Исследовательская деятельность студентов - будущих инженеров в процессе математической подготовки: критерии сформированности и уровни их проявления

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ СТУДЕНТОВ - БУДУЩИХ ИНЖЕНЕРОВ В ПРОЦЕССЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ: КРИТЕРИИ СШОРМИРОВАННОСТИ И УРОВНИ ИХ ПРОЯВЛЕНИЯ

Исследовательская деятельность студента, математическая подготовка будущего инженера, критерии и уровни сформированности исследовательской деятельности.

Основной целью высшего профессионального образования является подготовка высококвалифицированных, компетентных специалистов, способных эффективно выполнять поставленные задачи. Современный специалист должен быть активным участником процесса создания новшеств, принимать решения в условиях неопределенности и повышенного риска, находить нестандартные решения возникающих проблем, обеспечивать высокие результаты в работе, способствовать обмену опытом [Москвич, 2007, с. 32—33]. Научно-технический прогресс, объединение мира в единое целое ведут к изменению инженерной деятельности, ее структуры и содержания. Инженер в полной мере должен нести ответственность за последствия своей деятельности. Исследовательская деятельность студентов является одним из условий, которое способствует подготовке современного инженера.

Анализируя ФГОС ВПО по направлению подготовки 250400 Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств (квалификация (степень) «бакалавр»), можно выявить ряд компетенций, которые формируются при участии студентов в исследовательской деятельности. Среди общекультурных компетенций: стремление к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства (ОК-6); использование основных законов естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применение методов математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-Ю). Среди профессиональных компетенций: готовность к изучению научно-технической информации, отечественного и зарубежного опыта по тематике исследования (ПК-12); готовность спланировать необходимый эксперимент, получить адекватную модель и исследовать ее (ПК-13) и другие [ФГОС ВПО, 2009].

При анализе требований, предъявляемых к выпускникам инженерных вузов, становится очевидной необходимость их участия в исследовательской деятельности. Изучение сегодняшнего состояния проблемы формирования исследовательской деятельности будущих инженеров в процессе математической подготовки показало недостаточную изученность этого вопроса. Целью данной статьи являются описание возможностей формирования исследовательской деятельности студентов — будущих инженеров в процессе математической подготовки, выявление критериев и определение уровней ее сформированности.

Различные вопросы организации исследовательской деятельности студентов в процессе математической подготовки изучали А.В. Багачук, В.А. Гусев, В.А. Далингер, Т.П. Куряченко, А.В. Леонтович, Ю.Н. Фролова, М.Б. Шашкина, Л.В. Шкерина,

А.В. Ястребов и другие исследователи.

Под исследовательской деятельностью студента в образовательном процессе мы понимаем продуктивную деятельность, предполагающую наличие основных этапов, характерных для научного исследования, продуктом которой являются новые знания об исследуемом объекте и знания о методе исследования. Как известно, в структуре дея-

тельности выделяются следующие составляющие: цель, предмет, действия, результат (продукт). Исследовательская математическая деятельность — исследовательская деятельность, предмет которой лежит в сфере математики.

Овладение приемами исследовательской деятельности позволяет специалисту ориентироваться в быстро меняющихся условиях, оценивать свой профессиональный уровень и повышать его. Эффективность деятельности инженера зависит не только от приобретенных в вузе знаний и умений, но и от способности человека к самостоятельному поиску информации, ее анализу, применению усвоенных знаний в различных непредвиденных ситуациях. В профессиональной деятельности инженера часть информации со временем устаревает, требуется обновлять, углублять, систематизировать имеющиеся знания. Все это способствует развитию профессионализма и творческой активности человека. Инженер должен уметь работать самостоятельно. «Овладеть умениями самостоятельно приобретать знания — значит открыть для себя путь к исследовательской деятельности» [Бережнова, Краевский, 2008, с. 74].

Формирование исследовательской деятельности обусловлено двумя факторами: социальный заказ на специалиста, способного действовать в быстро меняющихся условиях, и личностное развитие обучающегося.

В.А. Шершнева говорит о трехкомпонентной цели обучения математике в инженерном вузе: математико-теоретическая компонента (формирование фундаментальных знаний, умений и навыков по математике), математико-прикладная компонента (формирование методов моделирования в области профессиональной деятельности), ма-тематико-информационная компонента (формирование способности использовать информационно-коммуникационные технологии при решении поставленных задач) [Шершнева, 2011, с. 21].

Л.В. Шкерина отмечает необходимость грамотного формулирования целей для более точной диагностики результатов обучения [Шкерина, 2010, с. 97]. При формировании исследовательской деятельности в процессе математической подготовки цели обучения математике необходимо дополнять специфическими целями исследовательской деятельности — приобретение навыка исследования, который будет являться одним из способов освоения действительности, при активной личностной позиции студента.

Анализируя ФГОС ВПО и работы, посвященные инженерному образованию (В.А. Шершнева, Е.А. Зубова, Н.В. Скоробогатова, А.А. Ермакова и др.), выявим составляющие, которыми должен овладеть студент — будущий инженер при обучении математике: знание основных математических законов, применение математических знаний, умений и навыков в практической и профессиональной деятельности, построение и исследование математических моделей, использование в профессиональной деятельности математических методов и информационно-коммуникационных технологий. Овладение перечисленными элементами лежит в основе критериев сформированности исследовательской деятельности.

Анализ специальной литературы и личный опыт позволяют прийти к выводу, что результатом исследовательской деятельности в процессе математической подготовки студентов инженерных специальностей являются следующие компоненты:

— математические знания, умения и навыки, являющиеся фундаментом для дальнейшего обучения и работы;

— готовность студента самостоятельно находить недостающую информацию, ответы на возникающие вопросы;

— способность студента решать математические задачи повышенной сложности;

— готовность студента использовать математические знания при решении междисциплинарных задач;

— готовность студента применять полученные знания при решении профессионально направленных задач;

— способность студента использовать полученные знания в решении жизненно важных задач;

— способность студента к решению поставленных задач, используя информационные

технологии и математические знания.

При использовании информационно-коммуникационных технологий формируются элементы исследовательской деятельности: готовность находить, накапливать и систематизировать нужную информацию, оптимизировать ее поиск, видеть и выделять главное, моделировать задачу, находить ее оптимальное решение и др., то есть накопленный опыт творчески переосмысливается.

Формирование исследовательской деятельности происходит как в процессе приобретения, усвоения знаний, так и при их дальнейшем использовании. Уровень усвоения знаний влияет на способность студента применять эти знания. Чем он выше, тем больше появляется возможностей использования знаний как в стандартных, так и во вновь возникающих ситуациях.

Анализируя исследовательскую деятельность студента в процессе математической подготовки, полученный результат, значимость этого результата как для окружающих, так и для самого исследователя, можно оценить успешность исследования. В литературе имеется широкий диапазон взглядов на последовательность этапов исследовательского процесса. Проанализировав взгляды разных авторов на структуру исследовательской деятельности студентов, мы выделяем этапы ее организации: орга-низационно-мотивационный; постановки проблемы; сбора фактического материала, его систематизации и анализа; выдвижения гипотезы; проверочный; формулирования выводов, итоговый этап.

Опираясь на этапы исследования, на взгляды разных авторов на процесс исследования, учитывая самостоятельность обучающегося, выделим критерии оценки успешности исследования. Студент может провести полное исследование, выполнить его часть, включаться в исследование эпизодически. Мотивация к исследованию различна (получение значимого для науки результата, самосовершенствование, одобрение окружающих, получение положительной оценки), то есть наблюдается разная степень участия в исследовании. В зависимости от проведенного анализа проблемной ситуации степень осмысления проблемы исследования различна. Выявленные противоречия могут быть рассмотрены с разных точек зрения, при проведении исследования необходимо максимально полно их проанализировать, что будет способствовать достижению лучшего результата. При проведении исследования важно собрать информацию, помогающую вникнуть в проблему, выявить главное в собранном материале, структурировать его, проанализировать и выделить гипотезу. На проверочном этапе студенту нужно решать задачи разными способами, выбирать оптимальный, описывать алгоритм решения, использовать методы разной сложности, для чего необходимы предметные математические знания, умения и навыки. Важно не только выполнить исследование, но и представить его результаты, донести свое открытие до окружающих. Немаловажны анализ студентом своей деятельности, выявление главных моментов в осуществленной деятельности, фиксирование приобретенных умений, определение перспектив использования результатов исследования. Исследование может быть проведено студентом самостоятельно, под руководством консультанта или преподавателя, может быть совместным, что характеризует степень самостоятельности студента при его проведении. Также студент может найти оригинальный способ решения проблемы, отличающий его исследование от других, что сделает его более интересным, ярким и значимым.

Результатом современного образования должны быть изменения качеств личности, приобретение и развитие качеств, необходимых в профессиональной деятельности; выпускник должен со временем стать компетентным специалистом. И.А. Зимняя считает, что компетентность — это «актуальное, формируемое личностное качество как основывающаяся на знаниях, интеллектуально и личностно обусловленная социальнопрофессиональная характеристика человека» [Зимняя, 2006, с. 23]. Для успешной жизнедеятельности выпускник должен занимать активную жизненную позицию, за-

ниматься самообразованием, находить недостающую информацию, пополнять свои знания, ориентироваться в постоянно обновляющемся потоке информации. Формированию перечисленных качеств способствует вовлечение студента в исследовательскую деятельность, продуктом которой являются новые знания об исследуемом объекте, о методе исследования.

В структуре компетентности И.А. Зимняя выделяет следующие компоненты: мотивационный, когнитивный, поведенческий, ценностно-смысловой, регуляционный (эмоционально-волевая регуляция) [Зимняя, 2006, с. 24].

На основе сопоставительного анализа этапов исследовательской деятельности, критериев успешности исследования, компонент компетентности и основных компонент результата исследовательской деятельности студентов мы выделяем критерии сформированное™ этой деятельности. Кратко структуру исследовательской деятельности можно представить как совокупность четырех компонент: мотив — знания — опыт — анализ. Основой участия обучающегося в исследовательской деятельности являются заинтересованность, внешняя или внутренняя мотивация, интерес к открытию нового, ценностное отношение к приобретенному опыту. Мотивационно-ценностный критерий характеризуется пониманием значимости формирования исследовательской деятельности, интересом при решении исследовательских задач, потребностью в этой деятельности. При формировании исследовательской деятельности необходима основа, которой являются ранее приобретенные знания, используемые практически на каждом этапе. Второй критерий — когнитивный — как предметные знания студентов, так и знания способов их получения (знание основных законов естественнонаучных дисциплин, методов математического анализа и моделирования, методов теоретического и экспериментального исследования, основных этапов исследовательской деятельности и их особенностей, приемов нахождения путей решения задачи, основных приемов исследовательской работы, необходимости критического отношения к результатам, способности выявлять необходимость в проведении исследований для получения нового знания, планирование проведения исследований). При участии студента в исследовательской деятельности им приобретается опыт этой деятельности, который можно проанализировать и применить в новой ситуации. Опытно-аналитический критерий — приобретенные умения, опыт, готовность к выполнению элементов исследовательской деятельности (готовность решать межпредметные и профессионально направленные задачи, используя известные базовые математические знания, умение решать исследовательские задачи, задачи несколькими способами, применять основные формы исследовательской работы и др.). Готовность обосновать использование выбранного метода в своем исследовании, свою позицию. Критерий характеризуется результатом обучения. При проведении исследования важно критически относиться к проделанной работе, анализировать ее и фиксировать важные моменты. Рефлексивный критерий — взгляд на проделанную работу, оценка своей деятельности, самоконтроль, саморазвитие. Критерий характеризуется способностью студента дать оценку своей деятельности, степенью самостоятельности. Таким образом, нами было выделено четыре критерия сформированности исследовательской деятельности: мотивационно-ценностный, когнитивный, опытно-аналитический и рефлексивный.

В основу предлагаемых нами уровней усвоения студентами исследовательской деятельности положен подход, разработанный В.П. Беспалько [Беспалько, 1989, с. 55—56]. Мы предлагаем выделить три уровня сформированности исследовательской деятельности: репродуктивный, эвристический и творческий. Репродуктивный уровень сформированности исследовательской деятельности соответствует ученическому и типовому уровням, по В.П. Беспалько. На этом уровне студент должен проанализировать имеющуюся информацию, выразить свое мнение, выделить главное. При использовании нового метода требуются консультации, однако осознается необходимость его использования. На репродуктивном уровне обучающиеся способны выполнять исследовательские действия по образцу, самостоятельно воспроизводить и применять ранее усвоенные действия.

Эвристический уровень сформированности исследовательской деятельности характеризуется необходимостью уточнения ситуации и применением ранее усвоенных действий для решения нетиповой задачи. На эвристическом уровне студент добывает новую для себя информацию. При этом нет заданного алгоритма, он создается или видоизменяется в ходе самой деятельности, имеющееся правило приспосабливается к условиям задачи, результат решения которой не известен студенту, но предсказуем.

Творческий уровень характеризуется поиском ситуации и действий, ведущих к достижению цели. «Человек действует «без правил», но в известной ему области, создавая новые правила действия» [Беспалько, 1989, с. 56]. Происходит накопление объективно новой информации.

На основе анализа процесса формирования исследовательской деятельности студентов были выделены критерии и уровни сформированности этой деятельности. В условиях выделенных критериев и уровней сформированности исследовательской деятельности студентов — будущих инженеров появляется возможность проектирования системы мониторинга этой деятельности студентов в процессе их математической подготовки и поиска более эффективных путей ее формирования.

Библиографический список

1. Бережнова Е.В., Краевский Е.В. Основы учебно-исследовательской деятельности студентов: учебник для студ. сред. учеб. завед. 5-е изд., стер. М.: Академия, 2008. 128 с.

2. Беспалько В.П. Слагаемые педагогической технологии. М.: Педагогика, 1989. 192 с.

3. Зимняя И.А. Компетентностный подход. Каково его место в системе подходов к образованию // Высшее образование сегодня. 2006. № 8. С. 20—26.

4. Москвич Ю.Н. Творцы и созидатели нового мира: откуда пришли и куда держат путь // Осмысление глобального мира: сб. ст. Красноярск, 2007.

5. Федеральный государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования (ФГОС ВПО) по направлению подготовки 250400 Технология лесозаготовительных и деревообрабатывающих производств (квалификация (степень) «бакалавр»), 2009.

6. Шершнева В.А. Формирование математической компетентности студентов инженерного вуза на основе полипарадигмального подхода: автореф. ...дис. д-ра пед. наук: 13.00.02. Красноярск, 2011. 49 с.

7. Шкерина Л.В. Моделирование математической компетенции бакалавра — будущего учителя математики // Вестник КГПУ им. В.П. Астафьева. 2010. № 2. С. 97—102.