Система Mathematica в развитии профессиональных компетенций будущих учителей физики и информатики

СИСТЕМА MATHEMATICA В РАЗВИТИИ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ КОМПЕТЕНЦИЙ БУДУЩИХ УЧИТЕЛЕЙ ФИЗИКИ И ИНФОРМАТИКИ

Г.З. Хабибуллина

В статье выясняется, как применение системы Mathematica при изучении отдельных разделов высшей математики влияет на профессиональные компетенции будущих учителей физики и информатики.

Ключевые слова: система Mathematica, профессиональные компетенции, учителя физики и информатики.

The system of mathematica is in development of professional competence of future teachers of physics and informatics. In this article it is found out as system of Mathematica application at studying of separate sections of higher mathematics influences on professional competence of the future teachers of physics and computer science.

Keywords: system Mathematica, professional competence, the teacher of physics and computer science.

Переориентация математического образования будущих учителей физики и информатики на компетент-ностный подход будет способствовать формированию профессионально-компетентного специалиста, владеющего современными технологиями обучения. Именно выпускники педагогических вузов в дальнейшем будут решать задачу подготовки молодого поколения с инновационным типом мышления.

Мы согласны с мнением М.А. Борисовой [1], что традиционный подход к организации образовательного процесса характеризуется:

— перегруженностью учебных программ;

— неэффективной преимущественно лекционной подачей материала;

— субъективной оценкой учебных достижений, не способствующей формированию внутренней мотивации обучающихся.

В отличие от него инновационный подход предполагает:

— модульное построение учебных программ на основе содержательно значимых структурных элементов;

— преимущественно самостоятельную работу обучающихся, использующих педагогическую поддержку преподавателей.

В российской научной литературе проблема модернизации профессионального образования на основе ком-петентностного подхода содержится в работах А.В. Хуторского, Э.Ф. Зее-ра, Е.А. Садовской и др.

Мы разделяем точку зрения Э.Ф. Зеера [2], согласно которой компетенции — это интегративная целостность знаний, умений и навыков, обеспечивающих профессиональную деятельность; это способность человека реализовывать на практике свою компетентность. В вопросе дифференциации понятий «компетентность» и «компетенция» мы придерживаемся мнения, что компетенция составляет потенциал выпускника вуза,

а компетентность — это проявление компетенции в деятельности.

В рамках данной статьи:

— рассматривается взаимосвязанная деятельность преподавателя и студентов в процессе изучения отдельных математических разделов с помощью системы Ма^еша^са;

— сопоставляются профессиональные компетенции, формируемые в традиционных условиях и с применением системы МаШешаУса;

— выясняется, как использование системы Ма^еша^са в обучении влияет на профессиональные компетенции будущих учителей физики и информатики.

Почему в качестве дисциплины для такого вида обучения нами была выбрана математика? Высшая математика является важнейшим компонентом профессиональной подготовки выпускников физического факультета ТГГПУ. Но сами студенты не видят необходимости в столь тщательном ее изучении.

Процесс формирования профессиональных компетенций на физическом факультете при реализации учебных программ по математике связан с ограниченностью содержания и временных рамок обучения. Данную проблему позволяет преодолеть использование специальных математических пакетов в обучении. Мы считаем, что использование на занятиях системы Ма^еша^са будет способствовать формированию у студентов положительной мотивации к ее изучению, обеспечению эффективности процесса обучения.

Компетентностный подход при обучении будущих учителей физики и

информатики будет реализован, если выделить систему основных компетенций, формирующихся на занятиях по высшей математике, обеспечить их формирование в процессе освоения способов деятельности.

Проанализировав соответствующую литературу [4], мы пришли к выводу, что выпускник физического факультета должен обладать следующими компетенциями:

1) универсальными:

а) общенаучными (ОНК): способность использовать в познавательной и профессиональной деятельности: базовые знания в области математики и естественных наук (1); базовые знания в области гуманитарных и экономических наук (2); способность приобретать новые знания, используя современные образовательные и информационные технологии (3); способность собирать, обрабатывать и интерпретировать с использованием современных информационных технологий данные, необходимые для формирования суждений по соответствующим социальным, научным и этическим проблемам (4); способность углублять свое научное мировоззрение (5).

б) инструментальными (ИК): знать один из иностранных языков (1); владеть развитыми учебными навыками и готовностью к продолжению образования (2); способностью к письменной и устной коммуникации (3); способностью использовать в познавательной и профессиональной деятельности базовые знания в области информатики и современных информационных технологий, обладать навыками использования программных

средств и навыком работы в компьютерных сетях, умение создавать базы данных и использовать ресурсы Интернет (4); иметь представление о новейших достижениях науки и техники, о современных педагогических технологиях (5); оперировать большими массивами научной информации, самостоятельно работать с различными ее источниками, выбирать необходимые методы исследования, модифицировать существующие и разрабатывать новые методы, исходя из задач исследования (6).

в) социально-личностными и общекультурными (СЛК): обладать способностью к критике и самокритике (1); обладать умением работать самостоятельно и в команде, руководить людьми и подчиняться (2); быть приверженным к этическим ценностям, быть толерантным к различным культурам (3); обладать упорством, настойчивостью в достижении целей (4); уметь выстраивать и реализовывать перспективные линии интеллектуального, культурного, нравственного, физического и профессионального саморазвития и самосовершенствования (5); знать и соблюдать нормы здорового образа жизни (6); понимать ценности культуры, науки (7). 2) профессиональными: а) общепрофессиональными (ОПК): демонстрировать глубокое знание основных разделов базовых дисциплин профессионального цикла (1); быть компетентным в вопросах современного понимания структуры организации материи, фундаментальных физических законов (2); знать современные экспериментальные, теоретические и численные методы

исследования физических явлений и процессов (3); уметь использовать базовые теоретические знания для решения профессиональных задач (4); способность применять на практике базовые профессиональные навыки

(5); способность эксплуатировать современную физическую аппаратуру и оборудование, компьютерную технику

(6); способность применять на практике базовые общепрофессиональные знания теории и методов физических исследований (7); способность пользоваться современными методами обработки, анализа и синтеза физической информации (8); способность понимать и излагать получаемую информацию и представлять результаты физических исследований (9); формулировать и решать задачи, возникающие в ходе научно-педагогической деятельности и требующие углубленных знаний (10).

б) профильно-специализированными (ПСК): использовать специализированные знания в области физики для освоения профильных физических дисциплин (1); способность использовать специализированные знания в области информатики для освоения профильных дисциплин (2); уметь использовать компьютерную технику для решения профессиональных задач (3); быть компетентным в программировании и использовании численных методов в физике (4).

Мы считаем, что в результате изучения математических дисциплин выпускник физического факультета должен обладать следующими ключевыми математическими универсальными компетенциями:

а) общенаучными компетенция-

ми — математический блок (ОНКм): способность использовать в познавательной профессиональной деятельности базовые знания в области математики (1); способность приобретать новые математические знания, используя современные образовательные и информационные технологии (2); владеть математической логикой, необходимой для формирования суждений по соответствующим профессиональным проблемам (3); владеть методами анализа и синтеза изучаемых явлений и процессов (4).

б) инструментальными компетенциями — математический блок (ИКм): умение составлять математические модели типовых профессиональных задач и находить способы их решения; интерпретировать физический смысл полученного математического результата (1); владеть умением применять аналитические и численные методы решения задач с использованием готовых программных средств (2); обладать умением переводить математические термины, рекомендации с английского языка (3).

в) социально-личностными и общекультурными компетенциями — математический блок (СЛКм): обладать математическим мышлением, математической культурой (1); владеть способами доказательств утверждений и теорем как основной составляющей когнитивной и коммуникативной функции (2).

В части предметно-социальных компетенций (ПКм) выпускник физического факультета должен: демонстрировать глубокое знание элементарной математики (1); иметь глубокие знания базовых математических

дисциплин и проявлять высокую степень их понимания, знать и уметь использовать на соответствующем уровне (2); уметь решать математические задачи и проблемы, аналогичные ранее изученным, но более высокого уровня сложности (3); уметь решать математические задачи и проблемы из различных областей математики, которые требуют некоторой оригинальности мышления (4); уметь переводить на математический язык простейшие проблемы, поставленные в терминах других предметных областей (5); знать языки программирования или программное обеспечение и уметь применять их для решения математических задач (6); демонстрировать способность к абстракции (7); обладать умением читать и анализировать учебную и научную математическую литературу, в том числе и на иностранном языке (8); уметь представлять математические утверждения и их доказательства, проблемы и их решения ясно и точно как в письменной, так и устной форме (9) и т.д.

В таблице 1 приводится перечень компетенций студентов физического факультета и сопоставление профессиональных компетенций, формируемых в традиционных условиях и с применением системы Ма^еша-Уса.

Исходя из таблицы 1, можно сделать следующие выводы.

При изучении курса высшей математики с применением системы Ма^ешаУса у будущих учителей физики и информатики формируются следующие дополнительные компетенции:

я я пек опк о ^ я елк к я ИК о я я онк Коды формируемых компетенций

СП ^ОЛСО 00^ КЗ КЗ СЛ гсэ Индексы учебных циклов

СО СП ^ кз СЛ КЗ 2 5. СП СЛ КЗ 2 3 . КЗ ^СО ^ 2 3.3. СЛ ЕН

СЛ М. О- • - • 59 СП ^1СЛКЗ СЛ КЗ СП со СЛ^ КЗ опд

СО СП (О 00 о----- • - • 00 СП (О КЗ 2 5. КЗ КЗ 2 3 . СЛ КЗ СП КЗ 2 3. СЛ М. со ДПП. ДДС

СП 00^ К5 3. СЛ N5 со КЗ 2 3. СЛ М. со Факультативы

о- • - • - • 59 00^ К5 СП со 00^ СЛ КЗ Пед. практика

кз СЛ 00 ^ о- • - • - • 00 СЛ КЗ СО СП со КЗ N5 СП со со СЛ Итоговая гос. аттестация

СО СЛ КЗ СП 00 00 ^ о- • - • - • 00 СЛ КЗ СО СП со 3. КЗ 1; 2; 3; 4;5;6;7; 3. КЗ 1; 2; 3; 4; 5; 6; со ^ 3.3. ^ (О СЛ КЗ со Компетенции, формирующиеся при традиционном обучении

1;2; 3; 4;5; 6; 7; 8; 9 (О со о- • СП 3. КЗ 2 КЗ со ^ 2 3 . КЗ 1;2; 3; 4;5; 6; со ^ 3.3. ^ (О 2 2 СЛ 00 Компетенции, формирующиеся на занятиях по математике с применением системы МаШетайса

00 (О со СП о КЗ КЗ 3. со 2 СЛ М. СП КЗ 2 со Дополнительно приобретенные компетенции на занятиях по математике с применением системы МаШетайса

н

н

43 о я о ч

а

со

О 43 со

л со

и №

я о

к

и л <5 ш н

И 2 Я Я о к

^ о

к н

со И

и а ое-

И я

« а

Ь к

л со о я о ч о

ч о ч к л со

8 е-

О

д Я О С-;

и 2 к 3

Ц н СО 43 О К н со н

— элементарные компьютерные навыки;

— способность приобретать новые знания (не только математические), используя современные образовательные и информационные технологии;

— исследовательские способности, способность к обучению;

— знание одного из иностранных языков (умение переводить математические термины, рекомендации с английского языка);

— способность применять базовые знания в области информатики и современных информационных технологий на практике;

— представление о новейших достижениях науки;

— способность работать самостоятельно и в команде;

— упорство, настойчивость в достижении целей;

— умение применять аналитические и численные методы решения поставленных задач с использованием готовых программных средств;

— способность использовать специализированные знания в области информатики для освоения профильных информационных дисциплин и т.д.

При этом следует отметить, что на занятиях данного вида компетенции, которые должны будут сформироваться у студентов на старших курсах, формируются уже с первого года обучения в вузе.

Использование системы Ма^е-ша^са на занятиях по высшей математике обеспечивает возможность реализации междисциплинарного подхода в обучении. Приобретенные студентами на первом и втором курсах математические и компьютерные

компетенции найдут свое приложение при изучении физики и информатики, а также при написании курсовых работ и выпускной квалификационной работы по данным дисциплинам. Мы считаем, что существуют междисциплинарные связи наших занятий с дисциплиной «Иностранный язык», изучаемой студентами на первом и втором курсах. У обучаемых развиваются способности и умения использования английского языка как средства для получения информации по математике.

В заключение хочется заметить, что цель данных занятий — это подготовка квалифицированного, компетентного специалиста. А, как известно, компетентный в фундаментальных вопросах человек сможет успешно использовать полученные знания и умения для самостоятельного решения разных задач, значимых и за пределами учебного заведения.

Литература:

1. Борисова М.А. Особенности кон-структной валидации дидактических тестов: Автореф. дис. ... канд. пед. наук: 13.00.01.- Ростов н/Д.: ЮФУ, 2008.-С. 2.

2. Зеер Э.Ф., Сыманюк Э. Компетент-ностный подход к модернизации профессионального образования // Высшее образование в России.- 2005.- №4.- С. 23 — 30.

3. Концепция модернизации российского образования на период до 2010 года.- М., 2002.- http://www.edu.ru/db/ mo/Data/d.02/393.html

4. Сборник примерных программ математических дисциплин цикла МиЕН Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования.- М., 2008.- http://foroff. phys.msu.su/math/programs/programs.pdf