Особенности реализации практико-ориентированного подхода в профессиональной подготовке студентов в обучении математике

Введение. Образование, являясь одним из основных системообразующих институтов общества, подвержено влиянию внешних и внутренних факторов. В настоящее время происходит трансформация системы образования, в том числе высшей школы. Осуществляется интеграция сфер бизнеса, науки и образования, в связи с чем университеты привлекают работодателей в процесс разработки основных образовательных программ, учебных программ и оценки качества образования, отмечается рост практикоориентированной направленности обучения. Основной упор работодатели делают на формирование определенных профессионально значимых умений, навыков, трудовых действий. Последнее подтверждается созданием Общероссийского классификатора занятий, в котором название должности подбирается на основании трудовых функций и навыков [3]. Обучение студентов в вузах страны с усилением практико-ориентированной направленности стало осуществляться, в том числе и по адаптированным под наши реалии зарубежным моделям профессиональной подготовки, анализ которых выявил как преимущества, так и недостатки их реализации в региональных вузах [17].

Практико-ориентированный подход в обучении применяется в педагогике с первых этапов ее становления. Реализация этого подхода усиливалась в периоды социальноэкономических, научно-технологических и других изменений, требующих глубокого реформирования системы отечественного образования, например, в период индустриализации страны. Особенность нынешнего этапа реализации практико-ориентированного подхода состоит в необходимости интенсификации профессиональной подготовки студентов путем соединения образовательных и профессиональных задач в вузе на этапе освоения базовых дисциплин как ответа на новые вызовы общества и рынка труда.

Реформирование профессиональной подготовки студентов затрагивает все компоненты образовательной системы, в том числе и естественнонаучного образования, базирующегося на результатах наблюдений и экспериментальных исследований, интерпретация которых требует определенного уровня математической подготовки. Изучение математики играет системообразующую роль в образовании, влияя на преподавание других дисциплин, а не только естественнонаучного цикла. На законодательном уровне определены проблемы и провозглашены задачи развития математического образования в Российской Федерации [3]. В частности, выделены проблемы мотивационного характера, связанные с недооценкой значимости математического образования, а также содержательного характера в виду оторванности от жизни и нарушения преемственности между уровнями образования.

Как и на уровне среднего образования, успешность и эффективность обучения математическим дисциплинам в вузе зависит от желания студентов овладеть необходимым уровнем математических знаний, понимания ими области их практического применения. Практическая подготовка, имеющая место, в этом случае есть передача обучающимся информации, необходимой для последующего выполнения работ, связанных с будущей профессиональной деятельностью [7]. Данный вид подготовки нужно осуществлять не только в период предусмотренных образовательными программами различных видов практик, но и в процессе преподавания, в том числе и не профильных дисциплин.

Обзор литературы. Математика является языком науки, обеспечивая взаимосвязь различных наук, в том числе естественных. Внесение изменений в содержание математических дисциплин с целью применения ее методов в процессе изучения профильных предметов студентами естественнонаучных направлений (физика, химия, биология) невозможно без учета специфики этих наук и зависит от их содержания. В связи с этим был проведен анализ исследовательских работ, посвященных вопросам развития естественнонаучного образования и роли математики в освоении естественных наук.

Вопросам профессиональной подготовки специалистов естественнонаучных направлений посвящены исследования П.В. Станкевича, С.А. Паничева, В.П. Соломина и др. П.В. Станкевич предлагает модульный подход к построению системы естественнонаучного образования, а также интегративный – к конструированию и обновлению его содержания [16]. С.А. Паничевым разработана модель специалиста естественнонаучного профиля, предложено применение дедуктивного подхода к структурированию содержания образования [6].

Исследования И.А. Иванова по разработке модели, построенной на основе логики прикладной направленности для обучения математике для профилей естественнонаучного направления [2], Е.Н. Эрентраут по дидактическому обеспечению решения практико-ориентированных задач школьниками в обучении элементам математического анализа [19] и др. посвящены отбору содержания математики для профильной школы. Но вместе с тем недостаточно отражены вопросы, касающиеся условий реализации практико-ориентированного подхода средствами математического инструментария.

Цель исследования: разработать модель системы профессиональной подготовки студентов естественнонаучных направлений на основе практико-ориентированного подхода средствами математического инструментария. Теоретическая значимость: разработана система принципов профессиональной подготовки студентов-естественников средствами математического инструментария. Практическая значимость: возможность применения разработанных в ходе исследования методических, дидактических и диагностических материалов, в том числе компьютерной программы Mathgraph, в процессе профессиональной подготовки студентов естественнонаучных направлений. Новизна исследования: выявлены, теоретически обоснованы и реализованы педагогические условия эффективности системы профессиональной подготовки студентов-естественников.

Методы исследования. Профессиональнаяподготовкастудентов-естественников на основе практико-ориентированного подхода рассматривается как процесс освоения обобщенных трудовых функций и компетенций студентами, поэтому был проведен анализ федеральных государственных образовательных стандартов высшего образования (уровень бакалавриат) и соответствующих профессиональных стандартов. На основе анализа составляющих обобщенных трудовых функций, приведенных в соответствующих профессиональных стандартах [14; 15], были выделены функции профессиональной деятельности студентов естественнонаучных направлений (рис. 1).

К таким относятся:

• •    прогнозирование, математическое моделирование;

03.03.02 Физика

Трудовые действия

Проведение анализа результатов аналитического контроля качества нефти

Готовность организовывать эксперимент

Трудовые действия

Необходимые умения

Прогнозирование, математическое моделирование

Разработка моделей развития экологической обстановки

Готовность организовывать наблюдение, рассмотрение изучаемого объекта

04.03.01 Химия

Применять стандартные методы контроля качества производимой продукции

Расчеты по видам профессиональной деятельности

Совместно с учащимися решать поставленные через эксперимент задачи Необходимые знания:

Сбор, обработка, систематизация и анализ полученных экспериментальных данных

Методы проведения анализов. испытаний и других видов исследований

Перекодирование текстовой информации в графическую форму

Необходимые знания:

Необходимые умения

Производить статистический анализ полученных данных о состоянии изучаемого объекта

Представление о полезности знаний химии вне зависимости от избранной профессии или специальности

Методы экологического мониторинга

Представление о полезности знаний биологии вне зависимости от избранной профессии или специальности

Трудовые действия

готовность к применению моделирования для построения объектов и процессов, определения или предсказания их свойств

Необходимые умения

Совместно с обучающимися применять методы и приемы понимания математического текста, его анализа, структуризации, реорганизации. трансформации

Необходимые знания:

Представление о широком спектре приложений математики и знание доступных обучающимся математических элементов этих приложений

Трудовые действия Готовность организовывать исследования - эксперимент, обнаружение закономерностей

Необходимые умения Совместно с учащимися строить логические рассуждения (например, решение задачи) Совместно с учащимися школы создавать и использовать наглядные представления физических процессов

Необходимые знания: Представление о полезности знаний физики вне зависимости от избранной профессии или специальности

01.03.01 Математика

Рис. 1. Функции профессиональной деятельности студентов естественнонаучных направлений на основе анализа соответствующих профессиональных стандартов

• •    расчеты по видам профессиональной деятельности;

• •    сбор, обработка, систематизация и анализ полученных экспериментальных данных;

• •    перекодирование текстовой информации в графическую.

Рис. 2. Анализ ФГОС по направлениям подготовки с целью выявления общих методов

1Н9Н0ПК0Я ШЧШЭОНЧГЭТВЭГ

-ОНЧЕ-ВАЭЭЭПОйЦ^

я 1 У 8 й 5 в S о g		<1 |
в в S 5	CJ СУ К М g-g s& и ° и	У д ’g 5 ё 11
g-3		ё в К в о « Ин il^i СУ ^ о Он о в • § • »
Щ M в 6 о К к о S 1 1 0	Ой о о Я g s 5 g i§^ ^ £ g’g у 2 В « § Й у 2 о У Я о У 4 В « g’g g в § 5 в g 2 в в g В s g У у 8 в |£§ g и О у у ▼ § 1 в S 2 &в 5 в о

о	6
	о к	5	д m
5 в	ё СУ		и
8	К «		й§
•е	S К о	^	Е в g в
о В 5 m	5 3 S У СУ К	& S в в S	11 и в В'

« в g я 11 1 1 к о s g	j О В

Рис. 3. Модель профессиональной подготовки студентов естественнонаучных направлений на основе практикоориентированного подхода средствами математического инструментария

В соответствии с выделенными функциями происходит формирование профессионально значимых умений, развитие уровня освоения компетенций и освоение общих трудовых функций.

На основе сопряжения федеральных государственных образовательных стандартов [8–11] осуществлен отбор методов (математическое моделирование и задачный метод) и приемов практико-ориентированных образовательных технологий (рис. 2).

Результаты исследования. На основе проведенного выше анализа была разработана модель системы профессиональной подготовки студентов естественнонаучных направлений, состоящая из взаимосвязанных компонентов: мотивационно-целевого, содержательного, процессуально-деятельностного, результативно-оценочного (рис. 3).

Мотивационно-целевой компонент разработан с учетом требований ФГОС ВО к овладению студентами компетенциями, базирующимися на применении математических методов, а также потребностей рынка труда на подготовку выпускников вуза, способных к решению профессиональных задач. Мотивационно-целевой компонент включает цель: повышение уровня профессиональной подготовки студентов на основе практико-ориентированного подхода и их профессиональной направленности.

Теоретико-методологические основы практико-ориентированного подхода включают методологические подходы и принципы . К первым относятся: практикоориентированный, компетентностный и интегративный. Практико-ориентированный и компетентностный подходы опираются на системный и деятельностный подходы.

Система принципов профессиональной подготовки студентов естественнонаучных направлений средствами математического инструментария включает следующие принципы, распределенные по группам.

• 1.    Принципы практико-ориентированного обучения:

• •    Профессиональной направленности как комплекса мотивирующих факторов на подготовку к будущей профессии.

• •    Интегративности, определяющей единство образовательных и профессиональных задач подготовки студентов-естественников.

• •    Практической направленности на формирование профессионально значимых умений и компетенций в процессе подготовки студентов.

• 2.    Принципы отбора инструментария:

• •    Единства образовательной и профессиональной подготовки за счет сопряжения образовательных и профессиональных стандартов для выявления профессиональнозначимых умений и компетенций и последующего отбора математического инструментария.

• •    Соответствия инструментария обобщенным трудовым функциям для понимания важности овладения профессионально значимыми умениями и компетенциями в процессе обучения математическим дисциплинам.

• •    Направленности на развитие профессиональных компетенций, формируемых в практической деятельности.

• 3.    Принципы отбора содержания:

• •    Соответствия содержания образовательным целям, образовательным и профессиональным стандартам рассматриваемых направлений подготовки.

• •    Единства профессионально значимых умений и математических знаний для понимания студентами функциональности математического инструментария.

• •    Соответствия содержания профильных знаний возможностям применения математического инструментария в части самостоятельного конструирования студентами профильных учебных материалов.

Применение приведенных принципов регулируют основные этапы исследования профессиональной подготовки в соответствии с разработанной моделью для ее реализации.

В содержательный компонент включены цели, критерии отбора содержания естественнонаучного образования и математики в практико-ориентированном обучении студентов. Взаимосвязь целей, профессионально значимых умений и компетенций обеспечивает установление междисциплинарных связей инвариантной и вариативной частей содержания в процессе подготовки студентов-естественников. Установление междисциплинарных связей естественных наук и математики требует:

• •    корректировки основных профессиональных образовательных программ, учебных планов, рабочих программ дисциплин, содержания лекций, практических занятий по профильным дисциплинам естественнонаучного образования и математике;

• •    отбора видов профильного учебного материала на основе специфики естественнонаучного содержания;

• •    применения системы практико-ориентированных заданий.

Одной из основных задач данного исследования было использование приемов практико-ориентированных технологий без изменения структуры учебных планов, нормирования учебного времени, но дающее практический эффект в достижении целей обучения.

Процессуально-деятельностный компонент раскрывает функции профессиональной деятельности студентов-естественников, математические методы, выявленные ранее.

Реализация практико-ориентированного обучения в современной информационнонасыщенной среде невозможна без информационно-коммуникативных технологий, которые привлекались как инструмент поиска информации, инструмент обработки, преобразования и математического моделирования. С целью усиления учебноисследовательской составляющей естественнонаучного и математического образования в учебном процессе используют различные программные продукты [18]. Автор данного исследования был одним из разработчиков программного продукта для обучения студентов способам графического построения [12].

Результативно-оценочный компонент выявил значимость реализации теоретической модели своевременной диагностики. Результативно-оценочный компонент включает: диагностику уровня профессиональной направленности студентов по методике Т.Д. Дубовицкой [1], мониторинг математической подготовки студентов, выявление профессионально значимых умений на основе анализа продуктов деятельности студентов и диагностику уровня компетенций по результатам ГИА.

Реализация разработанной модели профессиональной подготовки студентов естественнонаучных направлений на основе практико-ориентированного подхода средствами математического инструментария, ее результативность зависят от выявленных в ходе экспериментального исследования организационно-педагогических условий:

• •    сопряжение образовательных и профессиональных стандартов естественнонаучных направлений;

• •    направленность учебного процесса на развитие профессиональной мотивации;

• •    установление междисциплинарных связей содержания естественнонаучного образования и математики. Связь осуществляется посредством математического инструментария;

• •    использование образовательной среды вуза;

• •    организация систематического взаимодействия преподавателей математики и профильных дисциплин.

Эксперимент по внедрению и проверке эффективности разработанной модели проводился в ФГБОУ ВО «Калмыцкий государственный университет им. Б.Б. Городовикова». В нем приняли участие студенты направлений подготовки «Физика», «Химия» и «Биология» (всего 262 студента). На протяжении эксперимента осуществлялась совместная работа с преподавателями профильных дисциплин по повышению уровня про- фессиональной мотивации студентов. Статистическая обработка данных с использованием критерия Крамера-Уэлча на уровне значимости α= 0,05 показала, что уровни математической подготовки в контрольных и экспериментальных группах на констатирующем этапе эксперимента сходятся (Н0) и различаются на контрольном этапе эксперимента (Н1). Анализ результатов защиты ВКР и сводных результатов успеваемости студентов естественнонаучных направлений подготовки по итогам освоения основных образовательных программ с применением критерия t Стьюдента на уровне значимости 0,05 показал более высокий уровень сформированности профессионально значимых умений экспериментальной группы студентов.

Вывод. Эффективность разработанной в исследовании модели подтверждена результатами экспериментальной работы на основе предложенного в исследовании диагностического инструментария, которая показала позитивную, статистически достоверную динамику уровня профессиональной направленности студентов математической подготовки, сформированности профессионально значимых умений и компетентности экспериментальной группы по сравнению с контрольной.