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

Георгий Максимович Ильмушкин

профессор, д.п.н., заведующий кафедрой математики и технологий обучения,

Димитровградский  институт технологии, управления и дизайна,

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

gera1946@yandex.ru

 

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

Данное исследование посвящено выявлению специфики формирования профессионально-математической компетентности инженеров по программному обеспечению вычислительной техники и автоматизированных систем. Установлены и охарактеризованы основные параметры, определяющие данную специфику. В частности, выделены такие параметры, как разноуровневость математической подготовленности студентов первого курса, формирование у будущих инженеров алгоритмического мышления, особенности организации самообразования и самостоятельной работы студентов по повышению качества их математической подготовки, острый дефицит учебного времени для изучения математических  дисциплин согласно Государственным образовательным стандартам. Выявленная специфика позволяет прежде всего оптимизировать по содержанию обучение студентов математическим дисциплинам.

The given research is devoted revealing of specificity of formation of is professional-mathematical competence of engineers under the software of computer facilities and the automated systems. Key parameters defining given specificity are established and characterized. In particular, such parameters, as разноуровневость mathematical readiness of first-year students, formation at the future engineers of algorithmic thinking, feature of the organization of self-education and independent work of students on improvement of quality of their mathematical preparation, a severe shortage of school hours for studying of mathematical disciplines according to the State educational standards are allocated. The revealed specificity allows to optimize first of all under the maintenance training of students to mathematical disciplines.

Ключевые слова

специфика, компетентность, параметр, мышление, самообразование.

specificity, competence, parameter, thinking, self-education.

Введение

Качественная математическая подготовка инженеров по программному обеспечению вычислительной техники и автоматизированных систем (ПО ВТ и АС) является системообразующим началом в процессе их профессионального становления, поскольку от качества математической подготовки в значительной степени зависит уровень профессиональной компетентности будущих инженеров в данной области. В современных условиях модернизации образования это требует организации их математической подготовки в русле формирования математических компетенций у студентов. Этим фактором объясняется необходимость повышения профессионально-математической компетентности лиц, которые посвятили себя инженерной деятельности в сфере информационных технологий, поэтому для них математическая составляющая становится необходимым компонентом общепрофессиональной и специальной подготовки.

Обратимся к выявлению специфики процесса формирования профессионально-математической компетентности студента по ПО ВТ и АС, т.к. вне рассмотрения данного вопроса нам представляется невозможной продуктивное её формирование.

В энциклопедическом словаре [6, c. 145]  специфика определяется как совокупность определенных признаков, особенностей, отличающих данный объект, процесс, предмет от другого».

Под спецификой формирования профессионально-математической компетентности инженера по ПО ВТ и АС мы понимаем совокупность отличительных, характерных признаков, особенностей и закономерностей, присущих только данному процессу.

Теоретическая часть

Обоснуем основные параметры, которыми определяется обозначенная специфика.

1. Разноуровневость математической подготовленности студентов первого курса. Как убеждает нас действительность, большинство студентов, поступивших на первый курс, имеет низкий уровень математической подготовленности. Он носит масштабный характер. В то же время определенная часть студентов обладает достаточно высоким и средним уровнями.  Тем самым в этом отношении имеем разноуровневый контингент студентов, что вносит определенную особенность в процесс формирования исследуемой компетентности. В частности, анкетирование в Димитровградском институте технологии, управления и дизайна выявило, что низкий уровень подготовки по математике среди студентов 1 курса составляет 68% , высокий и средний уровни 32%. Такое положение, прежде всего, связано с  качеством предметного обучения учащихся  геометрии, алгебре и началу анализа на ступени среднего образования. Более того, недостаточно  используются инновационные средства педагогической коммуникации и информационные технологии обучения в предметной области математики, преобладают традиционные методы обучения.

Данная особенность контингента требует пристального внимания к выбору технологии обучения на этапе вузовской подготовки инженерных кадров по ПО ВТ и АС. В этих условиях более приемлемым  является уровневая дифференциация обучения на основе индивидуализированного и дифференцированного обучения студентов. Это в свою очередь отражается на совместной деятельности педагога и студента в процессе предметного обучения.  

2. Формирование у будущих инженеров по ПО ВТ и АС алгоритмического мышления. Алгоритмическое мышление как  одно из проявлений творческого мышления, рассматриваемого нами как компонент творческой деятельности, выполняющий в ней функцию разработки субъектом на осознаваемом или неосознаваемом уровнях новых для него знаний в качестве ориентировочной основы для последующего открытия способов решения новых для субъекта задач [4]. В свою очередь, под творческой деятельностью мы подразумеваем (по Я.А. Пономареву) такую деятельность, «предварительная регламентация которой содержит в себе известную степень неопределенности, … содержащей новую информацию, предполагающую самоорганизацию» [7, с.192].

А.В. Брушлинский подчеркивал, что мышление представляет собой единство двух аспектов – процессуального (психологического) и формально-логического. «… Ни один из них не должен подавлять другой и подменять его. Мышление – это всегда единство непрерывного и прерывного – процесса и его продукта, процесса и операций» [1, с.83].

К мыслительным операциям относятся: анализ; синтез; сравнение; конкретизация; классификация;  систематизация;  абстрагирование;  обобщение.

Операции мышления могут быть сформированы лишь в процессе решения творческих задач. В решении поставленной задачи субъект использует тот или иной набор мыслительных операций или более сложных умственных действий в тех или иных сочетаниях. На завершающем этапе успешного мыслительного процесса человек приходит к открытию – к новому знанию, которым он раньше не владел. Его опыт обогащается и позволяет ставить и решать новые, все более сложные задачи.

По мнению В.Г. Разумовского, с точки зрения творческой деятельности наиболее ценны  операции дивергентного и конвергентного  мышления и оценки [9].

Дивергентное мышление характеризуется процессом движения мысли в разных направлениях, с тем, чтобы охватить различные аспекты, имеющие отношение к данной задаче. Такое мышление ориентировано на поиск как можно большего числа решений при одних и тех же условиях.

Конвергентное мышление характеризуется синтезом информации и знаний, сосредоточением на решении проблемы. Такое мышление связано с задачами, имеющими только одно правильное решение.

Оценка позволяет сравнить полученный результат с требуемым и судить о том, решена ли поставленная задача.

В контексте изложенного выше, формирование алгоритмического мышления студентов необходимо для разработки программного обеспечения ВТ и АС, развития способностей понимания и функционирования программного продукта, разработанного другими разработчиками, то есть, для определения качества функционирования программного продукта и оценки его надежности. Как показывает практика, алгоритмическое мышление студентов успешно можно развивать успешно посредством математики, поскольку в ней заложены огромные возможности для этого в силу природы предметных её знаний.

В то же время обучение алгоритмам обязательно предполагает обучение самостоятельному их открытию, построению, формированию. Оно должно воспитывать творческое мышление, развивать догадку, сообразительность и вырабатывать у обучаемых умение искать решение в тех случаях, когда алгоритм отсутствует или неизвестен.

В контексте этих рассуждений Л.Н. Ланда утверждает, что целесообразно находить алгоритмы и специально им обучать только в случае, когда для того или иного типа задач может быть построен алгоритм, и когда решать эти задачи при помощи алгоритмических процедур более рационально. Он приходит к следующим выводам:

алгоритмы из средства управления объектами постепенно становятся  средством управления мышлением;

 решение задач с помощью алгоритмов – одно из условий развития интуиции.

Безусловно, алгоритмизация не является универсальным способом обучения, поскольку в задачах творческого характера велико значение несводимых к алгоритмам эвристических методов.

 3. Математическая подготовка – системообразующее начло в процессе становления инженеров в области ПО ВТ и АС. Специфическая особенность формирования профессионально-математической компетентности инженеров по программному обеспечению вычислительной техники и автоматизированных систем такова, что качественное математическое образование способно обеспечивать высокий уровень творческого развития студентов, в конечном итоге, инженера в данной области. Алгоритмическое программирование – особый вид творческой деятельности, являющейся многоплановой, сложной, масштабной, требующей наличия алгоритмического мышления, междисциплинарных системных и обобщенных знаний и их обновления, целеустремленности, высокой работоспособности, отдачи огромных физических и духовных сил, неординарного подхода к достижению конечного результата. Именно в отличие от других дисциплин математические дисциплины имеют невиданные ресурсы для развития их творческого потенциала, становления как специалиста, поскольку развитие способностей, умений алгоритмического программирования происходит на основе изучения математических дисциплин. Тем самым математическая подготовка становится системообразующим началом в подготовке инженерных кадров по ПО ВТ и АС.

4. Особенности организации самообразования и самостоятельной работы студентов по повышению качества их математической подготовки. Деятельность по организации самообразования и самостоятельной работы представляют собой специфическую особенность в формировании профессионально-математической компетентности инженера по ПО ВТ и АС, ибо вне такой деятельности становится практически нереальным успешное формирование данной компетентности. Специфика математического образования такова, что она требует постоянного обновления своих знаний и творческого саморазвития, прежде всего, средствами самообразования, ибо в данной области происходит быстрое расширение информационного потока. И в то же время организация самообразования в данной предметной области знаний для студентов представляет собой на фоне других дисциплин значительные трудности. Прежде всего, это связано с особой сложностью изучения самих объектов математики, они трудны для понимания и восприятия, требуют усидчивости, настойчивости, целеустремленности, масштабного проявления творческого потенциала личности, проработки насыщенного материала и рассмотрения целого комплекса прикладных задач, а также мотивационного интереса к ним. К сожалению, как свидетельствует педагогическая деятельность, большинство из студентов к этому неготовы.

Познавательная задача связана с потребностью в приобретении знания. Если мыслительная задача совпадает с познавательной, то возникает новое знание, полностью удовлетворяющее необходимому видоизменению ситуаций. Идеальным результатом обучения считается достижение такого уровня познавательной мыслительной деятельности, когда субъект познания может самостоятельно ставить познавательную задачу, находить способы ее решения, контролировать и оценивать результаты своей познавательной деятельности, а затем формулировать следующие задачи. Поэтому самостоятельная работа студентов по математическим дисциплинам  является многоплановой. Это связано с выбором содержания материала, его сложностью и объемом, видов выполняемых работ, контингентом студентов, используемыми технологиями обучения, значимостью учебного материала в процессе дальнейшего обучения математике, применением математических методов в специальных дисциплинах и в выполнении поисково-исследовательских работ.

5. Острый дефицит учебного времени для изучения математических дисциплин согласно Государственным образовательным стандартам. Данный фактор вносит свою особенность в процесс формирования профессионально-математической компетентности, т.к. мы не в праве изменить Госстандарты. В течение недостаточного количества отведенных часов предстоит достичь целей обучения, связанных с формированием профессионально-математической компетентности [10]. Это требует иного подхода к процессу организации предметного обучения студентов этим дисциплинам, организации их самостоятельной работы, т.е. прежде всего высокой интенсификации учебного процесса или организации дополнительного образования за счет регионального компонента. В процессе интенсификации предметного обучения нами реализуется системный подход к формированию данной компетентности, который позволяет формировать системные обобщенные знания, т.к. в силу огромного расширяющегося информационного потока нет смысла формировать конкретные детализированные знания, поскольку студент физически не в состоянии продуктивно пропустить через себя такой объемный поток учебной и иной информации. Однако математические дисциплины «Линейная алгебра», «Математический анализ», «Дискретная математика», «Теория вероятностей и математическая статистика» и т.д. в то же время требует необходимого минимального объема конкретных базовых знаний, без которых невозможен качественный процесс обучения математическим дисциплинам.

Наличие только систематизированных знаний является недостаточным для формирования в сознании обучаемых итоговой системы знаний, необходимой для дальнейшего самообразования и творческого развития. Для этого необходимо, чтобы систематизированные знания стали системными.

По мнению Я.А. Пономарева, системность знаний характеризуется следующими чертами:

  знания находятся в непрерывной связи с процессом их приобретения;

  всякое знание в процессе обучения включается в состав другого, «объемлющего» его знания;

 при этом «объемлемое» знание деформируется в соответствии с новыми связями, в которые оно вступило [8].

Условия, необходимые для формирования системности знаний, подробно рассмотрены Л.Я. Зориной [3]. Для того чтобы знания, полученные обучающимися в результате первичного ознакомления, были преобразованы им в системные, а затем изложены, ему необходимо дважды перестроить знания: вначале свернуть их в сознании, а затем по-новому развернуть их при изложении. Наличие только системы первичного ознакомления без определенной одновременной и последующей перестройки самим учащимся, не обеспечивает формирование научных системных знаний. Для решения этой проблемы в содержании образования должны быть включены определенные средства. Например, обучающиеся должны быть знакомы с природой элементов теории, их статусом  и знать характер связей между ними (т.е. иметь знание о структуре знаний).

Психолого-педагогический анализ знаний с точки зрения их обязательного усвоения предполагает выделение предметных, логических и психологических составляющих. К первым относятся собственно закономерности, факты и методы конкретной науки; ко вторым – логические операции и приемы логического мышления; к третьим – умение планировать свою деятельность, контролировать ее ход и оценивать конечный результат с точки зрения его соответствия поставленной задачи.

Однако, знания, которыми овладевает обучающийся, присваиваются им только в том случае, если они имеют для него смысл. Впервые идея об усвоении знаний на смысловом уровне была высказана С.Л.Рубинштейном и разработана затем А.Н.Леонтьевым, который считал, что в качестве одного из факторов активизации духовных сил учащегося может быть выделен личностный смысл, которым наделяются сами знания.

Роль личностного смысла в обучении состоит в слиянии объективно существующего и субъективно воспринимаемого внутреннего смыслового содержания деятельности. В процессе обучения личностный смысл выполняет ряд взаимосвязанных функций [5].

Итак, уровень профессионально-математической компетентности студентов может быть повышен, если сформированные знания, умения и навыки у них будут удовлетворять принципу системности и систематичности знаний как процессу и результату усвоения обучающимися понятий и разделов в их логической связи и преемственности. Оценивая значимость этого принципа, В.В. Щипанов отмечает, что рост системности неизбежно приводит к росту качества подготовки специалистов [11]. Вопросы повышения математической подготовки студентов экономического профиля с иных позиций рассматриваются в работе [2].

В условиях недостаточного учебного времени в формировании данной компетентности призвано играть первостепенную роль самостоятельная работа и самообразование, только посредством их умелого сочетания можно достичь желаемых результатов по формированию профессионально-математической компетентности, т. к. самообразование на основе интенсификации самостоятельной работы с использованием современных информационных телекоммуникационных средств позволяет оптимизировать данный процесс. При этом происходит уплотнение знаний, т.е. самообразование в условиях недостаточного учебного времени реализуется на основе принципа уплотнения знаний. Это связано, прежде всего, с тем, что возможности электронных учебных носителей позволяют в процессе самообразования концентрироваться на ключевых позициях, базовых понятиях и знаниях, отходить от второстепенного материала, выделять главное из насыщенного объемного информационного материала и уплотнять знания на принципах обобщения, системности и преемственности в образовании.

Анализ и оценка разработки

В условиях дефицита учебного времени только путем интенсификации предметного обучения, эффективной организации самостоятельной работы и самообразования студентов формировать высокий уровень профессионально-математической компетентности. Изложенное выше обуславливает специфику её формирования, определяемая выделенными нами параметрами.

Заключение

Итак, данная специфика, определяемая выделенными нами параметрами, безусловно, должна учитываться в процессе формирования профессионально-математической компетентности инженера по программному обеспечению вычислительной техники и автоматизированных систем и будет занимать ключевое место в проектировании и теоретическом обосновании модели её формирования. Безусловно,  обозначенные параметры должны приниматься педагогами во внимание при определении этапов формирования данной компетентности у студентов.

Литература

1.     Брушлинский, А. В. Мышление и общение /А.В. Брушлинский, В. А. Поликарпов. – М.: Университетское, 1990. – 214 с.

2.     Гафиятова, О.В. О профессиональной направленности многоуровневой математической подготовки при кластерном экономическом образовании. Образовательные технологии и общество. Т.12. №4, 2009.  5 С.  http://ifets.ieee.org/russian/periodical/journal.html свободный

3.     Зорина, Л.Я. Дидактические основы формирования системности знаний старшеклассников / Л.Я. Зорина. – М.: Педагогика, 1978. – 129 с.

4.     Калошина, И. П. Структура и механизмы творческой деятельности (нормативный подход) / И.П. Калошина. – М.: Изд-во МГУ, 1983. – 168 с.

5.     Леонтьев, А.Н. Деятельность. Сознание. Личность / А.Н.Леонтьев. – М.: Просвещение, 1975. – 304 с.

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

7.     Пономарев, Я.А. Психология творчества / Я. А. Пономарев. – М., 1976. – 132 с.

8.     Пономарев, Я.А. Психология творчества и педагогика / Я.А. Пономарев. – М.: Педагогика, 1976. – 280 с.

9.     Разумовский, В.Г. Развитие творческих способностей учащихся / В.Г. Разумовский. – М.: Просвещение, 1975. – 272 с.

10. Старыгина, С.Д. Подготовка инженера в метрическом компетентностном формате в рамках профессионально-ориентированной дисциплины / С.Д.Старыгина, Н.К.Нуриев, Л.Н.Журбенко // Educational Technology & Society – 2008 (http://ifets.ieee.org/russian/periodical/journal.html) - V.11. - N 3. - 13 c. – ISSN 1436-4522.

11. Щипанов, В.В. Проектирование квалитативного образования инженера / В.В.Щипанов. – Тольятти: ТолПИ, 1977. – 43 с.