Теоретические и методологические основы профессионально направленного обучения математическим и естественнонаучным дисциплинам в вузах МЧС России

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОФЕССИОНАЛЬНО НАПРАВЛЕННОГО ОБУЧЕНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКИМ И ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНЫМ ДИСЦИПЛИНАМ В ВУЗАХ МЧС РОССИИ

Л.В. Медведева, доктор педагогических наук, профессор, заслуженный работник высшей школы Российской Федерации; Е.С. Калинина, кандидат педагогических наук, доцент. Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России

Проведен анализ особенностей математической и естественнонаучной подготовки обучающихся вузов МЧС России в контексте компетентностного подхода. Разработаны теоретические и методологические основы дидактического сопровождения профессионально направленного обучения естественнонаучным и математическим дисциплинам в вузах пожарно-спасательного профиля. Предложена схема проектирования дидактических систем профессионально ориентированных вариативных компонентов учебных предметов.

Ключевые слова: профессионально направленное обучение, дидактические системы, профессионально ориентированные задания, профессиональная компетентность

THEORETICAL AND METHODOLOGICAL FOUNDATIONS OF PROFESSIONALLY DIRECTED TRAINING BY MATHEMATICS AND NATURAL SCIENCE SUBJECTS IN UNIVERSITIES OF EMERCOM OF RUSSIA

L.V. Medvedeva; E.S. Kalinina.

Saint-Petersburg university of State fire service of EMERCOM of Russia

The analysis of the peculiarities of mathematical and natural-science training of the training universities of EMERCOM of Russia in the context of the competence approach is carried out. The theoretical and methodological foundations of the fire and rescue didactic accompaniment of professionally directed training in natural and mathematical disciplines in the universities profile have been developed. A scheme for designing didactic systems of professionally oriented variational components of academic subjects is proposed.

Keywords: professionally directed training, didactic systems, professionally oriented tasks, professional competence

В специфических условиях военизированного вуза МЧС России, в котором курсанты должны быть подготовлены к решению профессиональных задач в экстремальных ситуациях, когда все действия направлены на предотвращение возможной катастрофы или на ликвидацию её последствий, возрастает значимость приобретения общеучебных умений и навыков.

В современной системе профессионально-технической подготовки сотрудников МЧС России математическим и естественнонаучным дисциплинам отводится особая роль.

Естественнонаучное образование в вузах МЧС России выполняет методологическую роль формирования ориентировочной основы целостного мировоззрения как системы взглядов и убеждений, основанных на совокупности представлений о месте человека в «целостном мире» и ценности Жизни в биосфере.

Основными целями изучения фундаментальных дисциплин в вузах МЧС России является понимание первичных сущностей вещества природы, основных явлений, законов

природы, фундаментальных идей естественных наук и научных открытий, которые явились началом революционных изменений в технике, технологиях, мировоззрении, общественном сознании и социуме.

Математическое научное знание является, по существу, «языком» фундаментальных и специальных знаний. С помощью математического инструментария не только строят математические и физические модели реальных технических процессов, объектов, геофизических и метеорологических явлений, но и следят за динамикой их функционирования, прогнозируют развитие структурных изменений, разрабатывают сценарные планы защиты населения и территории от чрезвычайных ситуаций (ЧС), находят наиболее оптимальные и надежные варианты решения проблем предотвращения и ликвидации последствий ЧС.

Именно с этих позиций вопросы содержания математических и естественнонаучных курсов, сбалансированности фундаментальности и абстрактности дисциплин с их профессиональной направленностью, поиска эффективных инновационных средств и способов обучения в вузах МЧС России с целью повышения профессиональной компетентности обучающихся приобретают чрезвычайную актуальность.

Анализ учебно-методической литературы и нормативных документов в вузах пожарно-технического профиля показывает, что в требованиях к результатам освоения естественнонаучных и математических дисциплин в действующих рабочих программах профессиональная направленность заявляется, как правило, априорно. При этом анализ состояния образовательной практики в вузах МЧС России позволяет сделать вывод о том, что в настоящее время отсутствуют методики обучения математическим дисциплинам, в которых предложены эффективные способы практической реализации принципа профессионально направленного обучения.

В частности, изучение особенностей математической подготовки обучающихся вузов МЧС России по специальности 20.05.01 «Пожарная безопасность» показало, что в настоящее время аппарат дисциплины «Высшая математика» для формирования профессиональных компетенций не реализуется в полной мере. Например, в действующей рабочей программе по высшей математике не нашло отражение формирование таких профессиональных навыков, как: анализ и прогнозирование пожарной опасности технологических процессов производств; определение расчетных величин пожарного риска на объектах различного назначения; прогнозирование и управление пожарным риском; моделирование процессов возникновения горения и взрыва; прогнозирование площадей поражения опасными веществами в техногенных катастрофах; прогнозирование поведения технологического оборудования с пожаровзрывоопасными средами в условиях пожара; моделирование и оптимизация оперативной деятельности подразделений МЧС России и др.

Таким образом, с целью значительного расширения возможностей дисциплин математического и естественнонаучного цикла в формировании профессиональной компетентности обучающихся возникает необходимость разработки и внедрения в образовательный процесс вузов МЧС России дидактического сопровождения профессионально направленного обучения естественнонаучным и математическим дисциплинам.

В качестве теоретической и методологической основы профессионально направленного обучения предлагается проектирование дидактических систем профессионально ориентированных вариативных компонентов учебных предметов естественнонаучных и математических дисциплин.

Сущность, основные черты и этапы педагогического проектирования и моделирования как основных компонентов эффективного управления инновационными процессами в высшем образовании раскрыты в работе [1].

Дидактическая система профессионально ориентированных вариативных компонентов обучения отдельной дисциплине формирует у обучающихся не только знания и способы мыслительных действий по учебному предмету дисциплины, но и умения, навыки

их применения в будущей профессиональной деятельности, интегрирующей фундаментальную и профессионально-специальную подготовку.

Прежде всего, при проектировании дидактических систем профессионально ориентированных вариативных компонентов учебных предметов естественнонаучных и математических дисциплин необходимо руководствоваться совокупностью основных дидактических принципов.

Анализ работ в области дидактики высшей школы позволяет выделить называемые большинством авторов и наиболее существенные дидактические принципы, играющие важную роль при обучении математическим и естественнонаучным дисциплинам в вузах МЧС России: принцип научности, принцип доступности, принцип наглядности, принцип системности, принцип развивающего обучения, принцип активности личности, принцип информатизации, принцип межпредметных связей, принцип профессиональной направленности, принцип реальной проблемности, принцип единства базового и вариативного компонентов учебных предметов. Дидактические принципы синтезируют в себе достижения современной педагогической науки и обновляются под их влиянием, тем самым система дидактических принципов постоянно трансформируется и расширяется [2].

Компетентностный подход в обучении диктует необходимость при построении дидактических систем уделять особое внимание принципу профессиональной направленности обучения, поскольку его основная задача - разрешить противоречие между теоретическим характером изучаемых дисциплин и практическим умением применять эти знания в профессиональной деятельности. Поэтому для профессионально ориентированного обучения принцип профессиональной направленности является доминирующим, все остальные принципы обучения подчинены ему.

На основе системного подхода дидактическая система исследуется как целостная, единая совокупность взаимосвязанных элементов, таких как цели, задачи, содержание обучения, методы, формы и средства образовательного процесса, а также результаты обучения.

Основополагающим компонентом и системообразующим фактором в дидактической системе являются цели обучения, они определяют функции всех остальных компонентов. Исключение его из дидактической системы ведет к ее разрушению. При формулировке целей обучения необходимо руководствоваться содержанием федеральных государственных образовательных стандартов высшего образования (ФГОС ВО), в которых обозначены результаты обучения, общие и профессиональные компетенции. Немаловажным является учет долгосрочной стратегии и перспектив развития МЧС России, а также требований общества к развитию профессионально важных качеств личности современного спасателя (так называемый социальный заказ).

В частности, реализация принципа профессиональной направленности в обучении высшей математике имеет целью формирование математического аспекта готовности будущего специалиста МЧС России к профессиональной деятельности в ЧС. В содержание этого понятия авторы включают следующее: развитие научного, логического мышления и формирование профессионально значимых приемов умственной деятельности; обеспечение математического аппарата для изучения специальных дисциплин и профессиональной подготовки; умения применять математические методы и модели при решении прикладных задач в рамках своей профессиональной деятельности.

Отбор содержания обучения должен соответствовать целям профессионально направленного обучения в вузах МЧС России, учитывать концепцию фундирования опыта личности [3] и предоставляться в виде рабочих программ, тематических планов и дидактического сопровождения: учебников, учебных пособий, курсов лекций, методических рекомендаций по выполнению различного вида работ, учебно-методических комплексов и др.

Особенность предлагаемой дидактической системы заключается в том, что она направлена на реализацию межпредметных связей математических и естественнонаучных

дисциплин со специальными дисциплинами, изучаемыми в вузах пожарно-технического профиля. Учет межпредметных связей при отборе содержания обучения ставит их на один уровень с целями обучения, то есть выводит межпредметные связи на уровень системообразующего компонента [4].

Реализацию межпредметных связей математических, естественнонаучных и специальных дисциплин в вузах МЧС России предлагается осуществлять на основе интегративного подхода к проведению всех видов занятий [5].

Следующий элемент дидактической системы профессионально-ориентированного обучения математическим и естественнонаучным дисциплинам - процессуальный, включающий методы, формы и средства обучения. Основным средством, с помощью которого реализуется принцип профессиональной направленности обучения - выполнение интегративных профессионально-ориентированных заданий на всех этапах обучения [5]. При выполнении заданий основными методами обучения являются: общедидактические методы, воспроизведение элементов профессиональной деятельности, математическое моделирование, натурное и компьютерное моделирование физических процессов.

Использование каждого метода в дидактической системе профессионально направленного обучения влечет за собой использование специфичных форм и средств обучения. Так, для выполнения профессионально-ориентированных интегративных заданий могут использоваться такие формы, как лекции, практические занятия, лабораторные работы, лабораторно-практические занятия (аудиторные формы), задания на самостоятельную подготовку, научно-исследовательские работы курсантов, студентов и слушателей, а также профессионально-ориентированные проекты (внеаудиторные формы).

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что интегративные профессионально-ориентированные задания являются ядром практической компоненты дидактической системы вариативных компонентов учебных предметов естественнонаучных и математических дисциплин, а специфика дидактической системы проявляется в особом способе включения профессионально-ориентированных заданий в процесс обучения.

Под интегративным профессионально-ориентированным заданием понимаем задание, условие и требование которого определяют собой модель некоторой ситуации, возникающей в профессиональной деятельности специалиста МЧС России, а исследование этой ситуации осуществляется средствами математики и естественнонаучных дисциплин, что способствует профессиональному развитию личности обучающегося [5]. К профессионально-ориентированным заданиям отнесем профессионально-ориентированные задачи, задания для лабораторных работ с применением пакетов прикладных программ [6] и проекты профессионально направленного обучения.

Формирование умения решать интегративные профессионально-ориентированные задания - это динамичный процесс, проходящий в три этапа, обусловленных периодами обучения:

1) мотивационный - формирование положительного отношения к решению прикладных задач;

2) деятельностный - формирование умения решать прикладные задачи по образцу;

3) профессионально-прикладной - формирование профессиональных умений, связанных с решением прикладных, профессионально ориентированных заданий [7].

При этом необходимо учитывать, что методика использования интегративных профессионально-ориентированных учебных заданий в разработанных дидактических системах должна основываться на рефлексивном подходе.

Рефлексивный подход представляет собой системообразующий фактор и универсальный механизм управления учебным процессом на основе совместно-распределительной деятельности педагога и обучающегося; исследование, осмысление и переосмысление информации обучающимися, преобразование ее путем самостоятельного выбора обучающимся микроцелей с учетом его индивидуальных возможностей, способностей, потребностей и определение траектории развития личностных качеств [8].

Для реализации рефлексивного подхода в обучении естественнонаучным и математическим дисциплинам имеют существенное значение два ее вида -«интеллектуальная рефлексия» и «праксеологическая рефлексия».

Интеллектуальная рефлексия проявляется в двух направлениях: «осознание оснований и источников наших мыслей, действий, знаний; интеллектуальная рефлексия есть конструирование плана, схемы, модели, по которым будет решаться одна проблемная и достаточно сложная задача; мысленное забегание вперед в процессе познавательного действия ..., причем субъект осознанно дает себе отчет и применяет свои познавательные возможности, свои сильные (но и слабые) стороны» [8].

Праксеологическая рефлексия проявляется в «размышлениях, посредством которых субъект подбирает нужные и наиболее подходящие знания, чтобы осуществить определенную практическую деятельность; мыслительных процедурах, посредством которых он подготавливает, регулирует и контролирует превращение этих знаний в средства ... для решения профессиональных и житейских задач («инструментирование» и «технологизирование» знаний); регулирование, контролирование и осмысление эффективности использования прагматизированных знаний и действий ... и все это непрерывно соотносится с особенностями мыслящего и действующего субъекта» [8].

Заключительный блок дидактической системы - результаты обучения. В результате внедрения в образовательный процесс построенных дидактических систем ожидается, во-первых, повышение уровня сформированности у обучающихся общих и профессиональных компетенций, обозначенных ФГОС ВО по специальности, во-вторых, развитие профессионально важных качеств личности (реализация социального заказа) и, наконец, усиление мотивации к обучению и овладению своей будущей профессией.

С целью диагностики уровня достижения ожидаемых результатов необходимо на основе разработанных пакетов диагностических и контрольно-оценочных методик профессионально направленного обучения, проводить поэтапный мониторинг обучающихся: контрольные работы, лабораторные задания, наблюдение, тестирование, собеседование. По результатам мониторингов осуществляется корректирующая деятельность преподавателя, направленная на корректировку целей, содержания, методов, форм и средств обучения, тем самым способствуя непрерывному обновлению и совершенствованию дидактической системы.

Таким образом, проведенное исследование показало, что разработка и внедрение в образовательный процесс дидактических систем профессионально ориентированных вариативных компонентов учебных предметов является основой для совершенствования процесса обучения естественнонаучным и математическим дисциплинам - объективного требования и условия повышения эффективности системы профессионально-технической подготовки инженерных кадров в вузах МЧС России.

Литература

1. Калинина Е.С. Роль педагогического проектирования и моделирования в управлении инновационными процессами в образовании // Современные проблемы науки, технологий, инновационной деятельности: сб. науч. трудов по материалам Междунар. науч.-практ. конф. / под общ. ред. Е.П. Ткачевой. 2017. С. 97-100.

2. Хуторской А.В. Современная дидактика: учеб. для вузов. СПб.: Питер, 2001.

3. Власов Д.А., Синчуков А.В. Проектирование содержания математической подготовки бакалавра политологии на основе концепции фундирования // Ярославский педагогический вестник. 2014. Т. 2. № 3. С. 86-89.

4. Федорова О.Н. Учет межпредметных связей при проектировании содержания обучения // Сравнительная педагогика в условиях международного сотрудничества и европейской интеграции. Брест: БрГУ, 2015. С. 245-250.

5. Калинина Е.С. Интегративный подход к проведению занятий по математическим дисциплинам в вузах МЧС России // Науч.-аналит. журн. «Вестник С.-Петерб. ун-та ГПС МЧС России». 2017. № 2. С. 187-193.

6. Власов Д.А. Возможности профессиональных математических пакетов в системе прикладной математической подготовки будущих специалистов // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Информатизация образования. 2009. № 4. С. 52-59.

7. Васяк Л.В. Формирование профессиональной компетентности будущих инженеров в условиях интеграции математики и спецдисциплин средствами профессионально ориентированных задач: дис. ... канд. пед. наук. Чита, 2007.

8. Василев В., Димова Й., Коларова-Кънчева Т. Рефлексия и обучение. Ч. 1: Рефлексията - теория и практика. Пловдив: «Макрос», 2005.

References

1. Kalinina E.S. Rol' pedagogicheskogo proektirovaniya i modelirovaniya v upravlenii innovacionnymi processami v obrazovanii // Sovremennye problemy nauki, tekhnologij, innovacionnoj deyatel'nosti: sb. nauch. trudov po materialam Mezhdunar. nauch.-prakt. konf. / pod obshch. red. E.P. Tkachevoj. 2017. S. 97-100.

2. Hutorskoj A.V. Sovremennaya didaktika: ucheb. dlya vuzov. SPb.: Piter, 2001.

3. Vlasov D.A., Sinchukov A.V. Proektirovanie soderzhaniya matematicheskoj podgotovki bakalavra politologii na osnove koncepcii fundirovaniya // Yaroslavskij pedagogicheskij vestnik. 2014. T. 2. № 3. S. 86-89.

4. Fedorova O.N. Uchet mezhpredmetnyh svyazej pri proektirovanii soderzhaniya obucheniya // Sravnitel'naya pedagogika v usloviyah mezhdunarodnogo sotrudnichestva i evropejskoj integracii. Brest: BrGu, 2015. S. 245-250.

5. Kalinina E.S. Integrativnyj podhod k provedeniyu zanyatij po matematicheskim disciplinam v vuzah MCHS Rossii // Nauch.-analit. zhurn. «Vestnik S.-Peterb. un-ta GPS MCHS Rossii». 2017. № 2. S. 187-193.

6. Vlasov D.A. Vozmozhnosti professional'nyh matematicheskih paketov v sisteme prikladnoj matematicheskoj podgotovki budushchih specialistov // Vestnik Rossijskogo universiteta druzhby narodov. Seriya: Informatizaciya obrazovaniya. 2009. № 4. S. 52-59.

7. Vasyak L.V. Formirovanie professional'noj kompetentnosti budushchih inzhenerov v usloviyah integracii matematiki i specdisciplin sredstvami professional'no orientirovannyh zadach: dis. ... kand. ped. nauk. Chita, 2007.

8. Vasilev V., Dimova J., Kolarova-K"ncheva T. Refleksiya i obuchenie. Ch. 1: Refleksiyata - teoriya i praktika. Plovdiv: «Makros», 2005.