Интегрирующая роль математики в профессиональной подготовке бакалавров естественнонаучного профиля

УДК 378.147 В. С. Тугульчиева, П. Д. Васильева

ИНТЕГРИРУЮЩАЯ РОЛЬ МАТЕМАТИКИ В ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКЕ БАКАЛАВРОВ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНОГО ПРОФИЛЯ

Статья посвящена проблеме профессиональной подготовки бакалавров естественнонаучного профиля путем изучения математической составляющей подготовки и применения методов практико-ори-ентированного обучения. В статье дан анализ основных затруднений студентов в освоении дисциплин естественнонаучного цикла. Показана зависимость профессиональной подготовки от уровня математических знаний и умений и мотивации студентов на подготовку к будущей профессиональной деятельности. В статье рассматриваются результаты оценки роли математики в освоении профессиональных знаний и пути реализации практико-ориентированного обучения.

Ключевые слова: профессиональная подготовка бакалавров, математика в подготовке бакалавров, мотивация обучения, практико-ориентированное обучение.

V. S. Tugulchieva, P. D. Vasilyeva

The Integrating Role of Mathematics in Professional Training of Bachelors of Natural Sciences

The article is devoted to the problem of professional training of bachelors of natural sciences by strengthening the mathematical component and the use of methods of practice-based learning. The article analyzes the main difficulties of students in mastering Natural Sciences. It shows the dependence of professional training level on mathematical knowledge, skills and motivation of students to prepare for future professional activities. The article discusses the results of the evaluation of the role of Mathematics in the development of professional knowledge and ways of practice-based learning.

Keywords: professional training of bachelors, mathematics in the bachelors, motivation training, practice-oriented training.

Введение

Формирование профессиональной подготовки естественнонаучного направления базируется на фундаментальных знаниях базовых дисциплин и умений студентов применять знания на практике. В Федеральных образовательных стандартах нового поколения для бакалавров естественнонаучного направления в качестве основных видов деятельности обозначена реализация научно-исследовательской и производственно-технологической деятельности по направлению подготовки, а результаты освоения образовательных программ оценивают умениями студентов применять знания [1-3].

ТУГУЛЬЧИЕВА Виктория Станиславовна - ст. преп. каф. алгебры и анализа, аспирант направления «Образование и педагогические науки» Калмыцкого государственного университета имени Б. Б. Горо-довикова.

E-mail: tugvicky@yandex.ru

TUGULCHIEVA Victoria Stanislavovna - Senior Lecturer, Chair of Algebra and Analysis, Graduate student of the program «Education and Pedagogical Sciences», B. B. Gorodovikov Kalmyk State University.

E-mail.ru: tugvicky@yandex.ru

ВАСИЛЬЕВА Полина Дмитриевна - д. п. н., профессор, зав. кафедрой химии Калмыцкого государственного университета имени Б. Б. Городовикова.

E-mail: vasilyeva_pd@mail.ru

VASIL 'EVA PolinaDmitrievna - Doctor of Pedagogical Sciences, Professor, Head of Chemistry Department, B. B. Gorodovikov Kalmyk State University.

E-mail.ru: vasilyeva_pd@mail.ru

Актуальность обращения к интегрирующей роли математики для профессиональной подготовки бакалавров связана с экспериментальным характером методов естественных наук, универсальностью математического аппарата для исследований в области естественных наук. В педагогической науке междисциплинарные связи на уровне профессионального образования исследованы П. Р. Атутовым, А. П. Беляевой, М. И. Махмутовым, П. Н. Новиковым и другими, проведен содержательный анализ интеграции предметных областей естественных наук. В образовательной практике реализация учебной, научно-исследовательской и производственно-технологической (на практике) видов деятельности затрудняется недостаточностью математических знаний студентов.

Успешность освоения профессиональной подготовки бакалавров естественнонаучного направления «Химия», «Биология», «Физика» находится в прямой зависимости от мотивации студентов к овладению профессиональными знаниями и умениями. Для определения роли математики в освоении студентами образовательных программ мы выявили мотивацию первокурсников к выбору профессии, затем определили основные затруднения студентов в освоении содержания и методов естественных наук.

В решении задачи подготовки квалифицированного выпускника, конкурентоспособного на рынке труда, свободно владеющего своей профессией и ориентирующегося в смежных областях деятельности, возникают проблемы формирования учебной мотивации студентов. Фактор мотивации для успешной учебы сильнее, чем фактор интеллекта, что приводит к выделению принципа мотивационного обеспечения учебного процесса [4].

В современных зарубежных исследованиях учебной мотивации наиболее популярными являются теория самодетерминации и теория достиженческих целевых ориентаций [Anderman, Griesinger, Westerfield, 1998; Archer, 1994; Reeve, Kim, Jang, 2012; Guay, Mageau, Vallerand, 2003]. В отечественной психологии вопросы мотивации рассматривались в работах В. Г. Асеева, Н. А. Бернштейна, Л. И. Божовича, Д. Н. Узнадзе, С. Л. Рубинштейна, Б. Ф. Ломова, Е. П. Ильина, В. К. Вилюнаса, В. И. Ковалева, М. Ш. Магомед-Эминова, А. В. Петровского, А. А. Файзуллаева, П. М. Якобсона и др.

Роль математики в освоении профессиональных знаний

Для анализа динамики формирования учебной мотивации у студентов естественнонаучного направления был использован тест-опросник Т. Д. Дубовицкой при определении уровня профессиональной направленности студентов [5].

Для определения значимости дисциплины «Математика» в подготовке студентов на первом курсе бакалавриата естественнонаучных направлений «Химия», «Биология» и «Физика» в ФГБОУ ВО «Калмыцкий государственный университет имени Б. Б. Городовикова» было проведено анкетирование, направленное на выявление мотивации поступления на соответствующие направления подготовки. В опросе участвовали студенты направлений «Биология», «Химия» и «Физика» (47 студентов). В числе опрошенных 7 (14,89%) первокурсников являются выпускниками СПО, остальные 40 - выпускниками СОШ различных лет, начиная с 2011 г. Представляем результаты проведенного исследования.

Результаты ответов на вопрос «Почему Вы выбрали именно данное направление подготовки, на которое поступили?» представлены на рис. 1. Вескими причинами выбора профессии большинством студентов выбраны:

- меня привлекает моя будущая профессия (40,43%);

- меня интересует данная область науки (36,17%);

60 50 40 30 20 10

биология химия физика

направления подготовки

Эта специальность кажется мне престижной

-  Родители настояли на поступлении на это направление подготовки

Это специальность поможет получить высокооплачиваемую работу

Подал документы по совету друзей

На этом направлении подготовки меньше конкурс

Меня привлекает моя будущая профессия

На это направление подготовки легче сдать вступительные экзамены

Меня интересует данная область науки

Рис. 1. Распределение ответов на вопрос о мотивации выбора профессии

На вопрос «Представляете ли Вы на данный момент специфику своей будущей профессии?» получены следующие ответы (общий результат представлен на рис. 2):

- да - 41 чел. (87,23%), из них студенты направлений: «Биология» - 13 (81,25%), «Химия»

- 16 (88,89%), «Физика» - 12 (92,31%);

- нет - 6 чел. (12,77%), из них студенты направлений: «Биология» - 3 (18,75%), «Химия»

- 2 (11,11%), «Физика» - 1 (7,69%).

12,77%

да

нет

87,23%

Рис. 2. Распределение ответов на вопрос о представлении специфики будущей профессии

Изменение отношения студентов к выбранному направлению подготовки в процессе обучения в университете приведены на рис. 3. У большинства респондентов не изменилось отношение к выбранному направлению подготовки - 23 чел. (48,94%).

60 50 40 30 20 10 0

Изменилось в лучшую сторону

1 Не изменилось

Разочаровался

Сложно ответить

Биология Химия Физика

направления подготовки

0

Рис. 3. Изменение отношения к выбранному направлению подготовки

Изучение студентами естественных наук предполагает широкую опору на математический аппарат, экспериментальный характер химии, физики и биологии, включает измерения, статистическую обработку и графическое представление выполненных лабораторных работ и исследовательских проектов. Для определения значимости дисциплины «Математика» первокурсникам был предложен вопрос анкеты: «Для чего, на Ваш взгляд, нужен курс математики в подготовке бакалавров вашего профиля?» Полученные результаты показывают, что большинство опрошенных считают математику важной для решения учебных и профессиональных задач. Респондентам было предложено назвать дисциплины, с которыми, по их мнению, связана дисциплина «Математика». Дисциплины, названные наибольшим числом студентов: «физика» - 26 чел. (55,32%), «химия» - 16 чел. (34,04%). Полученные результаты согласуются с влиянием математики на профессиональную деятельность выпускников и математической составляющей учебных программ бакалавров [6].

Выявление основных затруднений по изучению математики показало, что 46,81% студентов отметили недостаток школьных математических знаний (по направлению «Химия»).

70 60 50 40 30 20 10 0

Рис. 4. Распределение ответов на вопрос: «Легко ли Вы справляетесь с учебной нагрузкой по дисциплине «Математика»?»

В следующем вопросе было предложено выбрать из списка и ранжировать причины, мешающие усвоению материала по математике, а также дополнить список иными причинами, проставив соответствующий ранг. Результаты ответов отражают выделенные студентами значимые причины, мешающие усвоению материала по дисциплине «Математика», следующим образом:

I. пробелы в знаниях - 18 чел. (38,3%) и низкую работоспособность 10 чел. (21,28%);

II. различающийся уровень требований учреждения довузовского образования (школы, техникума, колледжа и т.п) и вуза - 10 чел. (21,28%) и низкую работоспособность 8 чел. (17,02%);

III. отсутствие интереса к учебе - 5 чел. (10,64%);

IV нежелание получать определенную специализацию - 5 чел. (10,64%);

V.различающийся уровень требований учреждения довузовского образования (школы, техникума, колледжа и т. п.) и вуза - 5 чел. (10,64%);

VI. отсутствие понятной учебной литературы - 6 чел. (12,77%).

В качестве других причин назван: языковой барьер - 2 чел. (4,26%).

На вопрос: «Считаете ли Вы, что если на занятиях по математике использовать математические задания, связанные с другими дисциплинами, то ее изучение пройдет более успешно» опрашиваемые ответили: да - 36 чел. (76,6%), нет - 11 чел. (23,4%).

Распределение ответов на вопрос, Что необходимо для повышения интереса к дисциплине «Математика» представлено в табл.

шмш

думал(а), что будет легче, но школьных знаний не хватило для успешного освоения дисциплины без дополнительной подготовки

Биология

химия

физика

бы вают трудности из-за лени, но я работаю над собой

не справляюсь

Таблица

Предпочтение решения видов расчетных задач бакалаврами естественнонаучного профиля

Вариант ответа Направление подготовки Всего

Биология Химия Физика

чел. % чел. % чел. % чел. %

Решать только стандартные типовые задачи по строго заданному алгоритму 6 37,5 6 33,33 2 15,38 14 29,79

Проводить самостоятельную работу по поиску, составлению и решению задач, касающихся Вашей будущей профессии 12 75 9 50 5 38,46 26 55,32

Решать задачи, в условии которых используются данные из связанных с математикой дисциплин 8 50 9 50 9 69,23 26 55,32

Другое - 0 - 0 - 0 - 0

Коррекция математических знаний первокурсников по направлениям подготовки бакалавров естественнонаучного профиля осуществляется путем выявления затруднений студентов по разделам математики, подготовки методического материала, разработки тестовых заданий для коррекционных занятий [7]. Другой подход формирования расчетных умений бакалавров и развития познавательной активности связан с применением задачного подхода в дисциплинах профессиональной направленности по выбору студентов. Для повышения качества знаний в подготовке бакалавров задачный подход реализуется нами через метод составления ситуативных задач в предметной области [8-9]. Реализация практико-ориентированной стратегии в обучении естественных наук осуществляется с ситуативных задач, позволяющих изменить позицию студента, от решения готовых, сформулированных авторами учебников задач, к активному конструированию задач с применением знаний изучаемой науки. В высшем профессиональном обучении ситуативные задачи получили распространение. Их ценность в поисковой активности содержания задачи, построения в соответствии со структурой ситуативных задач, в активной познавательной деятельности студента по выделению контекста составляемой задачи. Ситуационные задачи являются средством реализации контекстного подхода, разработанным в высшем профессиональном образовании профессором А. А. Вербицким [10]. Его особенность состоит в информации, структурированной в виде задач и проблемных ситуаций, одновременно применяется в учебных целях и в контексте будущей профессиональной деятельности студентов.

В подготовке студентов бакалавров направления «Химия» на дисциплинах «Решение химических задач» мы ставим задачу овладения умением не только решать ситуативные задачи, но и овладение алгоритмом их составления [8]. Ситуативная задача — это объект мыслительной деятельности, содержащий вопросную ситуацию, включающий в себя условие, функциональные зависимости и требования к принятию решения. Решение ситуативных задач требует обоснования решения и привлечения дополнительной информации. Специфика составления ситуативных задач в подготовке бакалавров требует овладения алгоритмом конструирования задач. С этой целью мы используем конструктор задач, включающий основные мыслительные операции по таксономии Б. Блума: ознакомление, понимание, применение, анализ, синтез и оценка [11]. Процесс составления ситуативных задач облегчается применением наборов клише в виде «незаконченных предложений» [8]. Ситуативные задачи по дисциплинам естественных наук имеют ярко выраженный практический характер и содержат качественный и количественный компоненты. Составление ситуационных задач активизирует поисковую активность студентов и акцентирует значимость теоретических знаний в решении учебных проблем.

Заключение

Полученные результаты показывают, что одним из факторов, влияющих на освоение естественных наук бакалаврами, становятся предметно-практические умения, связанные с мате-

матикой. В большей степени математика влияет на освоение физики, химии, в меньшей степени биологии. Математика существенно раздвигает границы определенной области знаний, предоставляя методы, приемы и операции для понимания предметно-специфической области. Коррекция математических знаний первокурсников на основе диагностики основных пробелов позволит повысить естественнонаучную подготовку бакалавров.

Литература

1. Приказ Минобрнауки России от 12.03.2015 N 210 «Об утверждении Федерального государственного образовательного стандарта высшего образования по направлению подготовки 04.03.01 Химия

2. Приказ Минобрнауки России от 07.08.2014 N 937 «Об утверждении федерального государственного образовательного стандарта высшего образования по направлению подготовки 03.03.02 Физика

3. Приказ Минобрнауки России от 07.08.2014 N 944 «Об утверждении федерального государственного образовательного стандарта высшего образования по направлению подготовки 06.03.01 Биология

4. Соломченко М. А. Проблемы мотивации, влияющие на учебную деятельность студентов вуза // Вестник Тамбовского университета. Серия: Гуманитарные науки. - 2009. - № 4(72). - С. 36-40.

5. Дубовицкая Т. Д. Диагностика уровня профессиональной направленности // Психологическая наука и образование. - 2004. - № 2. - С. 82-86.

6. Мамаева Н. А. Условия формирования учебной мотивации студентов в процессе изучения математических дисциплин // Вестник Астраханского государственного технического университета. - 2008. - № 6. - С. 242-252.

7. Тугульчиева В. С., Бембитов Д. Б. Коррекция математических знаний первокурсников // Научный альманах №10-2(24) По материалам международной научно-практической конференции «Перспективы развития науки и образования», г. Тамбов, 31 октября 2016 г. - С. 206-209.

8. Васильева П. Д., Тугульчиева В. С. Методика разработки ситуативных задач по химии // Прикладные исследования и технологии: Сборник трудов третьей международной конференции ART2016 (12-14 сентября 2016, Москва). - М.: МТИ, 2016. - С. 64-68.

9. Васильева П. Д., Андреева О. Ю. Практико-ориентированная направленность обучения химии в школе и в вузе // Актуальные проблемы химического и экологического образования: сборник научных трудов 62 Всероссийской научно-практической конференции химиков с международным участием, г. Санкт-Петербург, 15-18 апреля 2015 года. - СПб.: Изд-во РГПУ имени А. И. Герцена, 2015. - С. 345.

10. Вербицкий А. А. Активное обучение в высшей школе: контекстный подход: метод. пособие. - М.: Высшая школа, 1991. - 207 с.

11. Bloom, B.S., (Ed.). 1956. Taxonomy of educational objectives: The classification of educational goals: Handbook I, cognitive domain. - New York: Longman.

References

1. Prikaz Minobrnauki Rossii ot 12.03.2015 N 210 "Ob utverzhdenii federal'nogo gosudarstvennogo obrazovatel'nogo standarta vysshego obrazovanija po napravleniju podgotovki 04.03.01 Himija

2. Prikaz Minobrnauki Rossii ot 07.08.2014 N 937 "Ob utverzhdenii federal'nogo gosudarstvennogo obrazovatel'nogo standarta vysshego obrazovanija po napravleniju podgotovki 03.03.02 Fizika

3. Prikaz Minobrnauki Rossii ot 07.08.2014 N 944 "Ob utverzhdenii federal'nogo gosudarstvennogo obrazovatel'nogo standarta vysshego obrazovanija po napravleniju podgotovki 06.03.01 Biologija

4. Solomchenko M. A. Problemy motivacii, vlijajushhie na uchebnuju dejatel'nost' studentov vuza // Vestnik Tambovskogo universiteta. Serija: Gumanitarnye nauki. - 2009. - № 4(72). - S. 36-40.

5. Dubovickaja T. D. Diagnostika urovnja professional'noj napravlennosti // Psihologicheskaja nauka i obrazovanie. - 2004. - № 2. - S. 82-86.

6. Mamaeva N. A. Uslovija formirovanija uchebnoj motivacii studentov v processe izuchenija matematicheskih disciplin // Vestnik Astrahanskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta. - 2008. -№ 6. - S. 242-252.

7. Tugul'chieva V. S., Bembitov D. B. Korrekcija matematicheskih znanij pervokursnikov // Nauchnyj al'manah №10-2(24) Po materialam mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii «perspektivy razvitija nauki i obrazovanija», g. Tambov, 31 oktjabrja 2016 g. - S. 206-209.

8. Vasil'eva P. D., Tugul'chieva V. S. Metodika razrabotki situativnyh zadach po himii // Prikladnye issledovanija i tehnologii: Sbornik trudov tret'ej mezhdunarodnoj konferencii ART2016 (12-14 sentjabrja 2016, Moskva). - M.: MTI, 2016. - S. 64-68.

9. Vasil'eva P. D., Andreeva O. Ju. Praktiko-orientirovannaja napravlennost' obuchenija himii v shkole i v vuze // Aktual'nye problemy himicheskogo i jekologicheskogo obrazovanija: sbornik nauchnyh trudov 62 Vserossijskoj nauchno-prakticheskoj konferencii himikov s mezhdunarodnym uchastiem, g. Sankt-Peterburg, 15-18 aprelja 2015 goda. - SPb.: Izd-vo RGPU im. A. I. Gercena, 2015. - S. 345.

10. Verbickij A. A. Aktivnoe obuchenie v vysshej shkole: kontekstnyj podhod: metod. posobie. - M.: Vysshaja shkola, 1991. - 207 s.

11. Bloom, B.S., (Ed.). 1956. Taxonomy of educational objectives: The classification of educational goals: Handbook I, cognitive domain. - New York: Longman.