Формирование потребности в математическом знании у студентов технического вуза
На правах рукописи
БЕЛЕНОВ Николай Валерьевич
ФОРМИРОВАНИЕ ПОТРЕБНОСТИ
В МАТЕМАТИЧЕСКОМ ЗНАНИИ У СТУДЕНТОВ
ТЕХНИЧЕСКОГО ВУЗА
Специальность 13. 00. 08 – теория и методика
профессионального образования
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание учёной степени
кандидата педагогических наук
Самара 2008
Работа выполнена на кафедре психологии Самарского государственного педагогического университета.
Научный руководитель: доктор педагогических наук,
профессор
Бусыгина Алла Львовна
Официальные оппоненты: доктор технических наук,
профессор
Михелькевич Валентин Николаевич
кандидат педагогических наук
Пустобаева Ольга Николаевна
Ведущая организация: Оренбургский государственный
педагогический университет
Защита состоится 26 июня 2008 года в 12.00 на заседании диссертационного совета Д. 212. 216. 02 по присуждению учёной степени кандидата педагогических наук по специальности 13.00.08 – теория и методика профессионального образования при Самарском государственном педагогическом университете по адресу: 443090, г.Самара, ул. Блюхера, 23.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Самарского государственного педагогического университета по адресу: 443099, г.Самара, ул. М. Горького, 65/67.
Автореферат разослан 26 мая 2008 года.
Учёный секретарь
диссертационного совета,
кандидат педагогических наук, доцент С. В. Левина
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность исследования. Проблемы, перед которыми стоит современное общество, не обошли стороной и систему образования. Для того чтобы успешно решать их и уметь адекватно отвечать на вызовы современности, обществу необходима подготовка высокообразованных людей и высококвалифицированных специалистов.
В настоящее время в теории и практике высшего технического образования чётко обозначилась необходимость получения глубоких фундаментальных математических знаний студентами инженерных вузов.
Роль математики в подготовке специалиста-инженера многогранна и состоит в создании у студентов целостной системы взглядов на природу науки и её взаимосвязь с другими общепрофессиональными и специальными дисциплинами. Формирование системы фундаментальных математических знаний обеспечивает возможность эффективно применять их в соответствии с требованиями, предъявляемыми современным обществом к инженерной профессии.
В педагогической науке сложились определённые теоретические предпосылки решения проблемы совершенствования математического образования в технических вузах. Определены структура и содержание математического знания (А.Г. Барабашев, Н. Бурбаки, В.А. Еровенко-Риттер, И.Т. Карсавин, Д.Д. Мордухай-Болтовский, Г.И. Рузавин, В. Тихомиров и др.); освещены вопросы математической подготовки будущих инженеров в сложившихся социально-экономических условиях (О. Боев, Б.В. Гнеденко, О. Имас, И.К. Корнилов, М. Носков, Е. Плотникова, В. Шершнёва и др.); обоснована необходимость и важность фундаментального математического образования (В.Г. Кинелев, В.Н. Лозовский, В.Н. Михелькевич, О. Полещук, В. Сергиевский, А.В. Суханов, В.Е. Шукшунов и др.). Отмечая несомненную ценность выполненных научных разработок, следует признать, что при обсуждении концепции математической подготовки в техническом вузе недостаточно полно исследован вопрос формирования математического знания, с учётом личностных особенностей и познавательных потребностей студентов. Данное обстоятельство определило тему нашего исследования: «Формирование потребности в математическом знании у студентов технического вуза».
В настоящее время в теории и практике высшего технического образования сложилось противоречие между необходимостью получения глубоких фундаментальных математических знаний и недостаточно мотивированным отношением студентов к вузовскому курсу математики.
Данное противоречие определило проблему нашего исследования:
как и при каких психолого-педагогических условиях возможно изменить отношение студентов к математическому знанию и тем самым повысить мотивацию к получению качественного математического образования.
Цель исследования: разработать и обосновать технологию формирования осознанной потребности в математическом знании у студентов технического вуза.
Объект исследования: процесс обучения высшей математике будущих инженеров.
Предмет исследования: формирование потребности в математическом знании у студентов технического вуза.
Гипотеза.
Повышение уровня математических знаний у студентов технических вузов будет возможно, если:
- в процессе обучения математике будет осуществлён личностно-ориентированный подход, учитывающий индивидуальные особенности и способности каждого студента;
- обеспечить разноуровневое дифференцированное математическое образование, способствующее повышению интереса (мотивации) к изучению этой дисциплины;
- будет раскрыта связь математики со специальными инженерными дис-циплинами;
- будут созданы условия для профессионально-направленного обучения математике;
- будет обосновано значение математических знаний для будущей профессиональной деятельности студентов.
Цель и гипотеза исследования обусловили постановку следующих задач исследования:
1. Уточнить сущность и содержание понятия математического знания на современном этапе развития теории и практики образования.
2. Определить место и значение математики в инженерном образовании как одной из основных фундаментальных дисциплин.
3. Осуществить анализ современной теории формирования потребностей в сфере образования.
4. Выявить и обосновать необходимые педагогические условия, способствующие формированию потребности в математическом знании у студентов технического вуза.
5. Разработать технологию формирования потребности в математическом знании у студентов технического вуза.
6. Провести экспериментальную проверку эффективности разработанной технологии в учебном процессе технического вуза.
Для решения поставленных задач и проверки гипотезы использовались следующие методы исследования:
- теоретические: анализ философской, психолого-педагогической и учебно-методической литературы, учебно-программной и нормативной документации высшей школы по теме исследования;
- эмпирические: наблюдение, анкетирование, тестирование, педагогический эксперимент;
- методы математической статистики.
Теоретико-методологической основой исследования явились: теория формирования личности в процессе различных видов деятельности (К.С. Абульханова-Славская, В.Г. Асеев, Б.С. Гершунский, В.В. Давыдов, В.П. Зинченко, Ю.Н. Кулюткин, А.Н. Леонтьев, Д.В. Эльконин), психологическая теория формирования потребностей, интересов, мотивов в образовательной деятельности (А.Г. Бусыгин, А.В. Вербицкий, Е.П. Ильин, Д.А. Кикнадзе, А.К. Маркова, А.А. Маслоу, Т.А. Матис, А.Б Орлов, А.К. Петровский, Н.Ф. Талызина, Г.А. Фортунатов, Х. Хекхаузен), концепция личностно-ориентированного педагогического процесса (Э.К. Брейтигам, Э.Ф. Зеер, И.Э. Унт, Т.И. Шахматова), исследования по истории математики (А.Г. Барабашев, Э.Т. Белл, Р. Биркгоф, В.Г. Болтянский, Н. Бурбаки, Ю.О. Вигнер, В. Еровенко-Риттер, М. Клейн, Р. Курант, Д.Д. Мордухай-Болтовский, В.Я. Перминов, А.Ж. Пуанкаре, Г. Робинс, Г.И. Рузавин, Г.И. Саранцев), работы по основам проектирования (И.В. Сейферт, Г.К. Селевко, Н.О. Яковлева), инновационные подходы к формированию концепции фундаментального математического образования в технических вузах (А.Л. Бусыгина, О. Боев, Б.В. Гнеденко, О. Имас, В. Г. Кинелёв, И.К. Корнилов, В.Е. Лозовский, В.Н. Михелькевич, С.П. Новиков, М. Носков, Е.Г. Плотникова, О. Полещук, В. Сергиевский, А.В. Суханов, О.С. Тамер, В.О. Тихомиров, И.Ф. Шарыгин, В. Шершнёва, В.Е. Шукшунов, И.С. Якиманская).
Этапы исследования:
На первом этапе (2004-2005 гг.) изучалась и анализировалась философская, психолого-педагогическая и научно-методическая литература по теме исследования. Рассматривались пути и возможности совершенствования процесса изучения математики в техническом вузе. Были определены тема, методология, цель, задачи, объект и предмет исследования; сформулирована рабочая гипотеза, проведён констатирующий эксперимент и разработана программа формирующего эксперимента.
На втором этапе (2005-2006 гг.) была разработана технология формирования осознанной потребности в математическом знании у студентов инженерных специальностей, выделены психолого-педагогические условия повышения мотивации студентов к овладению математическим знанием, проведён формирующий эксперимент, в ходе которого была апробирована технология, направленная на формирование потребности в математическом знании.
На третьем этапе (2006-2007 гг.) осуществлена обработка и обобщение полученных данных, подведены итоги исследования, сформулированы выводы, оформлены материалы диссертационного исследования.
Научная новизна исследования заключается в том, что:
- теоретически обоснованы концептуальные положения совершенствования математического образования в технических вузах;
- доказана необходимость формирования осознанной потребности в фундаментальном математическом знании у студентов инженерных специальностей;
- определён комплекс психолого-педагогических условий, способствующих реализации системы личностно-ориентированного, дифференцированного, разноуровневого, профессионально-направленного обучения высшей математике;
- разработана и апробирована в условиях учебного процесса технического вуза педагогическая технология, позволившая значительно повысить познавательные и профессиональные мотивы студентов к изучению курса высшей математики;
- в программу курса высшей математики внедрён дидактический материал, состоящий из профессионально-направленных задач, разработанных для информационно-технических и механико-технических специальностей;
- разработан авторский элективный курс «Основы математического знания», раскрывающий значение этой науки для будущей профессиональной деятельности и позволяющий студентам осознать системные связи между математическим знанием и специальными дисциплинами технического вуза.
Теоретическая значимость исследования состоит в том, что:
- расширены научные представления о значении математического знания в содержании профессиональной подготовки специалистов инженерного профиля;
- раскрыта и теоретически обоснована необходимость формирования потребности в фундаментальном математическом знании у студентов технического вуза;
- разработанные психолого-педагогические условия эффективного формирования потребности в математическом знании будущих инженеров могут служить теоретической базой для решения проблемы повышения качества математического образования.
Практическая значимость исследования состоит в том, что содержащиеся в нём положения, выводы, экспериментальные данные могут быть использованы в практике математического образования студентов технических вузов; в процессе реализации педагогической технологии формирования потребности в математическом знании применялись разработанные автором учебное пособие по осуществлению профессионально-направленного обучения математике и элективный курс, направленный на развитие интереса к математике, осознание студентами её роли в будущей профессиональной деятельности, повышение мотивации к овладению фундаментальным математическим знанием. Данный дидактический материал может быть использован в обучении высшей математике студентов информационно-технологических и механико-технологических специальностей.
На защиту выносятся:
1. Обоснование целесообразности формирования потребности в фундаментальном математическом образовании у студентов технических вузов. 2. Психолого-педагогические условия повышения мотивации студентов к изучению математики, заключающиеся:
- в осуществлении личностно-ориентированного подхода;
- во внедрении разноуровневого дифференцированного математического образования, учитывающего индивидуальные способности обучающихся;
- в придании вузовскому курсу математики большей профессионально- ориентированной направленности.
3. Содержание авторского элективного курса, направленного на изменение отношения студентов к математическому знанию, развитие интереса к математике, осознание её роли в будущей профессиональной деятельности.
Апробация результатов исследования осуществлена через публикации и участие в научных конференциях (международных, республиканских, региональных): «Актуальные проблемы формирования личности в процессе обучения» (Самара, 2004); «Инновации в системе непрерывного профессионального образования» (Н. Новгород, 2007); «Формирование профессиональной компетентности будущих педагогов в условиях модернизации образования» (Самара, 2007); «Образование в техническом вузе в 21 веке» (Набережные Челны, 2008), на заседаниях кафедры психологии СГПУ.
Внедрение результатов исследования осуществлялось в учебном процессе Самарского государственного технического университета.
Обоснованность и достоверность результатов исследования обеспечиваются научной методологией исследования, сочетанием методов теоретического и эмпирического исследований, репрезентативностью объёма выборки и статистической значимостью экспериментальных данных.
Структура диссертации. Диссертационное исследование состоит из введения, двух глав, заключения, списка литературы и приложения.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ
Во введении обосновывается актуальность темы, определяются цель, объект, предмет, формулируются гипотеза и задачи, раскрываются теоретико-методологические основы и методы исследования, указываются новизна, теоретическая и практическая значимость работы, содержатся сведения о достоверности, апробации и внедрении результатов исследования в практику, приводятся положения, выносимые на защиту, раскрывается структура диссертации.
В первой главе «Проблема фундаментального математического знания в теории и практике образования» с философских, педагогических и психологических позиций анализируются категория математического знания, роль и взаимодействие познавательных и профессиональных потребностей в математическом образовании инженера.
Рассмотрена эволюция понятия математического знания с древности до настоящего времени. Изучены различные классификации знаний по структуре, содержанию и видам деятельности, разработанные и систематизированные следующими авторами: А.Г. Барабашевым, Н. Бурбаки, Г.И. Рузавиным, Г.И. Саранцевым и другими. Несмотря на то, что подходы в определении и понимании научного и математического знаний у разных авторов различны, никем не оспаривается принцип универсальности математического знания, а также объективность процесса дальнейшей математизации наук.
Проблема фундаментализации высшего математического образования рассмотрена с различных позиций: В.Г. Кинелёвым, В.Н. Лозовским, С.П. Новиковым, О. Полещуком, Б.И. Пружининым, В. Сергиевским, А. Сухановым, В.Е. Шукшуновым и другими.
Данными авторами делается обоснованный, на наш взгляд, вывод о том, что важнейшим компонентом современной образовательной парадигмы является концепция фундаментализации, предполагающая более высокое качество обучения.
Требованиям к профессиональной подготовленности инженера, его профессионально-значимым качествам и способностям, сущности осуществляемой им деятельности посвящены работы Н.П. Бородина, М. Вражновой, А. Кочнева, Н.Н. Маливанова, Л. Рязаповой, В. Сергеева, И.Н. Языковой, Х. Ярошевской и других.
Ими разработаны системы профессиональных и личностных качеств инженера, модели его профессиональной деятельности.
Проблеме личностно-ориентированного подхода в обучении математике студентов технического вуза уделяется значительное внимание в работах Э.К. Брейтигама, И.В. Грошева, В. Еровенко-Риттер, С. Козловой, О.А. Леоновой, Л.В. Малышевой, С.М. Черкашиной и других.
Разработанные ими способы и приёмы организации учебного процесса были использованы нами в ходе формирующего эксперимента.
Вопросы профессиональной направленности преподавания математики в техническом вузе подробно изложены в работах О. Боева, М.Я. Виленского, Б.В. Гнеденко, Э.Ф. Зеера, О. Имаса, М. Носкова, П.И. Образцова, О.С. Тамер, А.И. Умана, В. Шершнёвой и других.
Интегрированию математических методов в профилирующие дисциплины посвящены научные работы Б.В. Гнеденко, И.П. Егоровой, О.С. Тамер и других.
Разработанные данными авторами подходы были использованы нами в процессе формирования потребности в математическом знании у студентов технического вуза.
Изучение психолого-педагогической литературы, отражающей основополагающие на сегодняшний день взгляды на теорию потребностей и проблему их формирования (А.Г. Бусыгин, А.В. Вербицкий, Е.П. Ильин, Д.А. Кикнадзе, А.К. Маркова, А.А. Маслоу, Т.А. Матис, А.Б. Орлов, А.К. Петровский, Н.Ф. Талызина, Г.А. Фортунатов, Х. Хекхаузен и др.), позволило определить и обосновать теоретические положения и подходы, послужившие основой для разработки технологии формирования потребности в математическом знании.
В результате анализа теоретических исследований по рассматриваемой проблеме, на основе современных дидактических концепций дана общая характеристика математического образования в техническом вузе, обоснована необходимость повышения мотивации студентов к овладению математическими знаниями, сформулированы следующие положения:
- фундаментальное университетское образование должно быть целостным, интегральным, связанным междисциплинарными связями, ориентированным на личность студента как активного субъекта, приобретающего знания. В основе фундаментализации лежат не узкоспециализированные, прагматические знания, а знания, способствующие интеллектуальному расцвету личности и её адаптации в современных условиях. Прикладная наука может существовать только как вспомогательная часть фундаментальной;
- математика является одной из основных фундаментальных дисциплин, изучаемых в технических вузах. Изучение математики стимулирует интеллектуальное развитие, обогащает мышление студентов, потребность в саморазвитии, самообразовании, совершенствовании творческих возможностей личности;
- изменение роли математики в современном мире, утверждение её в качестве одного из важнейших методов познания и решения задач практики должно найти отражение во всей системе образования. Математика в высших технических учебных заведениях должна выйти из состояния вспомогательного предмета, изучение которого необходимо лишь для понимания физики, механики, некоторых других специальных предметов. Не отрицая важности этого элемента образования, следует признать, что это только одна из сторон её практической ценности. Студенты должны изучать математические методы и потенциальные прикладные возможности как старых, так и новых ветвей математической науки и быть готовыми к их применению в своей будущей профессиональной деятельности;
- преподавание математики в технических вузах должно носить профессионально-направленный характер, что позволит наглядно показать прикладное значение математических методов для специальных инженерных дисциплин;
- в учебном процессе технического вуза необходимо внедрять междисциплинарные интегративные курсы, предполагающие профилирование математического знания в специальные инженерные дисциплины.
Во второй главе «Опытно-экспериментальная работа по разработке и апробации средств и методов формирования потребности в математическом знании у студентов технического вуза» была разработана и апробирована технология реализации данного процесса.
В нашем понимании, педагогическая технология – это конкретное научно-обоснованное, специальным образом организованное образование для достижения конкретной реально выполнимой цели обучения, воспитания и развития обучаемого.
Педагогическая технология занимается целевым проектированием формирования личности средствами оптимизации учебного процесса в соответствии с определёнными психолого-педагогическими условиями.
Под педагогическими условиями понимается система психолого-педагогических факторов, оказывающих влияние на образовательную деятельность учащихся.
При разработке технологии формирования потребности в математическом знании мы исходили из следующих педагогических принципов:
- целостности;
- единства специальной и прикладной подготовки;
- универсальности математического знания;
- научности;
- систематичности построения содержания;
- доступности;
- убедительности изложения;
- ответственности за формирование профессиональных и личностных качеств;
- приоритета общечеловеческих ценностей.
В ходе исследования нами были выявлены следующие педагогические условия формирования потребности в математическом знании у студентов:
Первое условие. Сопровождение процесса обучения математике системой педагогической диагностики.
Проводить диагностику целесообразно на всех этапах обучения в вузе. Особенности, присущие системе педагогической диагностики в вузе, обусловлены следующими факторами: спецификой учебного заведения, формами обучения, содержанием, организацией, средствами, условиями, функциями и задачами образовательного процесса в конкретном вузе.
По мнению И. Скопылатова и О. Ефремова (2001), в соответствии со спецификой вуза в системе педагогической диагностики следует выделить:
а) в группе структурных компонентов: цель; педагогический диагноз; методы; объекты; субъекты;
б) в группе функциональных компонентов: задачи; действия и операции; функции; виды.
Непосредственным результатом диагностики является достижение необходимых знаний об объектах диагностики. Опосредованным результатом являются достигнутые на основе непосредственных результатов уровни обученности, воспитанности, развития и психологической подготовленности учащихся.
Структурные компоненты системы педагогической диагностики, взаимодействуя между собой, образуют функциональные компоненты. Туда входят: задачи, действия и операции, функции и виды.
Цель педагогической диагностики конкретизируется в задачах – познавательных и преобразовательных. К первому типу задач относятся следующие: определение уровня обученности, воспитанности, развития, психологической подготовки обучающихся, результативности и эффективности образовательного процесса и его компонентов в вузе; определение на основе анализа и оценки выявленной информации целесообразных педагогических действий.
Ко второму типу относятся следующие: повышение эффективности образовательного процесса в вузе в результате осуществления педагогических воздействий на основе распознанной информации об участниках образовательного процесса.
Педагогическое тестирование – не самоцель и не формальное мероприятие. Это начало процессов накопления и систематизации статистических данных о достижениях каждого студента, дающих возможность прогнозировать и планировать учебную деятельность, выявлять её приоритетные направления и слабые места, осуществлять индивидуальный подход в обучении. В соответствии с результатами тестирования и полученными оценками проводится целенаправленная корректировка процесса обучения с учётом возможностей студента при составлении индивидуальных заданий на семестр.
Второе условие. Осуществление личностно-ориентированного подхода в обучении, предусматривающего не только получение определённых знаний, но и учёт потребностей, мотивов, интересов, способностей личности.
Согласно принципу единства обучения, воспитания и развития, воспитание как специфическая целенаправленная деятельность протекает в форме обучения, в результате чего и осуществляется социализация индивида, его профессиональная подготовка, развитие личности.
Воспитывать в процессе обучения математике – значит, планомерно и целенаправленно управлять всесторонним развитием личности обучаемого на занятиях, т.е. способствовать выработке у него определённых взглядов, убеждений, идеалов, формированию научного мировоззрения, а также интереса к предмету, новым знаниям, их более прочному и полному усвоению. Не менее важными представляются и такие аспекты деятельности преподавателя математики, как формирование у студентов умения пользоваться полученными знаниями, расширять их за счёт самостоятельного поиска; развивать мышление, память, внимание, творческое воображение.
Необходимо учитывать, что каждый обучаемый овладевает знаниями, исходя из личных потребностей, мотивов, устремлений, склонностей, интересов, в соответствии со своим индивидуальным опытом; самостоятельно конструирует знания, способы действия, прогнозирует ожидаемый результат, оценивает его, выбирает средства решения задач и т.п.
Потребности и мотивы деятельности учения как содержательные и динамические характеристики личности студента формируются в процессе обучения. Образовательный процесс в высшей школе предполагает прежде всего двухаспектное целеполагание:
- во-первых, общепрофессиональное развитие специалиста, развитие его общей профессиональной культуры, формирование профессиональной компетентности;
- во-вторых, личностное развитие, профессиональное самовоспитание индивидуально-личностных качеств.
По мнению С. Козловой, профессионализация предстаёт как непрерывная интеграция индивидуальных и социальных аспектов в личности человека и её профессиональной деятельности – целостный непрерывный процесс становления личности специалиста.
При реализации личностно-ориентированного подхода в обучении математике мы придерживались следующих принципов, сформулированных И.В. Грошевым:
1. Реализация системно-целевого подхода в личностно-ориентированной системе образования. Усвоение новых знаний и умений должно включать варьирование и свободный выбор параметров учебной деятельности, которые непосредственно влияют на развитие определённых личностных и профессионально значимых качеств.
2. Процесс учебной деятельности должен способствовать развитию личности. Потребности и мотивация побуждают личность к учебной деятельности, которая в свою очередь формирует потребность в её актуализации.
3. Определяющими для достижения эффективности и качества обучения являются внутренняя сущность и формы организуемой учебной деятельности.
4. Акцент в развитии личности студентов необходимо делать на их саморазвитии, включая целеполагание и планирование. Если они на практике почувствуют, что получаемые ими знания помогают им преодолевать профессиональные трудности, то начнут относиться к учебному процессу с подлинным интересом (условие творческого развития личности студента).
5. Обеспечение полноты и непрерывности в развитии личности. Традиционная модель обучения в вузе стала тормозом в развитии системы подготовки специалистов с высшим образованием. Педагогика высшей школы не может строиться как простая сумма полезных приёмов и действий, привнесённых из общеобразовательной школы. Необходима целостная концепция.
6. Осознание и принятие субъектом педагогического процесса в вузе иерархизированной системы ценностей в формировании и развитии специалиста с высшим образованием. Обеспечение единства процессов усвоения знаний и умений с развитием личности студентов. Личностное развитие многомерно, в профессиональном становлении интегрировано, реализуется в деятельности.
Третье условие. Реализация дифференцированного разноуровневого обучения математике, следствием которого должно явиться определение индивидуальной «образовательной траектории» каждого студента.
В процессе осуществления дифференцированного обучения создаются условия для включения каждого обучаемого в деятельность, соответствующую зоне его ближайшего развития. При этом, обучаясь по единой программе, студенты могут усваивать материал на различных уровнях, переходя от низкого уровня, простого воспроизведения знаний, к высшему, где требуются использование обобщённых системных знаний и умений, элементы творчества.
Четвёртое условие. Внедрение в учебный процесс профессионально-направленного обучения, ориентированного на интеграцию фундаментального математического и инженерного знаний.
Интеграция научного знания в инженерном образовании предполагает реализацию двух направлений: фундаментализацию специального знания и специализацию фундаментальных дисциплин.
Интеграцию научного знания в профессиональной подготовке инженера – исследователя, конструктора, технолога целесообразно осуществлять на основе системообразующей фундаментальной дисциплины.
Исходя из очевидной необходимости формирования целостного математического подхода к анализу объектов и процессов во всех областях научного знания, становления культуры математического мышления у специалистов любого профиля, вытекает необходимость создания некой системообразующей дисциплины, отвечающей этим требованиям. Такой системообразующей дисциплиной, на наш взгляд, должна стать математика.
Данное условие реализуется с помощью включения в содержание математических дисциплин соответствующего материала интегрированных междисциплинарных элективных курсов, а также организации целенаправленной самостоятельной деятельности студентов по получению математических знаний с помощью специально подобранных заданий, выполнения проектов, требующих соответствующей математической подготовленности.
При разработке содержания профессионально-направленного обучения математике нами использовались рекомендации О. Тамер, заключающиеся в том, что систему качеств математических знаний профессиональной направленности следует рассматривать как целостное свойство личности, характеризующееся единством её знаний, умений и навыков к творческому использованию при решении профессиональных задач в будущей деятельности, отражающейся в интеллектуальной, предметно-практической и мотивационной сферах личности.
Таким образом, можно констатировать, что система качеств математических знаний профессиональной направленности является стержневым компонентом в структуре готовности личности к профессиональной деятельности.
Педагогический аспект профессиональной направленности преподавания математики включает овладение такими умениями и навыками, как:
- умение абстрагировать, отвлекаться от второстепенных деталей, выделять существенное в любом вопросе;
- умение сопоставить результаты решения задач и, если задача имеет прикладной характер, уметь решать практические задачи, соответствующие конкретному условию;
- умение делать выводы о том, насколько решение подобных задач соответствует конкретной действительности, и, если соответствие недостаточное, устанавливать, что надо изменить в постановке задачи, чтобы добиться большего соответствия требованиям практики.
Перечисленные навыки и умения успешно вырабатываются через профессиональную направленность обучения математике.
Пятое условие. Обеспечение профильного подхода в математической подготовке студентов технического вуза.
Педагогическим подходом, позволяющим не только мотивировать изучение математики и на этой основе формировать прочные базовые знания, достаточные для профессиональной деятельности и продолжения образования, но и решать задачи, связанные с воспитанием и развитием личности студентов, может стать профильный подход. Суть этого подхода, подробно рассмотренного в работах Е.Г. Плотниковой, заключается в установлении содержательных и методологических связей математики с другими дисциплинами, использовании материала профилирующих дисциплин при её изучении. Профилирующими, как известно, являются ведущие учебные дисциплины в вузе или на факультете, на основе которых осуществляется подготовка будущих специалистов. Таким образом, профильный подход означает определённую стратегию и определённое видение как самого процесса обучения, так и его результата.
Профилирование базируется на общепедагогических принципах гуманизма, единства обучения, воспитания и развития; принципах единства фундаментальной и прикладной подготовки; универсальности математического знания; единства его теоретической и практической составляющих.
Шестое условие. Обучение математике в инженерном вузе целесообразно осуществлять на основе деятельностного подхода.
Формирование личностных свойств, в том числе потребностей, мотивов, интересов, возможно только в процессе специально организованной целенаправленной деятельности.
В такой деятельности формируется творческая личность, выступающая деятельностным субъектом, целостно реализующим и развивающим свои способности, сознательно формирующим и осуществляющим свои потребности и интересы, согласующим их с потребностями общества, обогащающим и преобразующим субъективный опыт как важнейший источник собственного развития. Выявленные педагогические условия позволили определить технологическую последовательность формирования осознанной потребности в математическом знании у студентов технических вузов, схема которой представлена на рисунке 1.
Рис. 1. Технологическая схема формирования осознанной потребности в математическом знании
Констатирующий этап опытно-экспериментальной работы проводился в 2004 – 2005 годах в Самарском государственном техническом университете, на факультете автоматизации и информационных технологий и нефте-технологическом факультете.
Анализ результатов констатирующего эксперимента выявил необходимость разработки целостной системы методов формирования у студентов потребности в математическом знании.
В ходе исследования было выяснено, что студенты недостаточно мотивированы к изучению курса математики, слабо осознают значимость математических знаний для их будущей профессии.
В процессе проведения констатирующего эксперимента был определён уровень математической подготовленности студентов первого курса (таблица 1). На основе результатов педагогической диагностики исходного уровня знаний по математике были сформированы контрольная и экспериментальная группы на указанных факультетах таким образом, чтобы соотношение количества студентов с высоким, средним и низким уровнем знаний было примерно одинаковым в каждой группе.
Таблица 1
Структура успеваемости студентов контрольных и экспериментальных групп
| Группы Уровни успеваемости | Контрольная НТФ | Экспериментальная НТФ | Контрольная ФАИТ | Экспериментальная ФАИТ |
| Высокий | 5 | 5 | 6 | 6 |
| Средний | 8 | 7 | 12 | 11 |
| Низкий | 12 | 13 | 7 | 8 |
Формирующий этап опытно-экспериментальной работы проводился в течение 2005 – 2006 гг.
В ходе его проведения были созданы педагогические условия, способствующие эффективному и обоснованному использованию средств и методов повышения мотивации к изучению курса математики у студентов; разработаны и апробированы в процессе преподавания высшей математики учебное пособие по реализации профессионально-направленного обучения, элективный курс «Основы математического знания», направленный на понимание значения математики в человеческой цивилизации, её связи со специальными техническими дисциплинами и роли в будущей профессиональной деятельности.
Разработка элективного курса осуществлялась на основе теоретического анализа историко-математической и психолого-педагогической литературы, исследования фактов, влияющих на эффективность учебного процесса, инженерной педагогики.
В процессе осуществления такой подготовки мы выделили четыре этапа – подготовительный, основной, этап реализации и заключительный, каждый из которых предназначался для формирования интереса к различным сторонам математического знания: философской, исторической, инженерно-прикладной и футуристической.
На формирующем этапе эксперимента:
- определялись дидактические цели обучения;
- апробировались выявленные в ходе исследования педагогические условия, необходимые для формирования у студентов потребности в математическом знании;
- отбирались и экспериментально проверялись методы и средства достижения поставленной цели – формирования потребности в математическом знании;
- осуществлялся анализ экспериментальной работы.
На протяжении обучения высшей математике на 1-2 курсах, в целях повышения мотивации к овладению математическими знаниями в рамках профессионально-направленного подхода, студентам предлагались задания, имеющие профессионально-ориентированную направленность.
В ходе решения таких заданий студенты получали информацию о том, в каких областях специальных инженерных дисциплин используются знания изучаемых разделов математики, тем самым раскрывалось прикладное значение этой науки, что, несомненно, способствовало повышению мотивации к овладению математикой.
Профилирование преподавания математики обеспечивалось интеграцией с программами специальных дисциплин, раскрытием межпредметных связей как с дисциплинами фундаментального блока, так и инженерного. Были разработаны методические рекомендации по углубленному изучению отдельных разделов высшей математики в ходе преподавания ряда специальных профилирующих дисциплин.
Чтобы осуществить личностно-ориентированный подход в обучении математике, было проведено изучение образовательных приоритетов студентов технического вуза в экспериментальных группах с помощью кластерного анализа.
В качестве кластеров нами были выбраны три группы студентов, различающиеся между собой уровнем успеваемости: успевающие на отлично (1 кластер), хорошо (2 кластер) и удовлетворительно (3 кластер).
Каждый из выбранных кластеров был проанализирован с помощью различных методик (Приложения 1 – 6) по следующим направлениям: мотивация к учению, к получению образования, к овладению профессией, к получению диплома, уровень самооценки учащихся. Результаты анализа представлены в таблице 2.
Таблица 2
Кластерный анализ мотивационных свойств личности студентов
| Кластеры | Средний балл мотивация | Средний балл самооценка | Средний балл проф. деят-сть | Средний балл получ.диплома | Средний балл получ.образ. |
| 1. Отлично | 14 | 12,5 | 12,75 | 8,75 | 18 |
| 2. Хорошо | 12,75 | 11,5 | 14 | 10,75 | 12,5 |
| 3. Удовлетворительно | 8,75 | 14,5 | 11 | 15,75 | 11 |
Очевидно, что для студентов первого кластера приоритетной является потребность в получении образования, потребность в овладении профессиональными навыками находится у них на втором месте. Мотивация к учению является наивысшей из трёх рассматриваемых кластеров, в то же время как самооценку этой группы можно охарактеризовать как заниженную.
Предпочтения студентов второго кластера распределились достаточно равномерно, с небольшим преобладанием мотивации к получению профессии над остальными. Мотивация к учению в данной группе ниже, чем у студентов первого кластера, самооценка также занижена.
Для студентов третьего кластера характерен низкий уровень мотивации к учению при высокой самооценке, приоритетной целью учения для них является получение диплома. Наглядно результаты кластерного анализа представлены на рисунке 2.
Кластерный анализ данных анкетирования позволил более обоснованно осуществить подбор математических заданий для студентов этих групп таким образом, чтобы они полностью удовлетворяли образовательные потребности студентов, отвечая при этом их индивидуальным математическим способностям.
Рис. 2. Количественные показатели измерения уровня мотивации студентов
На основе данных констатирующего эксперимента в составе экспериментальных групп обоих факультетов было выделено по три субгруппы с высоким, средним и низким уровнями математической подготовленности.
Для первой субгруппы студентов (с высоким уровнем математических знаний) были подобраны и систематизированы математические задания наивысшего уровня сложности, требующие фундаментальной математической подготовленности и творческого математического мышления.
Для второй субгруппы студентов (со средним уровнем математической подготовленности) задания подбирались среднего уровня сложности, достаточного для решения прикладных технических задач.
Третьей субгруппе студентов (с низким уровнем математических знаний) были предложены задания, при решении которых требовалось владение базовыми математическими знаниями на репродуктивном уровне.
Такая организация обучения позволила осуществить дифференцированный подход и реализовать разноуровневую математическую подготовку, в процессе которой, на протяжении всего периода обучения, поддерживался достаточно высокий интерес к математике у студентов различной степени подготовленности.
В контрольных группах преподавание высшей математики осуществлялось без учёта уровня исходной подготовленности студентов. На практических занятиях учащимся предлагались задания одинаковой сложности.
В результате реализации разработанной технологии формирования потребности в математическом знании в обучении высшей математике в экспериментальных группах произошли следующие количественные и качественные изменения (увеличение численности субгрупп с высоким и средним уровнем математической подготовленности), подтверждающие эффективность применения данного метода, представленные на рисунке 3.
Рис. 3. Динамика уровня математической подготовленности студентов экспериментальных групп
Ряд 1 – показатели качества успеваемости до эксперимента, ряд 2 – после
эксперимента.
(1 – 3) – субгруппы экспериментальной группы нефтетехнологического факультета (НТФ): 1 – высокий; 2 – средний; 3 – низкий; (5 – 7) – субгруппы экспериментальной группы факультета автоматизации и информационных технологий (ФАИТ): 5 – высокий; 6 – средний; 7 – низкий.
Структурные изменения, произошедшие в контрольных группах, представлены на рисунке 4.
Рис. 4. Динамика уровня математической подготовленности студентов контрольных групп
В экспериментальной группе НТФ количество студентов, обучающихся в субгруппе с высоким уровнем успеваемости возросло на 60% (р<0,01), количество учащихся в субгруппе со средним уровнем математической возросло на 28,5% (p<0,01). Количество студентов в третьей субгруппе с низким уровнем математических знаний уменьшилось на 38,5% (p<0,01).
За то же время в контрольной группе НТФ количество студентов, успевающих на отлично осталось без изменений, успевающих на хорошо уменьшилось на 12,5% (p<0,05), количество учащихся на удовлетворительно возросло на 8,3% (p<0,05).
В экспериментальной группе на факультете автоматики и информационных технологий первая субгруппа с высоким уровнем математических знаний увеличилась на 66% (p<0,01) за счёт улучшивших свои показатели учащихся второй субгруппы, количество успевающих на хорошо пополнилось за счёт студентов третьей субгруппы, вследствие чего её величина осталась неизменной, число учащихся третьей субгруппы сократилось на 50% (p<0,01).
За тот же период в контрольной группе количество успевающих на отлично осталось без изменений, количество студентов, успевающих на хорошо, возросло на 8,3% (p>0,05), успевающих на удовлетворительно, стало меньше на 14,3% (p<0,05).
Применение разработанной технологии в учебном процессе привело к изменению уровня внутренней мотивации студентов экспериментальных групп.
В экспериментальной группе НТФ количество студентов с преобладающей внутренней мотивацией к получению математического знания возросло на 22,5% (p<0,05), в контрольной группе – на 2,5% (p>0,05) (рисунок 5).
Рис. 5. Изменение уровня образовательной мотивации к изучению математики у студентов нефтетехнологического факультета
Ряд 1 – уровень мотивации до эксперимента, ряд 2 – после эксперимента.
На первой позиции – изменение уровня внутренней мотивации студентов экспериментальной группы; на третьей позиции – студентов контрольной группы.
Рис. 6. Изменение уровня образовательной мотивации к изучению математики у студентов факультета автоматизации и информационных технологий
На факультете автоматизации и информационных технологий внутренняя мотивация к изучению высшей математики за время проведения эксперимента у студентов экспериментальной группы возросла на 21,5% (p<0,05), у студентов контрольной группы – на 1,7% (p>0,05) (рисунок 6).
Достоверные изменения уровня внутренней мотивации в обеих экспериментальных группах свидетельствуют об эффективности апробируемой технологии.
Измерения профессиональной мотивации, проведённые после эксперимента, показали, что её уровень на нефтетехнологическом факультете в экспериментальной группе возрос на 28,5% (p<0,05), в то время как в контрольной группе за тот же период – на 1,3% (p>0,05) (рисунок 7).
Ряд 1 – уровень профессиональной мотивации студентов до эксперимента,
ряд 2 – после эксперимента; позиция 1 – показатели экспериментальной группы, позиция 3 – показатели контрольной группы.
Рис. 7. Изменение уровня профессиональной мотивации у студентов НТФ
Уровень профессиональной мотивации у студентов экспериментальной группы факультета автоматизации и информационных технологий возрос на 27,7% (p<0,05), в то время как у студентов контрольной группы остался примерно на прежнем уровне (p>0,05). Данные по изменению уровня профессиональной мотивации студентов обеих групп представлены на рисунке 8.
Рис. 8. Изменение уровня профессиональной мотивации студентов экспериментальной (позиция 1) и контрольной (позиция 3) групп на ФАИТ
Ряд 1 – уровень профессиональной мотивации до эксперимента, ряд 2 – после эксперимента.
Достоверность полученных данных была определена с помощью вычисления критерия Стьюдента.
Для установления меры связи между внутренней мотивацией студентов, направленной на получение математических знаний, и их успе-ваемостью по высшей математике мы использовали вычисление ранговой корреляции (таблица 3).
Таблица 3
Взаимосвязь внутренней мотивации студентов к изучению математики с
уровнем успеваемости
| Контрольн. НТФ | Эксперим. НТФ | Контрольн. ФАИТ | Эксперим. ФАИТ |
| 0,499156 | 0,494223 | 0,512332 | 0,500545 |
В результате корреляционного анализа было установлено, что взаимосвязь между исследуемыми показателями практически не зависит от уровня математической подготовленности и находится на среднем уровне (r от 0,49 до 0,51).
ВЫВОДЫ
Проведённое исследование позволило сформулировать следующие выводы:
1. В результате теоретического изучения и анализа проблемы математического образования в техническом вузе определены основные тенденции и направления его совершенствования.
2. Обоснована целесообразность разработки технологии по формированию потребности в математическом знании у студентов инженерных специальностей.
3. Выявлены и обоснованы принципы, подходы и психолого-педагогические условия повышения мотивации студентов к получению качественного математического знания.
4. Разработана технология формирования потребности в математическом знании у студентов технического вуза, предусматривающая организацию обучения высшей математике на основе личностно-ориентированного, дифференцированного, деятельностного, профессионально-направленного и профилирующего подходов, способствующая значительному повышению мотивации к изучению математики.
5. Повышению интереса к математике у студентов способствовало введение в процесс обучения элективного курса, включающего в себя сведения по истории и философии математики, направленного на понимание роли математики в человеческой цивилизации, её связи со специальными техническими дисциплинами и значения в будущей профессиональной деятельности.
6. Проведённые исследования показали достаточно высокую эффективность разработанной технологии формирования потребности в математическом знании, выразившуюся в значительном улучшении успеваемости студентов экспериментальных групп, независимо от специфики факультета; статистически достоверном повышении уровня мотивации к изучению курса высшей математики.
Таким образом, можно констатировать, что выдвинутая гипотеза подтверждена, поставленные в исследовании цель и задачи достигнуты. Разработанную технологию можно рекомендовать к применению в образовательном процессе обучения высшей математике в техническом вузе.
Диссертационное исследование, естественно, не исчерпывает всей полноты рассмотренной проблемы. Перспектива дальнейшей работы нам видится:
- в более тесной интеграции математики со специальными дисциплинами;
- во введении в учебный процесс технических вузов системы междисциплинарных курсов, позволяющих студентам с первых лет обучения оценить значение фундаментальных знаний для их будущей инженерной профессии.
Список работ, опубликованных по теме диссертации.
1. Беленов Н.В. К вопросу о роли ценностей в формировании личности [Текст]/Н.В.Беленов // Инновации в современной системе образования: Материалы 5 научно-практической конференции. – Самара, 2004. – С. 34 – 38.
2. Беленов Н.В. К вопросу изучения мотивации студентов технического вуза к получению математических знаний [Текст] / Н.В. Беленов // Инновации в системе непрерывного профессионального образования: Материалы V111 Международной научно-методической конференции преподавателей вузов, учёных и специалистов (27, 28 марта 2007 г.). – Том 2. – Нижний Новгород, 2007. – С. 8 – 12.
3. Беленов Н.В. Проектная деятельность как средство повышения мотивации студентов к получению математических знаний [Текст]/Н.В.Беленов // Формирование профессиональной компетентности будущих педагогов в условиях модернизации образования: Материалы Международной научно-практической конференции СГПУ (19 – 20 апреля 2007 года). – Самара, 2007. – С. 307 – 312.
4. Беленов Н.В. Повышение мотивации студентов к овладению математическими знаниями: Методические рекомендации для преподавателей вузов. – Самара, 2006. – 60 с.
5. Беленов Н. В. Влияние личностных качеств студента на успешность освоения курса высшей математики [Текст]/ Н.В. Беленов // Вестник СГТУ. – №35. – Самара, 2005. – С. 204 – 207.
6. Беленов Н.В. Профессионально-направленное обучение математике в техническом вузе: Учебное пособие для студентов и преподавателей вузов/ Н.В. Беленов. – Самара: ООО «Офорт», 2008. – 90 с.
7. Беленов Н.В. К вопросу совершенствования математического образования в техническом вузе[Текст] / Н.В. Беленов // Образование в техническом вузе в ХХI веке: Международный межвузовский научно-методический сборник. – Нижнекамск, 2008. – С. 15 – 23.
