Дидактические аспекты междисциплинарной интеграции в техническом вузе

В знаниевом подходе междисциплинарные связи являются признанным фактором повышения качества знаний. В соответствии со знаниевым подходом под междисциплинарной связью, по сути, понимается «согласованное изучение понятий, методов и теорий из различных дисциплин». Однако в компетентностном подходе цель обучения многим учебным дисциплинам расширяется и состоит в формировании знаний вместе со способностью и готовностью применять эти знания в профессиональной деятельности. Формирование способности и готовности применять знания в профессиональной деятельности сталкивается с основным противоречием профессионального образования: готовность к профессиональной деятельности формируется в рамках совершенно иной, учебно-познавательной деятельности. И потому для формирования профессиональной компетентности студентов необходимы специальные дидактические условия, к числу которых ряд исследователей относят междисциплинарную интеграцию.

В данной работе рассматриваются некоторые дидактические аспекты проблемы формирования профессиональной компетентности студентов технических (инженерных) вузов на основе междисциплинарной интеграции [Данилюк, 2000; Шемет, 2010], при этом авторы рассматривают междисциплинарные связи математики в образовательном процессе технического вуза.

Во-первых, необходимо уточнить с позиций компетентностного подхода адекватное определение междисциплинарной интеграции и междисциплинарным связям в обучении [Носков, Шершнева, 2008]. Найти такое определение позволяет переход к профессиональному образованию, которое направлено на формирование знаний вместе с готовностью применять их в будущей работе.

Анализ задач профессиональной деятельности инженера показывает, что спектр этих задач достаточно широк. В частности, ситуации применения знаний по математике в связи с этим настолько многообразны, что их исчерпывающее описание вряд ли возможно, тем не менее выпускник инженерного вуза должен быть к ним подготовлен. Студентам следует дать первичный опыт применения знаний в ситуациях, аналогичных тем, которые возникают при решении задач профессиональной деятельности выпускника инженерного вуза.

Дидактическая суть этих ситуаций состоит в том, чтобы применять математические знания в новых условиях, за пределами предметного поля математики, а значит, необходимо подготовить студентов к этому, сформировав в обучении математике первичный опыт применения получаемых знаний за пределами предметного поля математики.

Ситуации применения математических знаний возникают в обучении математике при рассмотрении математических задач прикладного характера – их формулировка выходит за рамки предметного поля математики, а решение – по приме- няемым математическим методам и используемым при этом математическим знаниям – лежит в предметном поле математики. Среди задач прикладного характера особую важность имеют задачи, прикладная направленность которых соответствует будущей профессиональной деятельности студента, то есть профессионально направленные задачи по математике, играющие большую роль в квазипрофес-сиональной деятельности, которая моделирует контекст будущей профессиональной деятельности.

По нашему мнению, значительную роль в формировании математической компетентности могут и должны играть прикладные математические задачи междисциплинарного характера, в которых применение знаний по математике осуществляются в ситуациях, связанных с другими дисциплинами.

Таким образом, студент может учиться применять знания в профессиональной деятельности, получая опыт применения знаний не только в квазипрофессиональ-ной деятельности, но и в ситуациях применения знаний по дисциплине за пределами ее предметного поля, в новых условиях предметного поля другой дисциплины.

Необходимость в компетентностном подходе формировать способность студентов применять знания по математике в профессиональной деятельности позволяет адекватно определить междисциплинарные связи и междисциплинарную интеграцию.

На основании изложенного, мы считаем, что в компетентностном подходе под междисциплинарной связью целесообразно понимать применение знаний по одной дисциплине в предметном поле другой. Исходя из этого, мы определяем междисциплинарную интеграцию как целенаправленное создание условий для использования междисциплинарных связей.

Как показало проведенное исследование, применительно к обучению математике формулировка «применение, использование знаний по дисциплине в предметном поле другой дисциплины», непосредственно связанная с формированием математической компетентности, означает следующие ситуации:

– если в обучении математике при решении некоторой математической задачи применяются знания по другой дисциплине, будем называть их междисциплинарной связью типа I, например конкретные знания по физике, формула, правило, свойство применяются при решении математической задачи;

– если в обучении математике в рамках ее предметного поля создается «локальное предметное поле другой дисциплины» и в нем применяются знания по математике, будем называть их междисциплинарной связью типа II, например, в обучении математике рассматривается задача с «физическим» содержанием, из предметного поля физики, которая решается на основе применения математических знаний.

Подобные ситуации возникают и при изучении других дисциплин. Междисциплинарные связи типа I реализуются в один «шаг», который состоит в непосредственном применении в обучении дисциплине знаний по другой, «внешней» по отношению к ней, при этом локальное предметное поле «другой» дисциплины не создается.

Связи типа II реализуются в два шага: на первом создается локальное предметное поле другой, «внешней» дисциплины, а уже на втором шаге в этом поле применяются знания по исходной дисциплине. Так, при формулировке на занятии по математике задачи с физическим содержанием в предметном поле математики создается локальное предметное поле физики, в рамках которого применяются математические знания.

Локальное предметное поле другой дисциплины обладает цельностью, которая характеризуется тем, что студенты осознают, что оно порождается этой дисциплиной, в достаточной степени знакомы с ней, считают ее значимой и обладают по ней необходимыми знаниями.

Приведем примеры междисциплинарных связей как типа I, так и типа II. По нашему мнению, одна и та же, по сути, задача, может порождать междисциплинарные связи двух видов.

Задача 1. Даны точки A и B , лежащие по одну сторону от прямой P, и точка C , лежащая на прямой P . Найти точку C так, чтобы сумма длин отрезков | AC | + | CB | была наименьшей.

В такой постановке задача является математической по характеру постановки и находится в предметном поле математики. Если при этом не указывается, какими методами следует решать эту задачу, то можно использовать любые способы решения, в том числе прикладного характера.

Например, используя «готовые» знания по физике о том, что свет проходит из точки А в точку В , отражаясь от прямой Р , за наименьшее время, получим, что в однородной среде, где его скорость постоянна, путь кратчайший. Световой путь удовлетворяет другому физическому закону: угол падения равен углу отражения, который и определяет искомую точку С .

При таком решении задачи в предметном поле математики применяются знания по физике, а локальное предметное поле этой дисциплины фактически не создается, поскольку применение знаний в определенной мере имеет формальный характер: «кратчайший путь – это путь света, а значит, угол падения равен углу отражения». В этой ситуации реализуется междисциплинарная связь I типа.

Рассмотрим теперь иную постановку задачи.

Задача 2. Известно, что свет движется по кратчайшему пути. Вывести отсюда закон отражения светового луча – найти путь света, выходящего из данной точки A , который отражается от данной прямой P в некоторой точке C и приходит в данную точку B .

Такая постановка задачи, имея физический характер и моделируя физический контекст, создает в рамках предметного поля математики локальное предметное поле физики, определяемое физическим содержанием задачи. Далее в этом локальном поле применяются математические знания, с помощью которых определяется положение точки C , при котором сумма длин отрезков | AC | + | CB | имеет наименьшее значение – математическое решение этой задачи хорошо известно. Как видно, при решении этой задачи в обучении математике реализуются междисциплинарные связи типа II, именно они играют наибольшую роль в формировании профессиональной компетентности.

Возвращаясь к сформулированному выше знаниевому определению междисциплинарных связей, отметим, что «согласованное изучение понятий, методов и теорий из различных дисциплин» означает, по сути, междисциплинарное использование знаний. И потому компетентностное понимание междисциплинарной связи как применения знаний по одной дисциплине в предметном поле другой дисциплины не отрицает, а уточняет и развивает традиционное, знаниевое понимание этих связей.

Тем самым сохраняется общепризнанный дидактический потенциал междисциплинарных связей с учетом рассмотренных типов этих связей, который можно использовать для формирования математической компетентности – интегрированной составляющей профессиональной компетентности.

Таким образом, мы приходим к выводу о том, что дидактический потенциал междисциплинарных связей и междисциплинарной интеграции открывает дополнительные пути обновления содержания, форм, методов и средств обучения математике, направленного на формирование профессиональной компетентности студентов технических вузов.