Структура профессионально-математической компетентности инженеров по программному обеспечению вычислительной техники и автоматизированных систем

Миневали Мавлетович Миншин

аспирант кафедры математики и технологий обучения,

Димитровградский институт технологии, управления и дизайна,

ул. Куйбышева, 293, г. Димитровград, 433510, (84235) 53041

gera1946@yandex.ru

Аннотация

Данная работа посвящена раскрытию структуры профессионально-математической компетентности будущего инженера по программному обеспечению вычислительной техники и автоматизированных систем (ПО ВТ и АС). Выделены основные её структурные компоненты: информационный, мотивационный, программно-алгоритмический и креативный. Охарактеризована сущность каждого из  компонентов с учетом специфики подготовки данных инженеров и характера дальнейшей их профессиональной деятельности, а также выявлены составляющие каждого из компонентов.

The given work is devoted disclosing of structure of is professional-mathematical competence of the future engineer under the software of computer facilities and the automated systems (ON ВТ and the EXPERT). Its basic structural components are allocated: information, motivational, programmno-algorithmic and creative. The essence of each of components taking into account specificity of preparation of the given engineers and character of their further professional work is characterized, and also components of each of components are revealed.

Ключевые слова

структура, компетентность, системный подход, содержание, компонент

structure, competence, the system approach, the maintenance, component

Введение

На основе сопоставительного анализа существующих определений «компетентность», «компетенция», а также математической компетентности и требований образовательного стандарта к математическому образованию выпускника по специальности «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем» нами определена профессионально-математическая компетентность будущего инженера по программному обеспечению вычислительной техники и автоматизированных систем как интегральная характеристика личности, включающая совокупность знаний, умений и навыков в области общематематических дисциплин, дискретной математики, теории алгоритмов и оптимальных задач, её способность применять их в профессиональной деятельности и мотивационную потребность к непрерывному математическому самообразованию в различных его направлениях и творческому саморазвитию.

Теоретическая часть

Так как исследуемая компетентность определяется как системное образование, поэтому к исследованию её структуры можно использовать системный подход, тем самым методология исследования обогащается системным анализом. Системный подход определяется в современной науке как метод, применяемый к анализу объектов, объединенных множество взаимосвязанных элементов, объединены общностью функций и цели, единством управления и функционирования. Системный подход применяется к тем явлениям, которые относятся к категории систем» [5, с. 151].

Педагогическую систему следует рассматривать как самостоятельную с присущими любой системе взаимосвязанными структурными компонентами. При этом педагогическая система рассматривается нами как открытая самоорганизующаяся система,  то  есть она  в  глубинном понимании пронизана принципами синергетизма.

Итак, на основе системного анализа нами выделены основные структурные компоненты профессиональной компетентности: информационный, мотивационный, программно-алгоритмический и креативный. Охарактеризуем сущность каждого из выделенных компонентов с учетом специфики подготовки данных инженеров и характера дальнейшей их профессиональной деятельности.

1. Информационный компонент профессионально-математической компетентности определяется знаниями, умениями и навыками обучающихся в области математических дисциплин, нацеленными на самостоятельное и успешное участие в создании объектов профессиональной деятельности. В целом он определяется содержанием математического образования, которое формируется в соответствии с государственными образовательными стандартами, предусматривающими базовую Федеральную составляющую и региональный компонент.

Содержание, как философская категория, представляет собой всю совокупность элементов тех или иных предметов, явлений и процессов действительности. Содержание выражает себя в определенной конкретной организации, строении, структуре [4].

В свою очередь, под содержанием образования понимается тот уровень личностного развития, предметной и социальной компетентности человека, которым он должен обладать в результате получения образования. Таким образом, содержание образования составляет собой систему знаний, умений, навыков, черт творческой деятельности, мировоззренческих качеств личности, которые обусловлены требованиями общества и к достижению которых должны быть направлены усилия субъектов образовательной деятельности. Кроме этого, содержание образования рассматривается как педагогически обоснованный, логически упорядоченный, зафиксированный в учебной документации (программы, учебные планы, учебники, учебно-методические комплексы) и подлежащие изучению учебный материал, определяющий содержание деятельности преподавателя и учебно-познавательной деятельности учащегося.

Учитывая, что студент обретает профессионально-математическую компетентность, овладев определенными профессиональными компетенциями, информацией и опытом, становится очевидным, что качественное математическое образование играет одну из важнейших ролей в формировании данной компетентности.

Студенты в процессе обучения математическим дисциплинам должны быть ориентированы, прежде всего, не на увеличение объёма знаний, а на способы его усвоения, на развитие образа и способа мышления, на преодоление формализма знаний, на развитие собственных познавательных и творческих  способностей, а также духовно - нравственной сферы. Только при таких условиях будут развиваться и совершенствоваться их когнитивные и креативные способности, а учебная деятельность приобретет динамический, процессуальный характер.

Усвоение знаний и осознанное владение этими знаниями составляют основу готовности студента к дальнейшей профессиональной деятельности. Именно уровень владения знаниями определяют информационную стратегию математической подготовки студента. Данная стратегия строится не только на учете приобретения математических знаний студента, но и на их использовании в процессе решения прикладных задач в области информационных технологий, характеризующих его мыслительную деятельность в ходе решения таких задач, связанных с предметным обучением.

Основой процесса обучения математическим дисциплинам при когнитивном подходе становится усвоение как знаний, так и способов самого усвоения, развития индивидуальных способностей студентов. В Государственных образовательных стандартах зафиксировано требование к формированию у студентов таких умений, как целеполагание, планирование, конструирование, структурирование учебной деятельности. Но  в ходе предметного обучения математике студентов по ПО ВТ и АС развитию этих умений уделяется недостаточное внимание. Поэтому когнитивные операциональные действия, на которых основываются  интеллектуальные и креативные способности студентов, необходимо развивать на протяжении всего периода обучения.

Информационный компонент является теоретической основой для формирования профессионально-математической готовности студента, в итоге, к дальнейшей социальной и профессиональной деятельности. Кроме того, данный компонент определяется потребностью личности в активном использовании математических знаний,  необходимом для эффективной дальнейшей профессиональной деятельности.  Математическая подготовка, как системообразующий компонент подготовки инженера в сфере информационных технологий, во многом зависит от того, насколько многообразны используемые в образовательном процессе математическим дисциплинам средства педагогической коммуникации и как реализуются необходимые для этого педагогические условия.

Изложенными выше обуславливается необходимость выделения и отдельного рассмотрения данного компонента.

На основе изучения и анализа Государственных образовательных стандартов математических дисциплин «Алгебра и геометрия», «Математический анализ», «Дискретная математика», «Математическая логика и теория алгоритмов», «Вычислительная математика», «Теория вероятностей, математическая статистика и случайные процессы», «Методы оптимизации» и специфики подготовки инженеров по ПО ВТ и АС нами выделены следующие основные составляющие информационного компонента профессионально-математической  компетентности данных инженеров:

1. Теоретические и прикладные знания  в предметной области математики, необходимые для успешного изучения общепрофессиональных и специальных дисциплин;

2.Системные и обобщенные знания посредством междисциплинарной интеграции  математических, естественнонаучных, общепрофессиональных и специальных дисциплин;

3.Умения распознавать и выделять алгоритмические процессы в процессе изучения математических объектов;

4.Математические знания и умения по их использованию в разработке программных моделей вычислительных и информационных процессов на основе современных методов, средств и технологий проектирования;

5.Самообразование по углублению математических знаний в русле будущей профессиональной деятельности;

6.Навыки и умения по использованию прикладных математических знаний в поисково-исследовательской работе.

Таким образом, формирование данного компонента должно происходить посредством интеграции знания из многих областей (математической, естественнонаучной, информационной, профессиональной и т.д.) на основе междисциплинарного подхода. Содержание образования охватывает на основе междисциплинарных связей изучаемые дисциплины согласно государственным образовательным стандартам.

Итак, информационный компонент является основой для развития профессионально-математической компетентности будущего инженера по ПО ВТ и АС и играет системообразующую роль в её структуре, ибо качество приобретенных математических знаний определяет готовность инженера к дальнейшей успешной профессиональной деятельности.

2. Мотивационный компонент профессионально-математической компетентности инженера по ПО ВТ и АС обуславливается необходимостью мотивов для активной познавательной деятельности в процессе математической подготовки, творческого саморазвития, ценностно-смыслового отношения к данному процессу.

Предметное обучение математике студентами всегда мотивированно. Мотивация представляет собой совокупность различных мотивов, из которых одни могут быть ведущими, другие - сопутствующими. Кроме того, А.К.Маркова включает в мотивационную сферу личности такие побудители как потребность, смысл, мотив, цель, эмоции, отношение и интерес.

Мотивы выступают формой проявления потребностей, объясняют, почему человек поступает, действует так, а не иначе. Формирование мотивов – это, в первую очередь, создание условий для проявления внутренних побуждений к учению, осознания их самими студентами и дальнейшего саморазвития мотивационно-ценностной сферы.

«Мотивы самые различные явления и состояния, вызывающие активность субъекта» [6].

Мотивация – это совокупность всех факторов, определяющих побуждение к учению и решению учебных задач: мотивы, потребности, интересы, цели и т.д. Поскольку мотивация – явление комплексное, система обучения должна предусматривать целый комплекс средств для ее поддержания. Усиление мотивации к учению является одним из принципов формирования профессионально-математической компетентности студента по ПО ВТ и АС.

Итак, сущность мотивации учения заключена в содержании целей, потребностей и мотивов, в характере связей и отношений между ними. У одних обучающихся цели учения состоят в том, чтобы получить в будущем престижную профессию, другие стремятся лучше познать окружающий мир, третьи не хотят учиться, но вынуждены это делать под давлением родителей и учителей. Мы видим большое многообразие целей, у каждого человека они разные, поэтому характер мотивации у каждого имеет свои особенности.

В то же время, отношение проявляется как стремление и потребность личности заниматься той деятельностью, которая приносит удовлетворение. Из этого следует, что субъективную сторону отношения составляют мотивы деятельности, стремления, интересы, убеждения и т.д., а отношение личности поэтому может быть мотивационно-ценностным. Посредством мотивационно-ценностных отношений студента происходит формирование компонентов профессионально-математической компетентности.

Как свидетельствует практика, формирование познавательной мотивации у студентов в сфере предметной области математики происходит противоречиво и достаточно сложно, ибо данный процесс, по своей сущности, является многоплановым и многогранным и требует от педагогов целенаправленной, систематической работы  со студентами во многих направлениях. Прежде всего, это связано с недостаточным уровнем математической подготовленности выпускников образовательных школ к дальнейшему математическому образованию в вузах.  Отсюда низкая мотивация учения студентов на первых его этапах. Более того, содержание математической подготовки инженеров по ПО ВТ и АС является  сложным, для своего усвоения требует от студентов многих волевых усилий и системной самостоятельной работы. Студенты сталкиваются насыщенным информационным материалом в области математических знаний, что, в свою очередь, создаёт определенные трудности в процессе познавательной деятельности по математике. Далее, вузовская система обучения значительно отличается от школьной. В этой связи перед студентами встаёт острейшая проблема – проблема быстрой адаптации к вузовской системе образования, как показывает, педагогическая деятельность, данный процесс происходит достаточно медленно и тяжело. Студенты не умеют продуктивно организовывать свою деятельность, как в учебное, так и в неучебное время, особенно, самостоятельную работу. На данном этапе первостепенное значение имеет умелая организация самостоятельной работы студентов, именно успешное её решение становится ключом решения других насущных проблем, в частности, повышение мотивации учения математике. Из изложенного выше следует, что перед преподавателями математических дисциплин на начальном этапе математического образования студентов встаёт труднейшая задача – эффективная организация самостоятельной работы студентов, от успешного решения которой зависит развитие познавательной мотивации студентов, в целом эффективность формирования их профессионально-математической компетентности.

Мотивационный компонент включает в себя:

1. Мотивационно-ценностное отношение к познавательной, учебной деятельности в ходе математического образования;

2. Ценностно-смысловое отношение к развитию творческих и исследовательских способностей и алгоритмическому программированию;

3. Формирование мотивации к самообразованию в области математических знаний и саморазвитию в этой сфере.

Мотивационный компонент связан с созданием условий, способствующих преодолению внутренних барьеров, перестройке сознания студента, его психологической готовности активно работать с различными объектами математических дисциплин. Это достигается за счет формирования установки, интереса, сильной мотивации, повышенной активности студента в процессе математического образования. При этом потребность студента заниматься математикой, прежде всего, самообразованием в этой сфере должна приносить прежде всего удовлетворение, не вызывать больших организационных усилий.

Программно-алгоритмический компонент обусловлен необходимостью развития у студентов – будущих инженеров по ПО ВТ и АС  способностей по выявлению алгоритмических процессов и явлений, приобретения ими навыков и умений по составлению и разработке оптимальных алгоритмов в процессе изучения математических дисциплин, что в дальнейшем позволит им  заниматься разработкой прикладных программных продуктов и успешно их реализовать в различных сферах социально и производственно-экономической деятельности.

Данный компонент включает следующие составляющие:

1. Развитие способностей по выявлению различных алгоритмов;

2. Навыки и  умения по составлению различных алгоритмов и разработке несложных программ.

Именно математические дисциплины имеют значительные ресурсы по формированию данного компонента по своей природе и сущности, поскольку она пронизана различными алгоритмами и возможностями алгоритмизации и программирования в своей предметной области.

Итак, изложенным выше аргументируется необходимость рассмотрения обозначенного компонента профессионально-математической компетентности инженера по ПО ВТ и АС.

4. Креативный компонент рассматриваемой компетентности определяется необходимостью развития творческих способностей студентов с целью проявления инициативы, самостоятельности, творчества, исследовательских способностей и развития творческих способностей алгоритмического программирования в процессе математического образования. Формирование творческой личности – первостепенная задача в процессе подготовки инженера по ПО ВТ и АС. Ее решение приближает к стратегической цели –  подготовке конкурентоспособного специалиста на современном рынке труда.

Творческие способности проявляются через мышление.

Мышление в философском смысле определяется как высшая ступень познания и идеального освоения мира в формах теорий, идей, целей человека [3].

Современные ученые Д.Б. Богоявленская, Л.С. Выготский, Д. Гилфорд, Е.П. Торренс и др. считают, что креативность является общей особенностью личности и влияет на творческую продуктивность независимо от сферы проявления личностной активности.

Так, В.Н. Дружинин [2] полагает, что способность мыслить творчески –  самая важная составляющая опыта творческой деятельности.

Психолого-педагогический словарь для учителей и руководителей общеобразовательных учреждений [7] определяет творчество как мышление в его высшей форме, выходящее за пределы требуемого для решения возникшей задачи уже известными способами.

Таким образом, анализируя доминирующую роль математического образования в подготовке инженера по ПО ВТ и АС, можно сделать вывод о том, что он должен обладать творческим мышлением, сочетая с алгоритмическим. Безусловно, кроме того, необходимы исследовательские и творческие способности,

Безусловно, наиболее эффективным и результативным условием развития творческих способностей студентов является научно-исследовательская работа. Современные требования общества к математической подготовке инженера по ПО ВТ и АС ставят на повестку дня необходимость разработки научно-обоснованной методики организации поисково-исследовательской работы студентов. В этом видится перспективы и ресурсы формирования высокой профессионально-математической компетентности инженера по ПО ВТ и АС.

Инженер по ПО ВТ и АС, обладающий творческой исследовательской способностью, всегда будет иметь преимущество перед сверстниками, не проходившими серьезную школу поисково-исследовательской деятельности, и значительно быстрее и эффективнее достигнет успеха в профессиональной и социальной деятельности. Он имеет возможность проявить инициативу, творчество в производственной деятельности, приобретет еще большую уверенность в своих действиях. Естественно, чувство удовлетворенности в профессиональной деятельности приносит успех и радость и в социальной, и личной жизни.

Отсюда и следует значимость студенческих научных исследований в процессе математического образования. Научно-исследовательская работа в современных условиях представляет собой фундаментальную составляющую в процессе математической подготовки инженера по ПО ВТ и АС, ибо позволит в дальнейшем успешно использовать математические знания в дальнейшей профессиональной деятельности и разбираться в огромном потоке научной и другой информации.

Итак, можно резюмировать, что для продуктивной математической подготовки инженера по ПО ВТ и АС он должен обладать творческим мышлением, поскольку основополагающими базовыми способностями его обучения математическим дисциплинам являются исследовательские и творческие способности.

Основу формирования творческого компонента профессиональной компетентности инженера по ПО ВТ и АС составляет следующее:

-развитие творческих способностей в процессе обучения студентов математическим дисциплинам, поскольку они занимают доминирующее положение в процессе подготовки инженеров по ПО ВТ и АС;

-творческое развитие студентов в процессе рассмотрения различных алгоритмов и алгоритмического программирования в предметной области математики;

-выполнение поисково-исследовательской работы с использованием математического моделирования и алгоритмического программирования на ЭВМ;

-активная самостоятельная работа студентов (изучение отдельных тем учебного курса, написание рефератов, участие в различных научно-студенческих конференциях, выполнение текущих домашних заданий и типовых работ с включением задач, связанных с разработкой несложных программ и т.д.).

Исследование будет неполным, если мы не выделим функциональные компоненты данной компетентности. Функции представляют собой содержание процесса формирования математической компетентности студентов, а их выделение объясняет процессуальный аспект лингвистической компетентности.

На основе введенного определения профессионально-математической компетентности нами выделены следующие функциональные компоненты: познавательный, развивающий  и поисково-исследовательский.

Выделенными  функциями  в свою  очередь определяются  структурные  компоненты. Коротко охарактеризуем сущность каждого функционального компонента.

Познавательная функция предполагает продуктивное использование математических знаний в процессе предметного обучения любой из дисциплин, что способствует активизации познавательной деятельности студентов с использованием средств педагогической коммуникации с выходом на более высокий уровень качества предметного  обучения.  При этом процесс формирования данной компетентности реализуется в дидактических, технологических и методических проявлениях.

Этим и определяется исключительность рассмотрения познавательной  функции профессионально-математической компетентности. В настоящее время невозможно представить познавательную деятельность студентов в области ПО ВТ и АС без активного применения математического аппарата при изучении многих дисциплин.

В процессе предметного обучения математическим  дисциплинам в условиях образовательного процесса студент приобретает определенные предметные знания, умения, навыки, компетенции, т.е. обучающийся переходит на иной качественный уровень в ходе обучения, одним словом, он развивается [1].

Как показывает педагогический опыт работы, эффективное обучение математике  способствует повышению качества предметного обучения и по другим дисциплинам посредством междисциплинарного взаимодействия.  То есть,  данная компетентность выполняет, безусловно, развивающую функцию.

Поисково-исследовательская функция состоит в масштабном использовании студентами приобретенных предметных знаний по математическим дисциплинам в выполнении поисково-исследовательской работы с выходом на программные продукты.

Анализ и оценка разработки

Выделенные компоненты находятся в тесном взаимодействии, образуя целостную, динамичную структурную модель и соответствуют основным проявлениям профессионально-математической компетентности инженера по ПО ВТ и АС. Каждый отдельный составляющий компонент обладает, в свою очередь, своими структурными составляющими, определенными общей структурой, ориентированной на формирование профессиональной компетентности.

Заключение

Раскрыт и обоснован компонентный состав профессионально-математической компетентности будущих инженеров по ПО ВТ и АС, включающий информационный, мотивационный, программно-алгоритмический и креативный компоненты, которые позволяют выявить специфические особенности и этапы формирования данной компетентности, а также создают возможности для адекватного определения сформированности данных компонентов, что дополняет научное представление данного феномена  с позиции структурно-функциональных связей и отношений, обеспечивающих целостность и динамику данного системного образования.

Литература

1         Дорофеева С.И. Математическая подготовка  в системе «школа-вуз» в условиях компетентностного подхода. Образовательные технологии и общество. Т.12. №4, 2009. –  С. 5. http://ifets.ieee.org/russian/periodical/journal.html свободный.

2         Дружинин В.Н. Диагностика общих познавательных способностей / В.Н. Дружинин. [Электронный ресурс]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://www.psyhology.ru/Library/00070.shtml свободный.

3         Краткий философский словарь / под ред. А.П. Алексеева. – М.: Проспект, 2000. – 400 с.

4         Ожегов С.И. Толковый словарь русского языка: 80000 слов и фразеолог. выражений / С.И. Ожегов; Н.Ю. Шведова; Ин-т рус. яз. – 4-е изд., доп. – М.: Азбуковник, 1999. – 944 с.

5         Полонский В.М. Словарь по образованию и педагогике /В.М. Полонский. – М.: «Высшая школа», 2004. – 512 с.

6         Психологический словарь. –М.: Педагогика, 1983. -448 с.

7         Психолого-педагогический словарь для учителей и руководителей общеобразовательных учреждений. – Ростов – н./Д.: Феникс, 1998. – 544 с.