Формирование основ профессионального мышления бакалавров направления «Радиотехника» на предмете математики

ПЕДАГОГИКА

УДК 159.9:621.396

Л.Н. ВАСИЛЬЕВА

ФОРМИРОВАНИЕ ОСНОВ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО МЫШЛЕНИЯ БАКАЛАВРОВ НАПРАВЛЕНИЯ «РАДИОТЕХНИКА»

НА ПРЕДМЕТЕ МАТЕМАТИКИ

Ключевые слова: профессиональное мышление инженера, дидактическая модель, критерии и уровни сформированности мышления, учебно-методический комплекс. Рассмотрены условия формирования основ профессионального мышления бакалавров направления «Радиотехника» на основе профессионально-ориентированного построения курса математики. Приводится дидактическая модель, критерии и уровни сформированнсти основ профессионального мышления.

L.N. VASILEVA

FORMATION OF FRAMEWORKS OF PROFESSIONAL THINKING FOR BACHELOR STUDENTS STUDYING RADIO TECHNOLOGY IN THE SUBJECT OF MATHEMATICS

Key words: professional thinking, teaching model, criteria and levels of formation of thinking, a training set.

The article deals with conditions for the formation of professional thinking frameworks for bachelor students studying radio technology on the basis of the professionally-oriented construction of mathematics. It presents a teaching model, criteria and levels of formation of professional thinking frameworks.

В современном обществе происходит быстрое развитие новых технологий во многих областях инженерной деятельности, в том числе и в радиотехнике. Возрастающая техническая сложность средств производства предъявляет высокие требования к подготовке бакалавров инженерных направлений, их профессиональным и интеллектуальным качествам, способности творчески подходить к решению возникающих проблем. Инженер-радиотехник должен иметь достаточно развитое профессиональное мышление, которое обеспечивает его познавательную самостоятельность, умение обобщать, способность применять имеющиеся знания, умение расширять границы познания. Математическая подготовка бакалавров направления «Радиотехника» является необходимым компонентом общепрофессиональной и специальной подготовки, так как от ее качества зависит дальнейшая продуктивная профессиональная деятельность будущих инженеров. Таким образом, математическое образование студентов-радиотехников необходимо уже с первых курсов организовывать в русле формирования основ профессионального мышления.

Вопросы развития различных сторон профессионального мышления рассматривали в своих работах Г.С. Альтшуллер, Н.Ф. Гоноблин, Б.Ф. Ломов, Т.В. Кудрявцев, И.С. Якиманская и др. Проблема профессиональной направленности обучения математике в вузах рассматривалась в работах Б.В. Гнеденко, В.А. Гусева, С.Н. Дорофеева, М.И. Зайкина, А.Н. Колмогорова, Г.Л. Лу-канкина, А.Г. Мордковича, С.А. Розановой, Г.И. Саранцева и др.

Проведенный анализ научных исследований и изучение практики подготовки бакалавров по дисциплинам математического цикла позволил констатировать, что в настоящее время недостаточно разработаны педагогические условия, методы и формы реализации подготовки бакалавров с использованием учебно-методического комплекса профессионально-ориентированного содержания как средства формирования основ профессионального мышления студентов.

Научный поиск решения проблемы формирования основ профессионального мышления студентов направления «Радиотехника» направлен на разрешение следующих противоречий между:

- необходимостью формирования основ профессионального мышления студентов на основе профессионально ориентированного построения курса математики и сложившейся знаниевой парадигмой в практике обучения студентов технических направлений;

- возросшей потребностью общества в профессионально мыслящих инженерах и недостаточной теоретической и методологической разработанностью вопросов формирования основ профессионального мышления бакалавров направления «Радиотехника»;

- возможностью использования учебно-методического комплекса профессионально-ориентированного содержания и недостаточной разработанностью методики его использования в обучении математике будущих инжене-ров-радиотехников.

Целью нашего исследования является теоретическое обоснование, разработка и экспериментальная проверка эффективности использования учебно-методического комплекса с профессионально-ориентированным содержанием на формирование профессионального мышления бакалавров направления «Радиотехника» при обучении математики.

Под мышлением инженера мы понимаем систему интеллектуальных процессов и их продуктов, обеспечивающих решение задач профессионально-технической деятельности [6]. «Основная характеристика технического мышления - его оперативность - формируется в тех видах деятельности, в которых требуется умение переходить от знаковых систем описания объекта (схемы, чертежи и так далее) к его системному осмыслению (понять, как работает такое устройство или модель) и материально-предметными характеристиками, без чего нельзя что-то сделать реально» [4]. М.В. Мухина в своей диссертации определяет профессиональное мышление как комплекс интеллектуальных процессов и их результатов, обеспечивающих решение задач профессионально-технической деятельности [7].

На методологическом уровне обучение бакалавров направления «Радиотехника» по высшей математике базируется на следующих подходах: синергетический (С.П. Курдюмов, Е.Н. Князева, В.И. Загвязинский и др.), личностнодеятельностный (А.Н. Леонтьев, Б.Г. Ананьев, П.Я. Гальперин и др.) и компе-тентностный (А.Н. Хомский, В.И. Байденко. И.А. Зимняя и др.). Общенаучной основой модели формирования профессионального мышления студентов направления «Радиотехника» является синергетический подход, который заключается в способности превратить образование из способа обучения в средство формирования творческой личности, потенциал для дальнейшего роста и самосовершенствования [3]. Теоретико-методологической стратегией является личностно-деятельностный подход, направленный на формирование способности к активной, самостоятельной деятельности студентов. Компетентностный подход усиливает профессиональную направленность обучения, предполагая выбор тех видов мыслительной деятельности, приемов и операций, формирование которых является наиболее важным для студентов направления «Радиотехника»: умение проводить анализ и математически моделировать прикладные задач; применять математические методы к решению задач; владеть абстрактрым мышлением; интерпретировать результат решения на языке реальной ситуации; проверять соответствие полученных и опытных данных.

На рис. 1 представлена разработанная нами дидактическая модель, в которой выделены три группы дидактических условий, направленных на формирование основ профессионального мышления в курсе математики: организационно-управленческая, структурно-содержательная, личностно-деятельностная [5].

Дидактическая модель формирования основ профессионального мышления бакалавра направления «Радиотехника»

I

Синергетический Личностно-деятельностный Компетентностный

подход подход подход

^ 1 1 1 1

Цели Содержание Принципы Формы Методы Средства

^—' 1

Организационноуправленческая группа Структурно-содержательная группа Личностнодеятельностная группа

1 1 1

Профессионально-

направленное

целеполагание

Формирование мотивационно-ценностного отношения к профессии

Повышение мотивации обучения

Индивидуализация

процесса

формирования

мышления

Оценка уровня сформированности мышления

Отбор содержания занятий и самостоятельной работы

Построение вариативного и разноуровневого содержания дисциплины

Реализация межпредметных связей

Применение компьютерных технологий и математических пакетов

Использование активных методов обучения

Действия преподавателя

Наличие личностных предпосылок

Наличие минимума знаний из области деятельности

Усвоение и систематизация знаний

Использование приемов мышления

Исследовательская

деятельность

Рефлексия

деятельности

Действия студентов

Рис. 1. Дидактическая модель формирования основ профессионального мышления бакалавра направления «Радиотехника»

Организационно-управленческая группа характеризует организацию процесса обучения, направленного на формирование профессионального мышления. Структурно-содержательная группа рассматривает особенности содержательной стороны обучения. Личностно-деятельностная группа определяет процесс формирования профессионального мышления и особенности субъекта этого процесса.

Организационно-управленческая группа характеризует организацию процесса обучения, направленного на формирование профессионального мышления. Структурно-содержательная группа рассматривает особенности содержательной стороны обучения. Личностно-деятельностная группа определяет процесс формирования профессионального мышления и особенности субъекта этого процесса.

Для реализации данной дидактической модели формирования основ профессионального мышления нами разработан учебно-методический комплекс (УМК) по разделу «Дифференциальные уравнения» для студентов первого курса направления «Радиотехника». Выбор раздела обусловлен недостаточностью разработок по методике его преподавания с учетом профессионального ориентирования, а также в связи с его базовой значимостью к дальнейшему обучению студентов направления «Радиотехника», так как методы решения дифференциальных уравнений широко применяются при установлении воздействия детерминированных сигналов на линейные стационарные системы, а именно для исследования собственных колебаний в линейных цепях.

В комплексе определено содержание лекционных и практических занятий, на которых происходит формирование основ профессионального мышления, описывается содержание деятельности преподавателя и студентов на занятиях по математике, даны дидактические условия формирования основ профессионального мышления, приведены варианты заданий по типовым расчетам и темы курсовых работ, обозначены критерии и уровни сформированности мышления.

Развитие основ профессионального мышления на занятиях по математике происходит в тесной связи с умением решать профессионально-ориентированные задачи. Поэтому в УМК включены задачи профессионально-ориентированного характера, решая которые «студенты оперируют профессиональными знаниями и умениями, приобретают умение анализировать ситуации» [1].

В соответствии с теорией П.Я. Гальперина [2] процесс формирования основ профессионального мышления студентов происходит поэтапно и включает следующие четыре ступени: адаптивный, ориентационный, поисковый и преобразующий.

На этапе адаптации создаются условия для формирования положительного отношения к обучению с помощью систем задач-исполнений, которые требуют выполнения простых действий или сложных действий, представленных в виде последовательности простых. В результате формируется репродуктивное мышление и позитивное отношение к учебной деятельности. На ориентационном этапе происходит активизация процесса учебной деятельности с помощью систем задач-алгоритмов (на объяснение, определение понятий, доказательство по приведенной схеме). В результате большая часть студентов переходит с низкого репродуктивного уровня на более высокий. На поисковом этапе формируется профессиональное мышление более высокого уровня с помощью использования задач трансформирующего типа, при решении которых требуется самостоятельная разработка алгоритмов. Результатом данного этапа становится закрепление уровня развития репродуктивных умений и переход большинства студентов на продуктивный уровень. На преобразующем этапе создаются условия для формирования умения осуществлять интеллектуальные действия. Средством являются конструкторские, исследовательские, творчески-поисковые системы задач. Результат - закрепление продуктивного уровня, достижение частью студентов продуктивно-поискового уровня.

Побудительными мотивами для студентов к систематическому учебному труду являются этапная успешность и результативность процесса обучения. В содержании УМК мы обосновали следующие критерии и уровни сформированности профессионального мышления студентов:

- начальный уровень - формальное знание формул определений, формулировок законов, элементов теорий и т.д., начальные умения оценивать, доказывать. Данные критерии могут полностью проявляться на любом из уровней, иначе на данном предметном материале обучаемый не сможет использовать приём вообще. Соответственно при проявлении этого критерия обучаемый может находиться на любом из уровней, включая начальный, когда прием полностью не сформирован;

- средний уровень - знание определения и структуры приема, примеров его применения в известных ситуациях, умения и навыки мыслительных операций в пределах элементарных суждений, неокрепший опыт доказательства и опровержения, умения оценки и самооценки. Проявление этого критерия говорит не о низком, а среднем или даже высоком уровне. Полное проявление этого критерия свидетельствует о высоком уровне сформированности приема, если же критерий проявляется частично, то это соответствует среднему уровню;

- высокий уровень - устойчивые умения и навыки основных мыслительных операций, умение выбрать прием и обосновать его применение, умение самостоятельно и безошибочно применять прием в большинстве различных ситуаций, умение быстрее других определять ошибки, логически обосновывать оценку и самооценку. Если этот критерий проявляется полностью, то уровень сформированности приема высокий, если частично - то это может соответствовать среднему уровню.

Взяв за основу разработанные нами критерии, мы выявили на контрольном этапе экспериментального исследования уровни профессионального мышления студентов-радиотехников. Для сравнения результатов обучения в экспериментальной и контрольной группе была проведена итоговая контрольная работа по разделу «Дифференциальные уравнения», содержащая профессионально-ориентированные задачи. Задания контрольной работы не выходили за рамки традиционного курса, что необходимо для обеспечения равных условий для студентов экспериментальной и контрольной групп:

1. Сила тока в электрической цепи с омическим сопротивлением R и коэффициентом самоиндукции L удовлетворяет дифференциальному уравнению I. — + Ri = E , где E - электродвижущая сила. Найти зависимость силы

тока i(t) от времени, если E изменяется по синусоидальному закону: E = E0sin wt и i(0) = 0.

2. Написать и решить уравнение, описывающее изменение силы тока I в цепи, когда включено сопротивление R и катушка с коэффициентом самоиндукции L. В цепи имеется внешний источник ЭДС, которая меняется по периодическому закону: E = E0 cos wt. Начальное условие I

3. Электрическая цепь состоит из последовательно соединенных источника тока с ЭДС е() = Есоз(ю? + ф), индуктивности . и емкости С , причем

4. Электрическая цепь состоит из последовательно включенных источника постоянного тока, дающего напряжение V, сопротивления R, самоиндукции . и выключателя, который включается при t = 0 . Найти зависимость силы тока от времени (при t > 0).

5. Решить предыдущую задачу, заменив самоиндукцию . конденсатором емкости С . Конденсатор до замыкания цепи не заряжен.

dt

к

R

Рис. 2. Электрическая цепь

= 0.

Для оценки уровня сформированности профессионального мышления выделены компоненты, характеризующие степень его развития, а также усвоения знаний: целенаправленность процесса решения задачи (умение найти такой путь решения, который приведет к верному результату), решение комбинированным способом (способность на каждом этапе решения учитывать создающуюся ситуацию), выбор оптимального решения (умение найти наиболее оптимальный способ решения из нескольких вариантов), оригинальность (умение разносторонне рассмотреть предложенное задание), время решения (оперативность при нахождении ответа) (см. таблицу).

Уровни сформированности профессионального мыления по признакам результативности решения задач, % к числу опрошенных

Уровни сформиро- ванности профессио- нального мышления Целенаправ- ленность процесса решения Решение комбинированным способом Выбор оптималь- ного решения Оригиналь- ность Время решения

(0 н X а 2 X а а с и * Л о Ч (0 н X а 2 X а а с и * Л о с; и о с (0 н X а 2 X а а с и * Л о Ч (0 н X а 2 X а а с и * Л о с; и о с (0 т н е м и а а п и * Л о Ч а т н е м и р е с и * Л е л и о п а т н е м и а а п и * Л о Ч после эксперимента а т н е м и а а п с к э о Ч а т н е м и р е с с к э е л с о п

Начальный 5,5 8,9 3,7 1,5 9,6 1,2 9,9 1,6 31,3 23,8 13.9 11.9 3,5 6,9 4,8 9,6 8,4 9,1 7.1 5.2

0,9 2,9 6,8 4,7 44,1 50,1 58,8 0,7 7,7 9,8

Средний 8,1 28,8 57,7 8,8 51,9 35,4 55,7 1,1 7,4 0,1

3,6 3,4 3,6 5,4 24,6 36,0 7,7 4,5 3,9 3,1

23,0 9,7 21,1 9,6 24,3 42,7 17,4 9,3 23,5 4,7

Примечание. Результаты экспериментальной группы выделены жирным шрифтом.

Из таблицы видно, что при примерно одинаковых результатах в контрольных и экспериментальных группах до начала экспериментального обучения, после его окончания экспериментальные группы продемонстрировали более высокие результаты уровня профессионального мышления. Экспериментальные данные, статистически обработанные с помощью критерия Пирсона %2, говорят о том, что достоверные различия в уровнях профессионального мышления в контрольной и экспериментальной группах являются значимыми (на уровне 95%), что свидетельствует о положительном эффекте применения методики формирования профессионального мышления студентов технического вуза.

В процессе исследования в соответствии с его целью и задачами получены следующие основные результаты:

1) разработанная дидактическая модель формирования профессионального мышления бакалавров технических университетов и методика обучения математике обеспечивают повышение уровня мотивации к профессиональному обучению;

2) разработанный учебно-методический комплекс с профессиональноориентированным содержанием способствует формированию у студентов основ профессионального мышления; методические рекомендации по его использованию на лекционных и практических занятиях способствуют и усилению профессиональной направленности обучения математике и интеграции спецдисциплин и математики.

Литература

1. Васильева Л.Н. Аспекты использования профессионально ориентированных задач в математической подготовке бакалавров технических факультетов по направлению 210300 - Радиотехника // Математика. Образование: материалы XVII Междунар. конф. двуязычное (билингваль-ное) обучение в системе общего и высшего профессионального образования: материалы I Междунар. симпозиума. Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2009. С. 169.

2. Гальперин П.Я. Психология как объективная наука / под ред. А.И. Подольского; вступ. ст. А.И. Подольского. М.: Изд-во МПСИ; Воронеж: МОДЭК, 2003. 480 с.

3. Гоигорьева Н.В., Васильева Л.Н. Синергетический подход в преподавании теории вероятностей и математической статистики на специальности «Радиотехника» // Математика. Экономика. Образование: материалы XVI Междунар. конф. Ростов-на/Д., 2008. С. 229-230.

4. Зальцман А.М. Развитие основ технического мышления в общеобразовательной школе // Школа и производство. 1988. № 11. С. 3-6.

5. Мухина М.В. Развитие технического мышления у будущего учителя технологии и предпринимательства средствами системы познавательных заданий: дис. ... канд. пед. наук. Н. Новгород, 2003.

6. Осташков В.Н. Практикум по решению математических задач инженерными методами: учеб. пособие. Тюмень: ТюмГНГУ, 2010. 204 с.

7. Планида С.И. Дидактические условия формирования технического мышления студентов ССУЗа при изучении общеобразовательных дисциплин // Вестник Адыгейского государственного университета. 2009. № 1. С. 104-107.

ВАСИЛЬЕВА ЛИДИЯ НИКОЛАЕВНА - старший преподаватель кафедры телекоммуникационных систем и технологий, Чувашский государственный университет, Россия, Чебоксары (OLN2402@mail.ru).

VASILEVA LIDIYA NIKOLAEVNA - senior teacher of Telecommunication Systems and Technologies Chair, Chuvash State University, Russia, Cheboksary._________________

УДК 378.02-021.412

А.В. ГОРНОСТАЕВА, Л.Г. ЕФРЕМОВ ФОРМИРОВАНИЕ И ПРОВЕРКА КОМПЕТЕНЦИЙ ОБУЧАЮЩИХСЯ

Ключевые слова: формирование образовательной технологии, качество подготовки студентов, проверка компетенции, модели подготовки обучающихся, высшая школа. Рассмотрена проблема формирования новой образовательной технологии, а также средства для определения качества освоения студентами учебного материала. Предлагается оценивать результаты обучения интегральным применением традиционных и инновационных методов и средств оценки учебных достижений. Приведены некоторые новые методы для определения уровня формирования компетенций студента: стандартизированный тест; модульно-рейтинговая система; портфолио.

A.V. GORNOSTAEVA, L.G. EFREMOV THE SHAPING AND EVALUATION OF COMPETENCY TRAINING

Key words: development of educational technology, quality of students training, competence control, students training model, higher school.

The article deals with the problem of new educational technology, as well as the means of evaluating the quality of students’ learning experience. The article suggests the assessment of academic performance results through the integral use of both traditional and innovative methods. Some new methods of student competence development evaluation are given in the article, such as standardized tests, rating systems and cumulative files.

Цель высшего профессионального образования (ВПО) - подготовка компетентных специалистов, востребованных на рынке высокотехнологичного и наукоёмкого труда в условиях быстро меняющихся технологий и постоянно растущего объёма актуальных технических и научных знаний.

Современный этап развития системы ВПО связан с переходом на новую образовательную модель подготовки специалистов, основанную на компетенциях, которыми должен обладать выпускник вуза, чтобы успешно вести профессиональную и социальную деятельность в условиях динамичного социально-экономического развития современного общества.