Математическое моделирование в процессе формирования профессиональных компетенций

УДК 378

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В ПРОЦЕССЕ ФОРМИРОВАНИЯ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ КОМПЕТЕНЦИЙ

Г.А. Зеленков, Н.Г. Каратаева

В статье показаны возможности математического моделировании профессиональных задач прикладного характера в процессе формировании профессиональных компетентностей студентов инженерных специальностей

Ключевые слова: математическая компетенция, математическое моделирование профессиональных задач, интеграция математики и спецдисциплин

Новые социально-экономические отношения определи необходимость реформирования системы непрерывного морского профессионального образования, создали объективные предпосылки для обновления и эффективного его функционирования. Основным фактором, определяющим характер и направленность стратегии развития

Государственного морского Университета имени адмиралаФ.Ф.Ушакова и его филиалов, является специфика их деятельности, заключающаяся в том, что основой подготовки в вузе является обучение по специальностям плавсостава судов. Эта подготовка осуществляется в соответствии с национальными и международными требованиями Международной конвенции о подготовке и дипломировании моряков и несении вахты 1978 года (ПДМНВ-78) с поправками (Конвенция ПДМНВ). Контроль подготовки моряков осуществляют международные организации в сфере торгового мореплавания. Существующая структура и система подготовки моряков в России была заявлена Минтрансом России в Международную организацию (ИМО), проверена ее экспертами, делегациями Европейского Союза (ЕС), одобрена и признана соответствующей требованиями Конвенции ПДМНВ. Университет и его филиалы обеспечивают гарантию качества подготовки, в том числе путем:

Зеленков Геннадий Анатольевич - ГМУ им. адм. Ф.Ф. Ушакова, д-р физ.-мат. наук, профессор тел. 9(8617)61-41-87

Каратаева Наталья Геннадьевна - ГМУ им. адм. Ф.Ф. Ушакова, канд.пед.наук, нач. метод.отдела, доцент, тел. 8(918) 457-65-74, e-mail: karataevang@mail.ru

достижения итоговой компетенции выпускника согласно Международной Конвенции ПДМНВ 78 с поправками и поэтапным освоением промежуточных компетенций (ФГОС ВПО, СПО) ;-разработки объективных процедур оценки уровня знаний и умений обучающихся; обеспечения компетентности преподавательского состава.

На этапе модернизации системы российского образования стратегической целью морского образования является формирование уровня компетентности выпускника, достаточного для успешного решения задач в различных областях его профессиональной деятельности. Университет гарантирует овладение выпускниками компетенций, указанных в конвенции, с целью обеспечения его готовности к успешному выполнению функций, связанных с будущей профессиональной деятельностью. Мы понимаем компетентность, как овладение выпускником заданных требований, необходимых для эффективной профессиональной деятельности. В этой связи компетентность можно определить как сформированное качество или совокупность качеств личности студента (знаний, умений и навыков, ценностно-смысловых ориентаций, способностей, опыта), которые обеспечивают и усиливают его готовность успешно выполнять различные функции, связанные с профессиональной деятельностью. Такое разграничение понятий компетенции (как желаемого результата) и компетентности (как результата сформированного) мы считаем весьма логичным.[1]

Сущностью деятельности морских специалистов является эксплуатация и

обслуживание морского транспорта и перегрузочных систем транспортной отрасли, техническое состояние которых постоянно совершенствуются в условиях рыночной экономики. В связи с этим возникает необходимость формирования личности будущего специалиста, готового к инновационной деятельности, способного к обновлению профессиональных знаний для освоения новых инженерных технологий и карьерного роста. В соответствии с требованиями ФГОС среднего, высшего профессионального образования морских специальностей, в которых определены область, виды и задачи профессиональной деятельности будущих специалистов, назрела необходимость

значительного повышения качества их подготовки в системе общекультурных и профессиональных компетенций. К числу профессиональных компетентностей отнесем следующие качества личности: 1) способность применять полученные знания в профессиональной деятельности; 2) уверенность студента в своих возможностях решать практические задачи, комплексно применяя знания из различных дисциплин; 3) готовность к самообучению при изучении дисциплин; 4) опыт практического применения междисциплинарных задач в будущей профессиональной деятельности.

Умение комплексного применения знаний, переноса идей и методов из одной дисциплины в другую, установление согласованности учебных программ и учебного материала достигается с помощью междисциплинарных связей.

Профессиональную компетентность необходимо развивать уже на начальной стадии обучения курсантов. В нашем вузе эта процедура реализуется при помощи междисциплинарной интеграции. Университет и его филиалы осуществляют междисциплинарные связи, определяя реальный уровень знаний студентов, получаемых ими на общенаучных кафедрах, требуемому уровню их сформированности для изучения специальных дисциплин. Основы общенаучных дисциплин служат знаниями, необходимыми для практического использования выпускниками преемственности между этими и специальными дисциплинами если осуществляться междисциплинарная интеграция. Так, при переходе к техническим дисциплинам ранее усвоенные обучаемыми знания физико-математических понятий должны быть дополнены в новых логических связях, приближенных к получаемой ими специальности.

Для подготовки специалистов морского транспорта, способного творчески мыслить и принимать решения при решении нестандартных профессиональных задач, необходим особый стиль мышления, который может быть сформирован в результате овладения математическим аппаратом. Исследования морского образования показывают, что уровень развития математических способностей выпускников многих технических специальностей недостаточны для успешной профессиональной деятельности, поскольку математика в школе, колледже и на первых курсах университета изучается в отрыве от специальных дисциплин, формирующих профессиональные компетенции. Преподавание математики, зачастую, проводилось формально, не учитывая востребованность в других специальных дисциплинах и в профессиональной деятельности.

Структура профессионально-математической компетентности, которая отражает специфику деятельности специалистов морского транспорта, в обобщенном виде состоит из компонентов: базового, мативационно-ценноостного,

операционно-деятельностного, каждый из которых характеризует умения, способствующие

формированию профессионально-математического мышления для успешного решения прикладных профессиональных задач. Для формирования профессиональных компетенций одной из важнейших является математическая составляющая, поскольку математическая компетентность позволяет успешно решать профессиональные задачи. В различных исследованиях математическая компетентность имеет разные определения. Люстиг М.А., Нахман А.Д. рассматривают формирование математическую компетентносити как один из аспектов успешного освоения профессиональной деятельности. [2,4] П.Пучков рассматривает математическую компетентность как аспект моделирования математических методов в профессиональной деятельности[5].

При подготовке специалистов морского транспорта для формирования профессионально-математической компетентности необходимо изменение содержания математического

образования. В качестве основного средства реализации его прикладной направленности должны использоваться задачи, предполагающие математическое моделирование профессиональных задач. Непрерывная подготовка специалистов морского транспорта основана на преемственности и гибкости образовательных программ. В систему

многоуровневой профессиональной подготовки в ГМУ им. адм. Ф.Ф. Ушакова входят навигацкая школа и морской лицей, в котором обучают рабочим профессиям и дают среднее профессиональное образование; пять институтов готовят специалистов высшего и послевузовского образования.

Профессиональную компетентность

необходимо развивать уже на начальной стадии обучения курсантов. В нашем вузе эта процедура реализуется при помощи междисциплинарной интеграции, где в учебный план включены дисциплины профессиональной ориентации. Умение комплексного применения знаний, переноса идей и методов из одной дисциплины в другую, установление согласованности учебных программ и учебного материала достигается с помощью междисциплинарных связей. В соответствии с ФГОС ВПО в ГМУ им адмирала

Ф.Ф.Ушаковареализуетсясистема непрерывного морского профессионального образования - от начального до послевузовского. Учебные программы позволяют обучающимся в процессе обучения выбирать уровень подготовки на всех ступенях обучения в университете.

Для осуществления связи

общепрофессиональных и специальных дисциплин с дисциплинами естественнонаучного цикла необходимо в рамках непрерывного образования формировать профессионально-прикладное

моделирование в контексте морского образования и подготовки специалистов морского транспорта. Одним из специальных курсов по использованию математической теории и моделирования при решении квазипрофессиональных [1] задач из профессиональной сферы может быть интегрированный практикум «Дифференциальные уравнения в механике» для обучающихся всех уровней непрерывного морского образования, разрабатотанный нами с целью совершенствования профессионально-математической компетентности. В содержание практикума мы включаем основной теоретический материал по дифференциальным уравнениям и практический (задачный) материал, связанные с профессиональными задачами по всем специальным курсам и используемые для моделирования специальных задач

дифференциальные уравнения, формирующие профессионально-математическую компетентность.

Мы считаем, что для студентов морского университета технических направлений подготовки этот специальный курс и сопровождающий его

практикум, содержащий прикладные задания, является одним из наиболее значимых с позиции будущей профессиональной деятельности. Прикладные задачи нашего курса «Дифференциальные уравнения в механике» служат средством установления связи между математикой и профессиональной составляющей обучения, в частности, между- математикой и

общетехническими и специальными дисциплинами. В процессе работы с прикладными математическими задачами, сводящимися к дифференциальному уравнению, можно, упрощая и не привлекая излишней профессиональной информации, формировать у студентов умения, связанные с построением и исследованием математических моделей, которые будут востребованы как при изучении общетехнических и специальных дисциплин, так и в будущей профессиональной деятельности. Это обусловлено тем, что умение строить и исследовать математическую модель позволяет изучать явление в целом, предсказывать его развитие, делать количественные оценки измерений, происходящих в нем с течением времени, что в свою очередь позволяет делать прогноз поведения объекта и процесса, вести развитие профессиональной пропедевтики на основе решения прикладных задач. Использование прикладных задач в качестве основного средства реализации прикладной (профессиональной) направленности является утвердившимся в контексте деятельного подхода к обучению математике.

Авторы большинства исследований, посвященных изучению различных вопросов, связанных с профессионально-прикладной направленностью обучения математике[2,4,5] в техническом вузе, разрабатывают комплексы и цепочки прикладных и профессионально ориентированных задач, системы специальных лабораторных работ, способствующих усилению профессионально-прикладной направленности обучения математике, а также методики их реализации. Прикладные задачи в качестве основного средства реализации профессиональной направленности, предлагаемые нами для обучения студентов поисковой самостоятельной деятельности на подготовительном этапе к решению прикладных задач, сводятся в процессе моделирования к дифференциальному уравнению. В каждом задании есть комментарий, в котором дано обоснование содержанию с позиций обеспечения самостоятельной поисковой деятельности; представлены возможные ситуации, связанные с

выполнением студентами предлагаемых заданий; выделены приёмы, заложенные в задании и обогащающие личный опыт поисковой деятельности студентов. Целью подготовительного этапа к решению прикладных задач является обеспечение сформированности у студентов умений, необходимых для успешного решения прикладных задач по курсу «Дифференциальные уравнения в механике». При моделировании и решении прикладных задач, сводящихся к дифференциальному уравнению, студенты должны уметь: определять вид дифференциального уравнения; знать способы решения дифференциальных уравнений и уметь их реализовывать на конкретных примерах; находить решение дифференциального уравнения, удовлетворяющее определённым условиям; знать определение производной, её физический и геометрический смыслы.

Учебная практика показала, что у студентов возникают затруднения при выяснении вида дифференциального уравнения, что приводит к снижению успешности их решения, так как каждая группа таких уравнений имеет свои методы и приемы решения. Одной из причин затруднения при анализе дифференциального уравнения связано с распознаванием его вида, так как в учебниках все типы уравнений заданы символьно. Следующей причиной затруднений студентов при определении вида дифференциального уравнения является отсутствие в учебниках ориентировочной основы. Определение вида дифференциального уравнения относится к поисковой деятельности, следовательно, нужно создать соответствующую ориентировочную основу. Одним из таких личностно ориентированных дополнений прикладных математических задач является организация поисковой деятельности обучающихся в процессе осуществления ими математической деятельности. Обозначенное противоречие между потребностью образовательной практики изучения

дифференциальных уравнений в технических вузах водного транспорта в математических заданиях, формулировки которых включают приемы организации поисковой деятельности студентов, и отсутствием таких средств и соответствующей методической системы в науке определяет актуальность исследования методики изучения дифференциальных уравнений средствами поисковой деятельности.

процессе изучения дифференциальных уравнений отражены в разработке технологии конструирования профессионально-пропедевтических прикладных математических задач на основе имеющихся комплексов прикладных и профессионально ориентированных задач; в создании систем профессионально-пропедевтических прикладных математических задач для других разделов математики; в разработке рабочих тетрадей по математике, ориентированных на формирование поисковой деятельности студентов. Предложенная методика решения профессионально-

пропедевтических прикладных заданий по курсу «Дифференциальные уравнения в механике» подтвердила эффективность разработанной системы средств поисковой деятельности при подготовке студентов технических направлений морских специальностей.

Литература

1. Вербицкий А.А. Педагогические технологии контекстного обучения: Научно-методическое пособие. Вып 1.-М.:, РИЦ МГГУ им Шолохова, 2011.-52

2.Люстиг М.А. Содержание и структура углубленной математической подготовки по специальности «Автоматизация технологических процессов и производств»: Дис... канд. пед. наук.-Казань, 1999. - 142 с.

3. Муниц Е.С. Компетентностный подход в системе высшего профессионального образования // Актуальные проблемы профессионально-педагогического образования: Межвуз. сборник научных трудов.- Вып. 23. -Калининград: РГУ им. И.Канта, 2009.

4. Нахман А.Д. Стохастическая линия как инновационная содержательно-методическая линия в курсе математики // Электронное научное издание «Актуальные инновационные исследования: наука и практика» - 2009, №

5. Пучков Н.П. К вопросу проектирования компетентностной модели математической подготовки специалистов в вузе // Вопросы современной науки и практики. - Университет имени В.И. Вернадского. - 2009, № 12(26).

Проведенное исследование по проблеме формирования поисковой деятельности студентов в

Государственный морской университет имени адмирала Ф. Ф. Ушакова, г. Новороссийск

MATHEMATICAL MODELING IN THE FORMATION OF PROFESSIONAL COMPETENCE

G.A. Zelenkov, N.G. Karataeva

The paper reveals the ways of mathematical modeling of professional competence formation problems and the main features

Key words: mathematical competence, mathematical modeling of professional tasks, integration of mathematics and special disciplines