Использование информационных технологий как условие профессионально-направленного обучения математике студентов-гуманитариев

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ КАК УСЛОВИЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОНАПРАВЛЕННОГО ОБУЧЕНИЯ МАТЕМАТИКЕ СТУАЕНТОВ-ГУМАНИТАРИЕВ1

Информационные технологии, профессионально-направленное обучение, прикладные

программные средства.

Современные социально-экономические условия, характер и содержание труда специалистов на современном этапе определяют потребность в образовании, основанном на глубоких профессиональных знаниях. Профессионально-направленное обучение предусматривает построение обучения на основе установления связей между общенаучными и профилирующими дисциплинами, дает возможность более полно раскрыть позитивный потенциал и творческие возможности личности. Профессионально-направленное обучение математике студентов-гуманитариев ставит целью развитие мышления и формирование профессионально значимых приемов умственной деятельности; обеспечение математического аппарата для изучения специальных дисциплин и подготовку к осуществлению профессиональной деятельности. Структура профессионально-направленного обучения математике традиционно представляется как интегрированный комплекс мотивационноцелевого, содержательного и процессуально-методического компонентов [Акопов, 2000; Бокарева, 1985].

Мотивационно-целевой компонент отражает стимулирование осознания студентами роли математики в становлении профессиональных качеств, проявление интереса к совершенствованию знаний и умений в применении математического аппарата к научным исследованиям; способствует построению связи между целью изучения математики и мотивом учебной деятельности; формирует профессиональные потребности и мотивы, личностные качества студента. Осознание роли математики в становлении профессиональных качеств оказывает сильное влияние на систему убеждений и мотивов обучаемых. Содержательный компонент включает совокупность действий, позволяющих формировать профессионально значимые умения: грамотно планировать эксперимент и прогнозировать ожидаемые результаты; осуществлять статистическую обработку результатов экспериментальных данных; разрабатывать и строить математические модели различных явлений, процессов и состояний; выдвигать статистические гипотезы относительно эмпирических данных; подбирать необходимый математический аппарат для проверки статистических гипотез; осуществлять рациональный поиск нужной информации; алгоритмизировать процесс решения задач прикладного содержания и осуществлять его контроль, применять обобщенные алгоритмы; оперировать условно символическими и графическими образами. Процессуально-методический компонент включает методы, формы организации, средства реализации профессионально направленного обучения математике студентов-гуманитариев. В организацион-

1 Исследование поддержано грантом Министерства образования и науки РФ «Развитие научного потенциала высшей школы (2011)», проект № 3.1.1/10119.

ных формах обучения реализуется система взаимодействия учения и управления учебной деятельностью по определенному, заранее установленному порядку и режиму. Выбор формы учебной работы в процессе профессионально направленного обучения математике должен учитывать, что будущая профессия студентов-гуманитариев носит в основном диалогический характер. Компоненты профессионально-направленного обучения математике студентов-гуманитариев взаимосвязаны и взаимообусловлены: осознание роли математики в становлении профессиональных качеств оказывает сильное влияние на систему убеждений, мотивов обучаемых; познавательный интерес появляется с пониманием предмета и от результатов, которые удается в ней получить; на формирование положительной мотивации изучения предмета оказывает влияние осознание его учебной и профессиональной значимости.

Современный период развития общества характеризуется сильным влиянием на него компьютерных технологий, которые проникают во все сферы человеческой деятельности, обеспечивают распространение информационных потоков в обществе, образуя глобальное информационное пространство. В настоящее время в России идет процесс становления новой системы образования, ориентированного на вхождение в мировое информационно-образовательное пространство. Этот процесс сопровождается существенными изменениями в педагогической теории и практике учебно-воспитательного процесса, связанными с внесением коррективов в содержание технологий обучения, которые должны быть адекватны современным техническим возможностям и способствовать гармоничному вхождению будущего специалиста в информационное общество. Информационные технологии призваны стать не дополнительным «довеском» в обучении, а неотъемлемой частью образовательного процесса, значительно повышающей его эффективность. Информационные технологии не только облегчают доступ к информации и открывают возможности вариативной учебной деятельности, ее индивидуализации и дифференциации, но и позволяют по-новому организовывать взаимодействие всех субъектов обучения, построить образовательную систему, в которой студент был бы активным и равноправным участником образовательной деятельности. В связи с этим требуется обоснование использования информационных технологий как необходимого условия эффективности профессионально-направленного обучения математике студентов-гуманитариев [Чалкина, Двоерядкина, 2010].

Как показывают исследования и публикации, внедрение информационных технологий не вступает в конфликт с ранее разработанными педагогическими концепциями. Появление новых информационных технологий, их стремительное совершенствование и распространение привели к необходимости пересмотра содержания курса математики для студентов-гуманитариев [Горюнова, 2005; Захарова, 2007; Кудрявцев, 2002].

В содержании математики для студентов-гуманитариев необходимо существенно сократить технические вопросы и избавиться от рутины; исключить или сократить разделы, дублирующие школьную программу; включить важнейшие разделы современной математики, уделив большее внимание решению задач синтеза, причем планы лекций и практических занятий должны быть разработаны с учетом компьютерной поддержки, что высвободит необходимое для новых разделов время [Горюнова, 2005; Кудрявцев, 2002].

В настоящее время компьютеризация учебного процесса в университетах достигла достаточно высокого уровня и мы можем говорить о реальных возможностях

использования информационных технологий в исследовательском процессе и в целях преподавания математических дисциплин.

Современному специалисту в области гуманитарных наук, способному к проведению исследований, необходимо достаточно свободно владеть математическим аппаратом изучения статистических данных. Именно поэтому в качестве источника профессионально-направленного содержания обучения математике наиболее широко используется математическая статистика.

При обучении математике можно использовать интегрированные прикладные программы: специализированные статистические пакеты (StatGraphics, SPSS, Ма-tishe for Windows, Systat, CSS, TableCurve и др.); математические пакеты общего назначения (Mathcad, Matlab, Mathematica, Maple); специализированные пакеты математической графики (Grapher, Surfer, Origin, SigmaPlot и др.) [Скрыльникова, 2000]. Все эти пакеты позволяют рационально распределить время между механическим выполнением расчетов и изучением нового материала, отработкой приемов решения задач и творческой работой. При решении достаточно сложных задач компьютерные пакеты дают возможность избежать большого количества рутинных и трудоемких вычислений, ошибку в которых удается обнаружить не сразу. Использование прикладных математико-статистических программ позволяет повысить интерес к математике, активизировать мыслительную деятельность студентов, стимулировать поиск новых методов решения задач [Горюнова, 2005].

Компьютеры использовались в психологических, педагогических и социологических исследованиях в течение длительного времени для планирования экспериментов, статистической обработки полученных результатов, но только сегодня в связи с развитием компьютеров нового поколения и мощного программного обеспечения появилась возможность полномасштабного их использования в целях построения комплексного исследования [Дюк, 1994]. Использование компьютеров в научном исследовании предусматривает математическое планирование эксперимента, автоматизированное управление экспериментом, дисплейное представление стимульной информации, организацию хранения полученных данных, в частности большого объема, оперативный доступ к информации, обработку (математическую, статистическую) полученных данных, компьютерное психологическое моделирование, имитацию жизненных ситуаций, создание наглядности и активизацию образного мышления, интеллектуальную поддержку принятия решения.

В условиях дефицита временных и других ресурсов в процессе обучения математике студентов использование компьютера, оснащенного специальным программным обеспечением, позволяет проводить массовые психодиагностические обследования для решения задач профориентации, профессионально-психологического отбора, прогнозирования успешности обучения [Дюк, 1994]. Благодаря использованию в обучении студентов-гуманитариев компьютеров и современных программных средств, можно смещать акценты от формализованного подхода к передаче математических знаний на идейные стороны моделирования и решение реальных задач. Таким образом, компьютерная поддержка обучения математике способствует формированию профессиональных исследовательских навыков у студентов. Кроме того, интегрирование компьютерных технологий в систему межпредметных связей обеспечивает преемственность учебных программ всех ступеней обучения и является условием успешной профессиональной подготовки студентов-психологов.

Использование информационных технологий в преподавании математических дисциплин студентам-гуманитариям может обеспечить реализацию ряда принципов повышения эффективности процесса обучения. Среди них следует выделить:

сознательное и активное участие обучаемых; доступность изложения учебного материала; обеспечение контроля необходимой прочности усвоения материала; необходимое соотношение между вербализацией и наглядностью; активность обучаемых через эмоциональность и чувство соревновательности [Шмелева, 1999, с. 29—34].

Статистические методы играют важнейшую роль в построении математических моделей. Изучение и освоение современных статистических методов вследствие их большой вычислительной трудоекости невозможны без использования прикладного программного обеспечения. Процедуры первичной статистической обработки сту-денты-гуманитарии осваивают на первом курсе в процессе изучения дисциплины «Информатика», в частности при работе с электронными таблицами в MS Excel. Навыки, приобретенные студентами в процессе обучения математике на первом курсе, обеспечивают формирование профессионального подхода к решению задач в курсах «Математические методы в психологии», «Математические методы в педагогических исследованиях» и «Математические методы в социологии». Так, программа курса «Математика» для студентов-психологов содержит разделы математической статистики, в которых рассматриваются методы традиционной математической статистики, такие как статистическая проверка гипотез, в том числе и многомерных, дисперсионный анализ, корреляционный и регрессионный анализ, базирующиеся в значительной степени на вероятностном характере представления исходных данных. Курс «Математические методы в психологии» продолжает знакомство студентов с современными методами прикладной статистики, которые в значительно меньшей степени связаны с вероятностной аксиоматикой. Примерами таких методов могут служить, например, кластерный и факторный анализ, дискриминантный и канонический анализ, многомерное шкалирование. Использование этих методов в практике прикладных исследований последних десятилетий показало их высокую эффективность. Для практических и лабораторных занятий со студентами-психологами подбираются профессионально ориентированные задачи, формулировка и решение которых воспроизводят определенные этапы профессионального исследования. На занятиях используются как реальные данные, полученные от специалистов профильных кафедр, так и модельные данные, которые генерируются с помощью датчика случайных чисел на компьютере.

В процессе преподавания математики студентам-психологам предлагается выполнение ими индивидуальных творческих заданий, требующих проведения психологического исследования (тестирования, анкетирования и т. д.) с дальнейшей математической обработкой результатов, например, по темам: исследование факторов, определяющих специфику национального характера; исследование направленности и мотивов выбора профессии старшеклассников; исследование связи между вербальной агрессией и личностной тревожностью; влияние стиля руководства на климат в коллективе; мотивация «На оценку» и исследование ее уровня на различных стадиях младшего школьного возраста; выявление факторов, определяющих положение человека в семье и другие.

В разрабатываемых на кафедре общей математики и информатики Амурского государственного университета учебных пособиях по использованию программных средств для решения статистических задач в психологии особое внимание уделяется систематизации методов и примерам их использования в прикладных задачах психологии. В пособиях отсутствует глубокое теоретическое обоснование математических методов. Все громоздкие вычисления выполняет компьютер, а логику любого метода статистического анализа можно объяснить, не выходя за рамки базовой математической подготовки. Пособия позволяют сформировать у обучаемых поло-

жительную мотивацию использования современных математических методов как в фундаментальных, так и в прикладных психологических исследованиях. Например, при изучении темы «Регрессионный анализ» особенно сложными для студен-тов-психологов являются построение и оценка нелинейной регрессионной модели. Поэтому для закрепления материала мы предлагаем решить задачу с профессионально направленным содержанием в пакете 81айзйса. Благодаря использованию в обучении студентов-психологов современных программных средств, можно смещать акценты от формализованного подхода к передаче математических знаний на идейные стороны моделирования и решение реальных задач.

Для определения качества математической подготовки студентов-гуманитариев как результата профессионально-направленного обучения математике был разработан критериально-оценочный аппарат, включающий критерии (мотивационный, содержательно-операционный и исследовательский) и уровни их сформированное™ (репродуктивно-фактологический, продуктивно-тактический, рефлексивно-стратегический). Репродуктивно-фактологический уровень характеризуется отсутствием мотивации в использовании математического аппарата в решении прикладных задач, неполными знаниями для выбора рационального пути решения. Продуктивно-тактический уровень определяется наличием мотивации к решению только готовых задач прикладного содержания. Студенты владеют мыслительными операциями, легко применяют полученные знания и способны к варьированию методов действия в известной ситуации. Рефлексивно-стратегический уровень выражается наличием устойчивой мотивации к использованию математических знаний не только в учебной, но и в профессиональной деятельности, полнотой этих знаний. Студенты самостоятельно формулируют гипотезы и находят рациональные пути их решения.

Исследование качества профессионально-направленного обучения математике осуществлялось на базе факультета социальных наук Амурского государственного университета. В соответствии с задачами эксперимента были сформированы контрольная и экспериментальная группы студентов-психологов. В контрольной группе обучение математическим дисциплинам осуществлялось традиционно, в экспериментальной — с использованием информационных технологий. Для получения достоверного результата экспериментальной работы был проведен срез исходного качества математической подготовки у будущих специалистов психологов по методике, описанной Г.В. Акоповым [Акопов, 2000]. Статистически значимых различий в распределениях групп по уровням качества математической подготовки не было выявлено.

По завершении эксперимента оценка качества профессионально-направленного обучения математике осуществлялась путем анализа выпускных квалификационных работ группой экспертов. Так, в экспериментальной группе на 70,2 % увеличилось количество студентов, высоко оценивающих значимость полученных математических знаний, готовых применить их при изучении профильных дисциплин, написании курсовых и дипломных работ, в будущей профессиональной деятельности. В контрольной группе количество студентов, которые относятся к математике как к неотъемлемой части профессиональной подготовки, увеличилось всего на 2,2 %. Количество студентов в экспериментальной группе, у которых отсутствует потребность в использовании математических знаний в профессиональной деятельности, сократилось на 71,2 %. В контрольной группе подобное сокращение произошло только на 5,4 %. В экспериментальной группе полное усвоение программного материала, умение находить осознанные взаимосвязи между знаниями,

самостоятельно применять математические методы при решении прикладных задач с нестандартным условием, выбирать наиболее рациональные способы решения наблюдались у 7 % студентов, в контрольной группе этот показатель составил 3 %. Умение оценить полученный результат, изменить способ решения, спланировать свои действия для успешного продолжения исследования в экспериментальной группе было отмечено у 13 % студентов, в контрольной — у 2 %.

Таким образом, использование информационных технологий в преподавании математических дисциплин способствует формированию профессиональных исследовательских навыков у студентов-гуманитариев. Кроме того, интегрирование информационных технологий в систему межпредметных связей обеспечивает преемственность учебных программ всех ступеней обучения и является необходимым условием успешной профессиональной подготовки студентов-гуманитариев.

Библиографический список

1. Акопов Г.В. Социальная психология образования: монография. М.: Моск. психолого-со-циальный ин-т: Флинта, 2000. 296 с.

2. Бокарева Г.А. Совершенствование системы профессиональной подготовки студентов. Калининград, 1985. 262 с.

3. Горюнова Т.Ю. Обеспечение фундаментальности методической подготовки учителя математики на основе использования информационных технологий образовательного назначения // Гуманизация среднего и высшего математического образования: состояние, перспективы: материалы Всерос. науч. конф. Саранск: Мордов. гос. пед. ин-т, 2005. С. 68-72.

4. Дюк В.А. Компьютерная психодиагностика. СПб.: Братство, 1994. 364 с.

5. Захарова И.Г. Информационные технологии в образовании: учеб. пособие для вузов и др. М.: Академия, 2007. 192 с.

6. Кудрявцев Л.Д. О тенденциях и перспективах математического образования // Образование и общество. 2002. № 1 (12). С. 43-55.

7. Скрыльникова Е.В. Компьютерные средства контроля знаний по математике в школе: автореф. дис. ... канд. пед. наук. М., 2000. 19 с.

8. Чалкина Н.А., Двоерядкина Н.Н. Формирование компьютерной грамотности студентов гуманитарных специальностей: проблемы и пути их решения // Информатика и образование. 2010. № 9. С. 116-119.

9. Шмелева И.А. Синтез традиционных и инновационных технологий в преподавании психологии на пороге XXI века // Прикладная психология. 1999. № 1.