Формирование математической компетентности будущих инженеров-нефтяников

УДК 378

ФОРМИРОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ КОМПЕТЕНТНОСТИ БУДУЩИХ ИНЖЕНЕРОВ-НЕФТЯНИКОВ

В.С.Щербаков, Л.Р.Загитова

В статье приведена модель формирования математической компетентности специалистов в вузах нефтяного профиля. Представлен опыт работы вузовского научно-образовательного центра в области интеграции математической и профессиональной подготовки с целью подготовки компетентного специалиста.

Ключевые слова: компетентностный подход, математическая подготовка, инновации в обучении.

Особое значение в российской экономике имеют компании нефтегазового комплекса, составляющие основной производственно-экономический потенциал и испытывающие высокую потребность в квалифицированных кадрах, способных осуществлять профессиональную деятельность в условиях технико-технологической модернизации. Компетентный специалист высокоинтеллектуальной отрасли нефтяной и газовой промышленности должен интегрировать знания и умения выпускника со способностью применять полученные знания и умения к решению проблем, возникающих в производственной практике при решении задач модернизации производственных мощностей, эффективного использования месторождений, снижения аварийности, технологии очистки и др.

Таким образом, современные условия функционирования предприятий нефтегазовой отрасли предъявляют высокие требования к инженерам-нефтяникам, как к специалистам, обладающим системой знаний, определенным складом ума, развитым мышлением, умением принимать оптимальное решение в зависимости от сложившейся производственной ситуации. Инновационные процессы, внедряемые в науку, экономику, производство, требуют разработки инновационной модели обучения.

Компетентностный подход подразумевает такую организацию обучения, когда каждый студент должен достичь определенного уровня компетентности

в каждой из изученных дисциплин. Задачей подготовки является обеспечение оптимальных условий для развития гибкого и многогранного научного мышления и приобретения «прикладных» знаний, умений и навыков, обеспечивающих условия формирования профессиональной компетентности выпускника технического вуза. В «Концепции долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации на период до 2020 года» установлены ориентиры развития системы образования: формирование сети научно-образовательных центров мирового уровня; развитие интегрированных инновационных программ, решающих кадровые и исследовательские задачи инновационной экономики на основе интеграции образовательной, научной и производственной деятельности; становление системы привлечения работодателей к созданию образовательных стандартов и аккредитации образовательных программ и др. [1].

Анализируя теоретические исследования отечественных и зарубежных учёных [2; 4], а также учитывая опыт практической работы, можно отметить, что проблема формирования базовых профессиональных компетенций у инженера требует поиска средств, методов и условий реализации профессиональной подготовки, обеспечивающих высокую эффективность образовательного процесса в современных социально-экономических условиях.

На современную подготовку выпускника вуза нефтяного профиля влияют следующие факторы:

1. необходимость фундаментализации подготовки, как базы для наращивания профессионально-технологических знаний, умений и способностей (профессиональных компетенций);

2. технологический скачок в нефтяной отрасли;

3. запросы и требования работодателей, обусловленные новым характером и уровнем производственных отношений;

4. быстрая смена оборудования и информационных систем в нефтяной отрасли (уменьшение времени жизни технологических циклов).

Данные требования реализуются в процессе создания новых организационных структур, сближающих учебные заведения и работодателей. В частности, в Альметьевском государственном нефтяном институте (ГБОУ ВПО АГНИ) такой инновационной педагогической структурой, является Научно-образовательный центр (НОЦ), созданный по инициативе администраций АГНИ и ОАО «Татнефть».

В лабораториях данного центра имеется возможность в изучении и приобретении навыков эксплуатации новейших средств автоматизации, получившие широкое применение на объектах предприятий нефтяной и газовой промышленности, применении своих профессиональных компетенций в ситуациях, максимально приближенных к производственным. Этот шаг на опережение позволяет создать организационно-педагогические условия для реализации компетентностного подхода.

НОЦ осуществляет интеграцию требований работодателей и образовательного стандарта на основе реализации следующих организационно-педагогические условий (см. таблицу 1).

Таблица 1. Организационно-педагогические условия формирования компетенций посредством НОЦ

/п Условия организации Реализация условий через НОЦ

Организационно - управленческие условия Учебный план факультета, семестровые графики учебного процесса, составление расписания, выработка критериев определения уровня компетентности, материально-технические оснащение образовательного процесса;

Технологические условия Контрольно-оценочные параметры, организация активных форм обучения, определение групп умений, входящих в компетентность, использование инновационных технологий;

Психолого-педагогические условия Обеспечение диагностики развития компетенций у студентов, система стимулирования мотивации учения, определение критериев компетентности, рефлексивно-оценочный этап каждого занятия;

Учебно-методические условия Отбор содержания материала, межпредметная интеграция, использование развивающих технологий профессионального образования (имитационное моделирование технологических

Продемонстрируем принцип работы НОЦ на примере математической подготовки инженеров-нефтяников. В подготовке инженера традиционно высокая роль отводится дисциплинам математического цикла, обеспечивающих формирование способностей формализовать, структурировать данные (или производственную ситуацию), вычленять математические отношения, создавать математическую модель ситуации, анализировать и преобразовывать ее, проводить исследовательские и оптимизационные процедуры, интерпретировать полученные результаты, то есть эффективно решать возникающие производственные задачи.

На первом этапе исследования был проведён анализ процесса подготовки будущего инженера-нефтяника. Для построения математической модели процесса отбора «слабых» мест математикосодержащих дисциплин было введено понятие удельного веса.

Удельный вес профессионально - математической подготовки (ПМП) по отношению математической подготовке (МП) для каждой /-дисциплины:

УВ МП г = N МП г N

где N МПг - количество модулей в /-дисциплине, содержащих, математические проблемы, решаемые на производстве, т.е. формирующие профессионально - математическую проблему, а как следствие учебного процесса - профессионально-математическую компетенцию; Nг - общее количество модулей в дисциплине.

Аналогично вводится понятие удельный вес профессионально-математической составляющей в модулях /-дисциплины.

УВ пмп г = Nпмп г N

Далее введём критерий несоответствия математической подготовки по предлагаемой специальности и реализацией профессионально-математической подготовки выпускников. Степень несоответствия можно продемонстрировать через параметр о{.

О =

где i=1,2,...,l. - параметр определяет, насколько математическая подготовка по i -дисциплине соответствует профессионально -математической подготовке инженеров по i -дисциплине.

Проранжируем наименования дисциплин 01 по показателю несоответствия, взяв наименьшее значение параметра 01 =80%, который соответствует дисциплине «Математика» присвоим ранг-1, ранг-2-дисциплине «Математическая статистика и теория вероятностей» и т.д. Построим новую таблицу по новым значениям рангов. Заметим, что в таблице дисциплины расположены по мере убывания дефицита профессионально -математической компоненты в конкретной i - дисциплине. Таким образом. Получаем новую таблицу, в которой порядок расположения дисциплин характеризуется монотонным убыванием дефицита профессионально-математической компоненты (Табл.2).

Таблица 2. Определение удельной доли математики в дисциплинах

Р анги Название дисциплины М П,% П МП,% а 1,%

1 Математика 1 00 80 8 0,00

2 Математическая статистика и теория вероятности 1 00 80 8 0,00

3 Безопасность жизнедеятельности 3 5 30 8 5,71

4 Монтаж, наладка и эксплуатация электрооборудования электрических машин и сетей 3 5 30 8 5,71

5 Энергоресурсоэффективность 3 5 30 8 5,71

6 Электрические измерения 3 5 30 8 5,71

7 Энергетический аудит предприятий 3 5 30 8 5,71

8 Микропроцессорные средства в электроприводах и технологических комплексах 3 5 30 8 5,71

9 Физические основы электроники 4 5 40 8 8,89

1 0 Теория электропривода 4 5 40 8 8,89

1 Системы управления электроприводов 4 40 8

1 5 8,89

1 2 Электрические сети и подстанции 4 5 40 8 8,89

1 3 Устройства защиты и автоматики в системах электроснабжения 4 5 40 8 8,89

1 4 Информатика 5 5 50 9 0,91

1 5 Электрический привод 5 5 50 9 0,91

1 6 Электроснабжение 5 5 50 9 0,91

1 7 Электрификация и автоматизация предприятий НГП 5 5 50 9 0,91

1 8 Прикладное программирование 6 5 60 9 2,31

1 9 Метрология, стандартизация и сертификация 6 5 60 9 2,31

2 0 Элементы систем автоматики 6 5 60 9 2,31

2 1 Теория автоматического управления 6 5 60 9 2,31

2 2 Преобразовательная техника 6 5 60 9 2,31

2 3 Теоретические основы электротехники 6 5 60 9 2,31

2 4 Электрические машины 6 5 60 9 2,31

2 5 Электрические и электронные аппараты 6 5 60 9 2,31

2 6 Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов 6 5 60 9 2,31

2 7 Теоретическая механика 9 5 90 9 4,74

2 8 Прикладная механика 9 5 90 9 4,74

2 9 Математическое моделирование в технике 1 00 10 0 1 00,00

Показатель дефицитности - а говорит о недостаточной наполненности конкретных дисциплин (для которых а >5%) профессионально-математической составляющей. Данная таблица наглядно показывает «проблемные зоны» математической подготовки будущих инженеров-нефтяников. Это касается, прежде всего, классических математических дисциплин: «Математика», «Теория вероятностей и математическая

статистика» и других. Насыщение данных дисциплин профессионально-ориентированным математическим знанием позволит более продуктивно формировать профессиональную компетентность будущих инженеров.

Инновационным ядром авторской модели математической подготовки служит научно-образовательный центр (рис.1).

В предложенной модели отражены функциональные взаимосвязи основных компонент рассматриваемого педагогического процесса: целевой, содержательный, процессуальный и оценочно-результативный. В процессе формирования содержания общепрофессиональных и специальных дисциплин принимают участие специалисты-производственники, так и преподаватели.

Рис.1. Модель математической подготовки инженеров-нефтяников в

структуре НОЦ

В настоящее время математическая подготовка выпускника вуза нефтяного профиля складывается из фундаментальной математической подготовки, которую студент получает в курсе «Математика» в течение первых 4 семестров. Смежные курсы общепрофессиональных дисциплин (ОПД) и специальных дисциплин (СД) помимо фундаментальной составляющей имеют инвариантную часть, в содержание которой может быть дополнено с учетом требований работодателя.

Для решения реализации данных организационно-педагогических условий [3] предложена инновационная модель формирования математической компетентности в процессе обучения математики в вузе нефтяного профиля (Рис.2.).

Рис.2. Модель формирования математической компетентности специалистов в вузах нефтяного профиля

Разработанная инновационная модель подготовки инженеров-нефтяников позволяет говорить о возможности ее применения с учетом требований работодателей и индивидуальных особенностей студентов.

В проведенном авторами педагогическом эксперименте приняли участие студенты двух специальностей 140604 - «Электропривод и автоматика технологических процессов и технологических комплексов» и 220301 -«Автоматизация технологических процессов и производств» Альметьевского государственного нефтяного института - всего четыре академические группы в количестве 98 человек.

Ввиду того, что уровень сформированности математической компетентности определяется на основании оценок уровня содержания структурных компонентов (мотивов, ценностей, математических знаний, умений, навыков, опыта деятельности, рефлексивно-оценочных качеств, качеств мышления), визуальную интерпретацию результатов эксперимента целесообразно иллюстрировать лучевой диаграммой, которая представляет собой развертку пятимерного вектора оценки на плоскость (рис. 3).

Рис. 3. Уровень сформированности компонентов математической компетентности

Анализ представленных данных показывает, что на начальном этапе эксперимента в контрольных и экспериментальных группах преобладал базовый уровень сформированности содержания компонентов математической компетентности, соответствующий удовлетворительному значению критериев оценки. По окончании эксперимента контрольные группы по совокупности оценочных критериев значительно уступают экспериментальным группам, имеющим повышенный уровень сформированности содержания мотивационно - ценностного, когнитивного и деятельностного компонентов математической компетентности. В экспериментальных группах зафиксирован значительный рост уровня сформированности личностного компонента, отражающего рефлексивно-оценочные качества и качества мышления студентов (рис 3.).

Таким образом, ориентация на конечный результат обучения, проявляющаяся в математической компетенции, позволила конкретизировать и технологизировать основные составляющие модели формирования математической компетентности специалистов вузов нефтяного профиля и реализовать ее через профессионально-организованную среду и условия подготовки в научно - образовательном центре.

Источники:

1. Распоряжение Правительства Российской Федерации «Концепция долгосрочного социально-экономического развития российской федерации на период до 2020 года» от 17 ноября 2008 г. N 1662-р (ред. от 08.08.2009) // http://www.economy.gov.ru/minec/activity/sections/fcp/rasp_2008_n1662_red_08.08.2009

2. Ибрагимов Г.И. Инновационные технологии обучения в условиях реализации компетентностного подхода // Инновации в образовании, 2011. №4.

3. Мухаметзянова Г.В. Профессиональное образование: системный взгляд на проблему. Казань: Идель-Пресс, 2008, 608с.

4. Читалин Н.А. Фундаментализация образования учителя математики // Казанский педагогический журнал, 2005. № 3. С. 27-30.

Зарегистрирована: 12.03.2013