Интеграция информационных и педагогических технологий в системе прикладной математической подготовки будущего специалиста

РАЗДЕЛ III ИНФОРМАЦИОННЫЕ И ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ

УДК 371.0

Д. А. Власов

ИНТЕГРАЦИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ И ПЕДАГОГИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ В СИСТЕМЕ ПРИКЛАДНОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ БУДУЩЕГО СПЕЦИАЛИСТА

Сущность нового времени, по словам знаменитого немецкого философа Мартина Хайдеггера, - в том, что будущее бытия все больше становится зависящим от человека. Сама картина мира нового времени - это картина преобразований, совершаемых человеком, это - поле его деятельности.

В современных условиях каждый специалист должен обладать необходимым уровнем прикладной математической подготовки, позволяющей ему ориентироваться, понимать и управлять деятельностью, преобразовывать ее в целях более эффективной реализации стоящих перед ним профессиональных задач.

Умения прогнозировать, планировать, проектировать свою деятельность, принимать и обосновывать решения, пронизывающие все сферы человеческой деятельности, являются одними из важнейших профессионально значимых умений - основой формирования и развития профессиональной компетентности. Ключевые компетенции в области прикладной математики - формализация, аналогия, абстрагирование, принятие решений, моделирование, внутримодельное исследование, содержательная интерпретация полученного результата и др. - являющиеся необходимым условием профессионального становления современного специалиста необходимо целенаправленно формировать и развивать.

Система высшего профессионального образования на современном этапе характеризуется информатизацией как учебного процесса в целом, так и его отдельных составляющих. При этом особое внимание уделяется ориентации учебного процесса на развитие профессиональной компетентности будущего специалиста. Информационные и телекоммуникационные технологии, специализированное программное обеспечение, электронные образовательные объекты используются студентами и педагогами при изучении практически всех дисциплин общеобразовательной и специальной подготовки. К числу таких дисциплин в полной мере можно отнести предметы,

традиционно относимые к прикладной математике, изучение которых проводится во всех технических и экономических вузах.

Информатизация и технологизация учебного процесса существенно влияет на повышение эффективности прикладной математической подготовки и на эволюцию существующих методических систем обучения (МСО) дисциплинам, относимых к прикладной математике. Очевидно, что в таком случае изучение возможного влияния использования интеграции информационных и педагогических технологий в системе прикладной математической подготовки является актуальной педагогической задачей.

О влиянии информатизации на основные образовательные объекты -учебный процесс, методическую систему обучения, образовательную траекторию - отмечается во многих публикациях. Обосновано, что интеграция информационных и педагогических технологий позволит качественно изменить содержание, методы и организационные формы обучения [1]. При этом под информатизацией учебного процесса мы понимаем применение технологий обучения, научных исследований и управления, основанных на применении компьютерной техники и специального программного, информационного и методического обеспечения.

Целью информатизации учебного процесса является развитие интеллектуального потенциала студентов в новом информатизированном обществе, а также гуманизация, индивидуализация, и интенсификация процесса обучения и повышение качества обучения посредством развития профессиональной компетентности. Сказанное выше в полной мере относятся и к системе прикладной математической подготовки студентов в системе высшего профессионального образования.

На факультете информатики и математики МГГУ им. М. А. Шолохова технологизирована и информатизирована подготовка студентов по специальности «Прикладная информатика (в экономике)». К числу дисциплин интегрированного курса «Прикладная математика», в обучении которому автором используется интеграция информационных и педагогических технологий, относятся: «Линейное программирование», «Теория игр», «Исследование операций», «Теория вероятностей», «Математическая статистика», «Численные методы», «Теория оптимизации», «Математическая теория потребления», «Математическая теория управления», «Элементы теории массового обслуживания» и др.

Остановимся на основных особенностях разработанного нами интегрированного курса «Прикладная математика» для студентов экономических специальностей.

Во-первых, для исследования экономических ситуаций и проблем, рассматриваемых в рамках данного курса, компактно и логически целесообразно вводится в рассмотрение современный математический аппарат, позволяющий использовать возможности экономико-математического моделирования [2] и составляющий основу профессиональной компетентности.

Во-вторых, все рассматриваемые в учебном процессе экономико-математические модели и методы в дальнейшем исследуются с помощью современных информационных технологий.

В-третьих, многоуровневая интеграция математического аппарата и информационных технологий в исследованиях экономических ситуаций и проблем позволяет не только глубже понять сущность методов прикладной математики, установить сферы их применения, но и дать содержательную экономическую интерпретацию получаемых результатов [3].

В-четвертых, информатизация интегрированного курса «Прикладная математика» невозможна без использования адекватных современному учебному процессу педагогических технологий [4].

Под прикладной математической подготовкой будущего специалиста мы понимаем не только систему знаний по прикладной математике, но и профессионально значимые умения применять язык, символику, аппарат и методологию прикладной математики.

Информатизации прикладной математической подготовки будущего информатика-экономиста на факультете информатики и математики МГГУ им. М. А. Шолохова предшествовала следующая последовательность этапов проектной и практической деятельности.

Этап 1. Уточнение понятий «компетентность», «профессиональная компетентность», «компетенция».

Этап 2. Исследование содержания профессиональной компетентности будущего информатика - экономиста на основе выбранной модели профессиональной компетентности.

Этап 3. Реализация технологического и компетентностного подходов к проектированию целевого, содержательного и диагностического компонентов МСО.

Этап 4. Создание системы информационно-технологического обеспечения интегрированного курса «Прикладная математика», в которую входят профессиональные математические пакеты, методические рекомендации по их использованию, технологические продукты (технологические карты учебных тем, информационные карты занятий и др.) и электронные образовательные объекты (электронный учебник «Прикладная математика», Электронная энциклопедия «Прикладная математика», электронная система контроля знаний студентов и др.).

Этап 5. Разработка проекта учебного процесса.

Остановимся на некоторых результатах каждого из этапов этой работы более подробно.

Этап 1. Компетенция - предметная область, в которой индивид хорошо осведомлен и в которой он проявляет готовность к деятельности. Компетентность - интегрированная характеристика качеств личности, результат, необходимый для деятельности в определенных областях - компетенциях [5]. Профессиональная компетентность - актуальное, формируемое личностное качество, основывающееся на знаниях, интеллектуально-

и личностно-обусловленная социально-профессиональная характеристика специалиста [6; 7].

Этап 2. Распространена точка зрения, что для того чтобы изучить объект его нужно смоделировать. Моделировать компетентности можно с позиций их уровневого сопряженного подчинения; выделения целого, единого и парциального; доминирования процессов развития или формирования; определения в качестве парциальных компетентностей только формируемых качеств, а не присущих человеку; интеллектуальных процессов и индивидуально-психологических свойств.

При исследовании содержания профессиональной компетентности будущего информатика-экономиста мы выделяем четыре уровня ключевых компетенций: базовый (анализ, систематизация, принятие решений, прогнозирование и т. д.), личностный, социальный, профессиональный (решение профессиональных задач по специальности). Профессиональная компетентность выступает отражением возможностей специалиста, имеющего конкретную квалификацию, по достижению поставленных целей, оговоренных в рамках данной профессиональной квалификации.

Особое место в структуре профессиональной компетентности будущего информатика-экономиста занимает управленческая компетентность, проявляющаяся на следующих уровнях: частичное решение (клинический подход); разрешение проблемы (исследовательский подход); устранение проблемы (проектирующий подход); неосознанная некомпетентность (некомпетентный специалист); осознанная компетентность (развивающийся специалист); осознанная компетентность (компетентный специалист); неосознанная компетентность (мудрый специалист) [8].

Мы считаем, что модель компетентности информатика-экономиста состоит из трех блоков: компетентности, согласно стандартам ведущих западных стран; знание законов мироздания (философские знания); система ценностей специалиста (каков специалист как человек, как он относится к себе, к подчиненным, к жизни и т. д.).

В заключении приведем фрагмент Британского стандарта компетентности МС1: «сопровождение и совершенствование операций; участие в осуществлении изменений услуг, товаров, систем; распределение и контроль ресурсов; повышение квалификации; планировать, распределять и оценивать работу; налаживать, поддерживать и укреплять эффективные рабочие связи; собирать, оценивать и организовывать информацию; обмениваться с коллегами информацией для решения проблем и принятия решений».

Этап 3. На этом этапе в центре внимания один из основных объектов педагогического проектирования - методическая система обучения. Переход к проектированию методической системы обучения дисциплинам прикладной математической подготовки означает новый уровень информатизации учебного процесса, обновление всех сторон учебно-воспитательного процесса: психологии педагогов и обучаемых, образа их мыслей, интересов установок, их отношений друг к другу. Преподаватель

в современных условиях становится не столько носителем и передатчиком научной информации, сколько организатором-управленцем познавательной деятельности студентов, их самостоятельной исследовательской работы, научного творчества.

Под методической системой обучения мы понимаем совокупность взаимосвязанных компонентов: цели, содержание, организационные формы, методы, средства обучения, необходимые для проектирования целенаправленного, продуктивного и строго определённого педагогического воздействия на формирование личности с заданными качествами.

Объем знаний, необходимый современному специалисту в финансовоэкономической сфере, возрастает, но срок обучения в вузе остается тот же. Отсюда следует, что необходимо интенсифицировать учебный процесс, ориентировать на фундаментальные знания и интегративные качества личности профессионала, параметрическую модель компетентного специалиста (А. Г. Еленкин, Д. А. Власов), в том числе и профессионала в сфере экономики и финансов. Кроме того, повышать свою квалификацию, обновлять свои знания специалисту придется всю жизнь, поэтому, в студенческие годы он должен освоить методику самообразования, научиться мыслить в ситуациях неполноты информации, уметь находить новые способы решения профессиональных задач.

Этап 4. На рисунках 1-6 представлен фрагмент работы студента с обучающей программой «Прикладная математика», входящей в систему информационно-технологического обеспечения интегрированного курса «Прикладная математика». В рамках рассматриваемой программы математическими методами исследуются 22 типовые экономические ситуации («Линейная производственная модель», «Транспортная модель», «Задача о назначениях», «Задача о формировании минимальной потребительской корзины», «Задача об оптимальном использовании мощностей оборудования», «Задача о повышении эффективности рекламной кампании» и др.).

После выбора уровня сложности заданий, студент знакомится с проблемой каждой экономической ситуации, возможностью ее формализации, после чего переходит к внутримодельному исследованию (рис. 1, 3, 5). Определив размерность задачи, введя условия, студент получает решение (рис. 2, 4, 6) которому необходимо дать содержательную экономическую интерпретацию.

Условия задачи Решение

Введите количество видов продукции И: |б | п 1Е-Л Создать таблицу Введите количество видов сырья М: Р V] 1

Виды продукции

Виды П1 П2 пз П4 ПБ П6 Запасы

С1

02

СЗ

С4

С5

С6

Доходы

на >»

3,ВерштьЭ,_„е„6л„цЫ|

Рис. 1

_______________________________________________ш

Условия задачи Решение |

Х1 |Х2 Iе™ т Х2 Х6 -*•

Х4 1.000 1.000 юо.ооо Х4 -0,500 о.:

-1,875 -1,500 ^-7Э.В75 0.700 0,1

Х5 2.000 5.000 1Щ 1271:п:п:1 Х5 4.500 0.1

-0,625 -0,500 Я -26.625 -1,100 -о.;

Н 1

0.625 0.500 26.625 0.800 0.2

V 7.000 1.000 ^0.000 3.000 -и

-5,000 -4,000 И-213.000 -1,600 -0.^

—I

V Х6 0.000 <--> хз Р = ХЗ -213,000 < --> Х1

ПРИБЫЛЬ Результат <1 298.200 XI = 42,600; Х2 = 0;ХЗ = 0; 1 ,г

Рис. 2

Л^Задача №1

!1-Задача № 2 []

Л- Задача № 3

II-Задача № 3

Условия задачи | Решение |

Введите оличество правлений ю Создать таблицу |

.Пункты назначениярапеВ

В1 В2 вз Запасы

А1 3 7

А2 2 5

Пункты АЗ 3 3 -

отправ- Потреб 20 7 6

Завершить заполнение таблицы]

Рис. 5 Рис. 6

Этап 5. Проект учебного процесса представлен в виде учебной программы нового поколения [9] и атласа технологических карт, в котором органично используются информационные и педагогические технологии.

Интеграция информационных и педагогических технологий способствует созданию гуманистической образовательной среды, в которой развивается личность активная, умеющая приобретать знания и применять их, генерировать собственные идеи. Вместе с тем, использование информационных технологий в образовательном процессе ставит много проблем: это качество и критерии оценки образовательных ресурсов, влияние образовательных информационных ресурсов на качество обучения, технология создания электронных образовательных объектов, каталогизация и сис-

тематизация существующих разработок, консолидация усилий участников образовательного процесса и т. д. Наряду с этим встает проблема восприятия информации, заключённой в электронном образовательном объекте, а также позитивного и негативного воздействия мультимедийных технологий на психику.

Педагогическое осмысление процессов, связанных с применением новых коммуникационных технологий в образовании, отстает от успехов в области технологии. Педагогическая наука привычно отстает от образовательной практики, хотя образовательная практика доказывает необходимость использования информационно-педагогических технологий, направленных на комплексное использование проектируемых образовательных электронных продуктов.

Особенность современного педагогического процесса состоит в том, что в отличие от традиционного образования, где центральной фигурой является преподаватель, центр тяжести при использовании новых информационных технологий постепенно переносится на студента, обучающегося, который активно строит свой учебный процесс, выбирая индивидуальную траекторию профессионального становления в спроектированной образовательной среде. Важная функция преподавателя - поддержать обучающегося в его деятельности: способствовать его успешному продвижению в море учебной информации, облегчить решение возникающих проблем, сделать комфортным освоение необходимого спектра профессионально значимой информации.

Все перечисленные проблемы находят корректное решение при условии реализации принципов интеграции информационных и педагогических технологий.

1. Принцип парадигмального подхода проявляется в том, что вектор интеграции традиционных и новых информационных технологий должен быть направлен на реализацию достижений и выводов современных педагогических и психологических теорий (развивающего, личностно-ориентированного обучения), на изменившуюся философскую и психолого-информа-ционную парадигму образования.

2. Принцип адекватного отражения предполагает как содержательную, так и методическую сопряженность педагогических и новых информационных технологий, что позволит обеспечить однозначную интерпретацию форм и средств обучения при взаимообратимых переходах от дидактических технологий к компьютерным и обратно. Необходимость реализации этого принципа вызвана тем, что как показывает практика, при трансформации педагогических технологий в компьютерные часто происходит искажение первых, сведение технологий до элементарных «опросников», нивелирование мотивационной роли формы предъявления учебной информации. Это несомненно разрушает первоначальный замысел автора дидактических инноваций.

3. Принцип системности обуславливает протекание интеграционных инновационных процессов в сферах классических методик и новых информационных технологий в направлении формирования целостных систем педагогических и компьютерных технологий, в которых действуют функциональные и гносеологические связи.

4. В соответствии с принципом функциональности новое средство обучения, являющееся результатом интеграции классических и новых информационных технологий, должно объединять все функции, которые были свойственны первоначальному виду технологий, и приводить к обогащению функций систем педагогических и компьютерных технологий.

5. Принцип саморазвития выступает как следствие принципа системности, поскольку проектируемые системы педагогических и информационных технологий открыты для последующего совершенствования, развития и модернизации.

6. Принцип унификации педагогических и компьютерных технологий предполагает определенную независимость их внешних признаков, приемов и форм от предметного содержания, представленного в данной технологии. Это свойство дает возможность разработать типологию педагогических и компьютерных технологий, унифицировать их с целью последующего содержательного наполнения и экстраполяции на другие предметные области.

7. Гигиенический принцип накладывает ограничения на время работы в режиме педагогических и компьютерных технологий. Продолжительность работы за компьютером должна соответствовать медицинским требованиям для студентов данной возрастной группы и сочетаться с комплексом мероприятий по предупреждению развития переутомления.

Опыт обучения студентов, научные исследования в области информатизации обучения и используемые методики преподавания дисциплин прикладной математики позволяют нам сделать некоторые обобщения, касающиеся интеграции информационных и педагогических технологий в системе прикладной математической подготовки будущих специалистов.

Уточнение сущности профессиональной компетентности и исследование структуры компетентности будущего специалиста позволяет переосмыслить систему профессиональной подготовки будущего специалиста в ВУЗе, процесс и возможности её информатизации.

Технологический подход предъявляет новые требования ко всем сторонам создания и реализации проекта учебного процесса, в том числе и к его информатизации, адекватные современным условиям.

Интеграция информационных и педагогических технологий должна обеспечивать реализацию дидактических принципов (принципы наглядности, информативности, доступности, адаптивности, интегративности, системности, целостности), учитывать психические факторы, влияющие на процесс познания (восприятие, внимание, воображение), учитывать физиологические особенности восприятия цветов и форм, графической и текстовой инфор-

мации пользователем, принимать во внимание эргономические требования к разработке электронных продуктов и психофизику пользовательского интерфейса.

Библииграфический список

1. Власов, Д. А. Психолого-педагогические основы интеграции информационных и педагогических технологий. [Текст] / Д. А. Власов // Материалы международной научно-практической конференции «Современные проблемы преподавания математики и информатики», посвященной 100-летию С. М. Никольского. - М.: Фазис, 2005 - С. 315-320.

2. Власов, Д. А. Математические модели и методы внутримодельных исследований. [Текст] / Д. А. Власов, Н. В. Монахов, В. М. Монахов - М.: Альфа, 2007 - 356 с.

3. Власов, Д. А. Прикладная математика: базовый курс. [Текст] / Д. А. Власов,

A. В. Синчуков, И. В, Пантина - М.: изд-во МФПА, 2009 - 280 с.

4. Монахов, В. М. Введение в теорию педагогических технологий. [Текст] /

B. М. Монахов- Волгоград: Перемена, 2006 - 340 с.

5. Фролов, Ю. В. Компетентностная модель как основа оценки качества подготовки специалистов [Текст] / Ю. В. Фролов. Д. А. Махотин // Высшее образование сегодня. - 2004. - № 8.

6. Зимняя, И. А. Ключевые компетенции - новая парадигма результата образования [Текст] / И. А. Зимняя // Высшее образование сегодня. - 2003. - № 5.

7. Зимняя, И. А. Ключевые компетентности как результативно-целевая основа компетентностного подхода в образовании. Авторская версия. [Текст] / И. А. Зимняя // Труды методологического семинара «Россия в Болонском процессе: проблемы, задачи, перспективы». - М.: Исследовательский центр проблем качества подготовки специалистов, 2004.

8. Рассел, Л. Акофф «Искусство и наука управления «беспорядком»». Управление изменениями [Текст]: Хрестоматия, - 3 - е изд., подгот. Кр. Мейби и Б. Мэйон Уайтом, под ред. З. Ш. Атаян - М.: МИМ ЛИНК, 2000.

9. Власов, Д. А. Прикладная математика [Текст]: учебная программа. / Д. А. Власов, Е. В. Бахусова, В. М. Монахов - М.: «Альфа», 2005 - 76 с.