельных математических работ (СМР) с иерархической многомерной структурой по уровням, видам, типам. Принцип системности позволяет представить самостоятельные работы в виде целостной системы по освоению математических методов в соответствии с модулями математической подготовки и приоритетным развитием проектно-конструктивных способностей. Третьим педагогическим условием является проектирование организации самостоятельной деятельности в соответствии с уровневой дифференциацией, с поэтапным педагогическим сопровождением и мониторингом на основе критериев развития проектно-конструктивных способностей с использованием принципов индивидуализации, проектного обучения, рефлексии. Принцип рефлексии подразумевает исследовательское осуществление деятельности с целью самооценки ее результатов и повышения эффективности в дальнейшем. Его использование способствует активному выполнению типовых и индивидуализированных учебно-проектных работ студентами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Рис. 3 Схема проектирования самостоятельной деятельности в контексте профессиональной компетентности бакалавров.

 

Содержание самостоятельной деятельности как составляющей математической подготовки бакалавров представлено в виде системы самостоятельных работ, классифицируемых по приоритетному развитию проектно-конструктивных способностей (типам) и уровням деятельности: Р репродуктивные (развитие по приоритетам СВА способностей), Р-П репродуктивно-продуктивные (развитие по приоритетам ВСА способностей), П продуктивные (развитие по приоритетам ВАС способностей) и П-Т продуктивно-творческие (развитие по приоритетам АВС, АСВ способностей) [2].

Самостоятельные математические работы также группируются по видам: текущие, итоговые по модулю, итоговые за семестр и курс. В каждой самостоятельной работе осуществляется деление на теоретическую и практическую части.  Теоретическая часть (Т): 1) изучение знакомого, 2) частично незнакомого, 3) частично знакомого и 4) незнакомого материала; практическая часть (П): 1) решение стандартных задач с известным способом решения, 2) решение задач с неявным способом решения, 3) решение задач с неизвестным способом решения, 4) решение нестандартных задач.

С учетом матрицы   в таблице 1 приведена многомерная классификация самостоятельных математических работ:

 

Таблица 1

Многомерная классификация самостоятельных математических работ

 

                         Уровни 

Типы

Р

Р-П

П

П-Т

А              АВС

АСВ

 

 

(3,3),

(4,2),(2,4)

(4,4),

(4,3),(3,4)

В              ВСА

ВАС

 

(3,1), (1,3),

(2,2)

(4,1), (1,4),(3,2),(2,3)

 

С              САВ

СВА

(1,1),

(1,2),(2,1)

 

 

 

 

Итак, имеем основные классы 1. А (П-Т), 2. А (П), 3. В(П), 4. В (Р-П), 5. С (Р-П), 6. С (Р). Основу содержания самостоятельной деятельности как составляющей математической подготовки в контексте профессиональной компетентности бакалавров составляют типовые и индивидуализированные учебно-проектные работы по модулям базовой дисциплины «Математика» и вариативной дисциплины «Многомерный анализ и его приложения».

Организация самостоятельной деятельности студентов в процессе математической подготовки основана на дифференциации студентов на подгруппы пользователей (4 уровня) и исследователей. Она осуществляется по правилам: определение начального уровня развития проектно-конструктивных способностей; разбиение по развитию способностей каждой группы на подгруппы пользователей (П1 – СВА, очень низкий уровень, П2 – СВА, низкий уровень, П3 – СВА, САВ, средний уровень, П4 – ВСА, ВАС, высокий уровень), И – исследователей (И – АВС, АСВ, высокий уровень), использование типовых и индивидуализированных учебно-проектных работ, материалов для электронного обеспечения, тестов с целью активизации самостоятельной деятельности и повышения уровня хотя бы на один для пользователей, развитие самопознания, самоанализа, самоконтроля и в конечном счете самостоятельное развитие проектно-конструктивных способностей как основного элемента профессиональной компетентности. Критерии развития проектно-конструктивных способностей формируются на основе рейтинговой системы. Коэффициент развития проектно-конструктивных способностей  в интеграции с усвоением математических методов ,  определяется по рейтингу в семестре, где  – дополнительные баллы за выполнение исследовательских учебно-проектных работ. В 60 баллов входит выполнение типовых  учебно-проектных работ (15-20 баллов) и 40 баллов за контрольные работы, запланированные в семестре. Выделены уровни: I уровень:   – группа П1, II уровень:    – группа П2, III уровень:  – группа П3, IV уровень:  – группа П4, V уровень:  – группа И.

Организация самостоятельной деятельности включает 3 этапа, каждый из которых имеет соответствующее педагогическое сопровождение (руководящее, направляющее, ориентирующее); виды, типы самостоятельных математических работ (СМР) в соответствии с введенной классификацией, причем различные подгруппы студентов одновременно могут проходить разные этапы.

С целью проверки эффективности организации самостоятельной деятельности в соответствии с педагогическими условиями ее проектирования на младших курсах ИХТИ технологического университета с 2006 по 2009 год проводился педагогический эксперимент в процессе изучения дисциплины «Математика». В итоговом эксперименте участвовало 38 студентов экспериментальных групп и 41 студент контрольных групп.

В ходе констатирующего этапа эксперимента выявлено, что 80 % студентов первого курса не готовы к самостоятельной деятельности. Проверка знаний по входному контролю показала неразвитость проектно-конструктивных способностей студентов. В экспериментальной группе обучение велось в соответствии с разработанными содержанием и организацией самостоятельной деятельности. В течение семестра студенты выполняли типовые учебно-проектные работы с индивидуализацией по подгруппам и защитой после доработок в конце семестра, с этой целью использовались учебные пособия, тренировочные тесты по теории и практике, создано электронное обеспечение для самостоятельной деятельности. Систематически подводился рейтинг (с доведением его результатов до студентов), учитывающий развитие способностей. Диагностическая карта по текущему контролю II семестра (1 год обучения) представлена на рис. 4.

Рис. 4 Диагностическая карта за 2 семестр (1 год обучения)

Как видно из рис.10 у 30 % студентов КГ1 и 29 % ЭГ1 – исполнительские способности не считаются достаточно развитыми (набрали менее 30 баллов за семестр), 75 % студентов КГ1 и 52 % ЭГ1 не владеют конструктивными способностями (набрали мене 42 баллов за семестр), у 5 % студентов КГ1 и 29 % ЭГ1  групп конструктивные и исполнительские способности развиты в достаточной мере (в течение семестра набрали 42-52 балла), однако многие из них не справились с заданием на проверку формализационных способностей. Только 20 % КГ1 и 19 % ЭГ1 имеют задатки к формализации. На заключительном этапе студенты подгрупп П4, И самостоятельно изучали новый материал и успешно справились с чтением лекций, по результатам исследовательских учебно-проектных работ создан альбом презентаций.

Сравнение проводилось по результатам итогового контроля на экзамене в тестовой форме. В процессе обработки результатов начального и заключительного этапов выдвигались группы гипотез:

Гипотеза  начальные (итоговые) уровни развития проектно-конструктивных способностей в интеграции с усвоением математических методов контрольной и экспериментальной групп существенно не отличаются.

Гипотеза  начальные (итоговые) уровни развития проектно-конструктивных способностей в интеграции с усвоением математических методов контрольной и экспериментальной групп существенно отличаются.

В качестве критерия статистической проверки справедливости нулевой гипотезы была использована случайная величина

, где  ,  – выборочные средние для контрольной и экспериментальной групп, ,   – дисперсии для контрольной и экспериментальной групп; n, m – число студентов в этих группах соответственно.

Таблица 2

Расчет параметров распределения для КГ и ЭГ

 

Уровни

Входной контроль

Итоговый контроль

КГ

ЭГ

КГ

ЭГ

5

0

0

0

1

4

9

8

3

4

3

14

12

9

14

2

9

10

6

10

1

9

8

23

9

2,56097

2,5263

1,804

2,421

D

1,1293

1,1232

1,06

1,091

0,169

2,6956

 


Рис. 5 Полигон частот для итоговых результатов объединенных экспериментальных и контрольных групп по уровням

При уровне значимости 0,05  имеем , , то есть результат подтверждает полученные ранее выводы о том, что первоначальные различия групп по входному контролю несущественны и значительно отличаются результаты итогового контроля контрольной и экспериментальной групп. Надежность полученного результата была также подтверждена применением критерия Фишера.

Содержание и организация самостоятельной деятельности как составляющей математической подготовки в контексте профессиональной компетентности бакалавров технологического направления были внедрены в учебный процесс обучения студентов младших курсов дисциплине «Математика» инженерного химико-технологического института Казанского государственного технологического университета.

 

Литература

 

1. Нуриев, Н.К. Системный анализ деятельности инженера (аспекты методологии инженерной деятельности): материалы к научно-методическому семинару / сост. Н.К. Нуриев, Л.Н. Журбенко, С.Д. Старыгина. Казань : Изд-во Казан, гос. технол. ун-та, 2008. 88 с.

2. Журбенко, Л.Н. Самостоятельная деятельность как составляющая математической подготовки бакалавров в контексте инженерной компетентности / Л.Н. Журбенко, Е.Д. Крайнова, С.Н. Нуриева // Educational Technology &  Society.  2008. V.11. – № 4. – 8 с.