Структура профессионально-математической компетентности инженеров по программному обеспечению вычислительной техники и автоматизированных систем

На основе сопоставительного анализа существующих определений «компетентность», «компетенция», а также математической компетентности и требований образовательного стандарта к математическому образованию выпускника по специальности «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем» нами определена профессионально-математическая компетентность будущего инженера по программному обеспечению вычислительной техники и автоматизированных систем как интегральная характеристика личности, включающая   совокупность знаний, умений и навыков в области общематематических дисциплин, дискретной математики, теории алгоритмов и оптимальных задач, её способность применять их в профессиональной деятельности и мотивационную потребность к непрерывному математическому самообразованию в различных его направлениях и творческому саморазвитию.

Теоретическая часть

Так как исследуемая компетентность определяется как системное образование, поэтому к исследованию её структуры можно использовать системный подход, тем самым методология исследования обогащается системным анализом. Системный подход определяется в современной науке как метод, применяемый к анализу объектов, объединенных множество взаимосвязанных элементов, объединены общностью функций и цели, единством управления и функционирования. Системный подход применяется к тем явлениям, которые относятся к категории систем» [5, с. 151].

Педагогическую систему следует рассматривать как самостоятельную с присущими любой системе взаимосвязанными структурными компонентами. При этом педагогическая система рассматривается нами как открытая самоорганизующаяся система, то есть она в глубинном понимании пронизана принципами синергетизма.

Итак, на основе системного анализа нами выделены основные структурные компоненты профессиональной компетентности: информационный, мотивационный, программно-алгоритмический и креативный. Охарактеризуем сущность каждого из выделенных компонентов с учетом специфики подготовки данных инженеров и характера дальнейшей их профессиональной деятельности.

• 1.    Информационный компонент профессионально-математической компетентности определяется знаниями, умениями и навыками обучающихся в области математических дисциплин, нацеленными на самостоятельное и успешное участие в создании объектов профессиональной деятельности. В целом он определяется содержанием математического образования, которое формируется в соответствии с государственными образовательными стандартами, предусматривающими базовую Федеральную составляющую и региональный компонент.

Содержание, как философская категория, представляет собой всю совокупность элементов тех или иных предметов, явлений и процессов действительности. Содержание выражает себя в определенной конкретной организации, строении, структуре [4].

В свою очередь, под содержанием образования понимается тот уровень личностного развития, предметной и социальной компетентности человека, которым он должен обладать в результате получения образования. Таким образом, содержание образования составляет собой систему знаний, умений, навыков, черт творческой деятельности, мировоззренческих качеств личности, которые обусловлены требованиями общества и к достижению которых должны быть направлены усилия субъектов образовательной деятельности. Кроме этого, содержание образования рассматривается как педагогически обоснованный, логически упорядоченный, зафиксированный в учебной документации (программы, учебные планы, учебники, учебно-методические комплексы) и подлежащие изучению учебный материал, определяющий содержание деятельности преподавателя и учебно-познавательной деятельности учащегося.

Учитывая, что студент обретает профессионально-математическую компетентность, овладев определенными профессиональными компетенциями, информацией и опытом, становится очевидным, что качественное математическое образование играет одну из важнейших ролей в формировании данной компетентности.

Студенты в процессе обучения математическим дисциплинам должны быть ориентированы, прежде всего, не на увеличение объёма знаний, а на способы его усвоения, на развитие образа и способа мышления, на преодоление формализма знаний, на развитие собственных познавательных и творческих способностей, а также духовно - нравственной сферы. Только при таких условиях будут развиваться и совершенствоваться их когнитивные и креативные способности, а учебная деятельность приобретет динамический, процессуальный характер.

Усвоение знаний и осознанное владение этими знаниями составляют основу готовности студента к дальнейшей профессиональной деятельности. Именно уровень владения знаниями определяют информационную стратегию математической подготовки студента. Данная стратегия строится не только на учете приобретения математических знаний студента, но и на их использовании в процессе решения прикладных задач в области информационных технологий, характеризующих его мыслительную деятельность в ходе решения таких задач, связанных с предметным обучением.

Основой процесса обучения математическим дисциплинам при когнитивном подходе становится усвоение как знаний, так и способов самого усвоения, развития индивидуальных способностей студентов. В Государственных образовательных стандартах зафиксировано требование к формированию у студентов таких умений, как целеполагание, планирование, конструирование, структурирование учебной деятельности. Но в ходе предметного обучения математике студентов по ПО ВТ и АС развитию этих умений уделяется недостаточное внимание. Поэтому когнитивные операциональные действия, на которых основываются интеллектуальные и креативные способности студентов, необходимо развивать на протяжении всего периода обучения.

Информационный компонент является теоретической основой для формирования профессионально-математической готовности студента, в итоге, к дальнейшей социальной и профессиональной деятельности. Кроме того, данный компонент определяется потребностью личности в активном использовании математических знаний, необходимом для эффективной дальнейшей профессиональной деятельности. Математическая подготовка, как системообразующий компонент подготовки инженера в сфере информационных технологий, во многом зависит от того, насколько многообразны используемые в образовательном процессе математическим дисциплинам средства педагогической коммуникации и как реализуются необходимые для этого педагогические условия.

Изложенными выше обуславливается необходимость выделения и отдельного рассмотрения данного компонента.

На основе изучения и анализа Государственных образовательных стандартов математических дисциплин «Алгебра и геометрия», «Математический анализ», «Дискретная математика», «Математическая логика и теория алгоритмов», «Вычислительная математика», «Теория вероятностей, математическая статистика и случайные процессы», «Методы оптимизации» и специфики подготовки инженеров по ПО ВТ и АС нами выделены следующие основные составляющие информационного компонента профессионально-математической компетентности данных инженеров:

• 1.    Теоретические и прикладные знания в предметной области математики, необходимые для успешного изучения общепрофессиональных и специальных дисциплин;

• 2.    Системные и обобщенные знания посредством междисциплинарной интеграции математических, естественнонаучных, общепрофессиональных и специальных дисциплин;

• 3.    Умения распознавать и выделять алгоритмические процессы в процессе изучения математических объектов;

• 4.    Математические знания и умения по их использованию в разработке программных моделей вычислительных и информационных процессов на основе современных методов, средств и технологий проектирования;

• 5.    Самообразование по углублению математических знаний в русле будущей профессиональной деятельности;

• 6.    Навыки и умения по использованию прикладных математических знаний в поисково-исследовательской работе.

• 2.    Мотивационный компонент профессионально-математической компетентности инженера по ПО ВТ и АС обуславливается необходимостью мотивов для активной познавательной деятельности в процессе математической подготовки, творческого саморазвития, ценностно-смыслового отношения к данному процессу.

Таким образом, формирование данного компонента должно происходить посредством интеграции знания из многих областей (математической, естественнонаучной, информационной, профессиональной и т.д.) на основе междисциплинарного подхода. Содержание образования охватывает на основе междисциплинарных связей изучаемые дисциплины согласно государственным образовательным стандартам.

Итак, информационный компонент является основой для развития профессионально-математической компетентности будущего инженера по ПО ВТ и АС и играет системообразующую роль в её структуре, ибо качество приобретенных математических знаний определяет готовность инженера к дальнейшей успешной профессиональной деятельности.

Предметное обучение математике студентами всегда мотивированно. Мотивация представляет собой совокупность различных мотивов, из которых одни могут быть ведущими, другие - сопутствующими. Кроме того, А.К.Маркова включает в мотивационную сферу личности такие побудители как потребность, смысл, мотив, цель, эмоции, отношение и интерес.

Мотивы выступают формой проявления потребностей, объясняют, почему человек поступает, действует так, а не иначе. Формирование мотивов – это, в первую очередь, создание условий для проявления внутренних побуждений к учению, осознания их самими студентами и дальнейшего саморазвития мотивационноценностной сферы.

«Мотивы – самые различные явления и состояния, вызывающие активность субъекта» [6].

Мотивация – это совокупность всех факторов, определяющих побуждение к учению и решению учебных задач: мотивы, потребности, интересы, цели и т.д. Поскольку мотивация – явление комплексное, система обучения должна предусматривать целый комплекс средств для ее поддержания. Усиление мотивации к учению является одним из принципов формирования профессиональноматематической компетентности студента по ПО ВТ и АС.

Итак, сущность мотивации учения заключена в содержании целей, потребностей и мотивов, в характере связей и отношений между ними. У одних обучающихся цели учения состоят в том, чтобы получить в будущем престижную профессию, другие стремятся лучше познать окружающий мир, третьи не хотят учиться, но вынуждены это делать под давлением родителей и учителей. Мы видим большое многообразие целей, у каждого человека они разные, поэтому характер мотивации у каждого имеет свои особенности.

В то же время, отношение проявляется как стремление и потребность личности заниматься той деятельностью, которая приносит удовлетворение. Из этого следует, что субъективную сторону отношения составляют мотивы деятельности, стремления, интересы, убеждения и т.д., а отношение личности поэтому может быть мотивационно-ценностным . Посредством мотивационно-ценностных отношений студента происходит формирование компонентов профессионально-математической компетентности.

Как свидетельствует практика, формирование познавательной мотивации у студентов в сфере предметной области математики происходит противоречиво и достаточно сложно, ибо данный процесс, по своей сущности, является многоплановым и многогранным и требует от педагогов целенаправленной, систематической работы со студентами во многих направлениях. Прежде всего, это связано с недостаточным уровнем математической подготовленности выпускников образовательных школ к дальнейшему математическому образованию в вузах. Отсюда низкая мотивация учения студентов на первых его этапах. Более того, содержание математической подготовки инженеров по ПО ВТ и АС является сложным, для своего усвоения требует от студентов многих волевых усилий и системной  самостоятельной работы.  Студенты  сталкиваются  насыщенным информационным материалом в области математических знаний, что, в свою очередь, создаёт определенные трудности в процессе познавательной деятельности по математике. Далее, вузовская система обучения значительно отличается от школьной. В этой связи перед студентами встаёт острейшая проблема – проблема быстрой адаптации к вузовской системе образования, как показывает, педагогическая деятельность, данный процесс происходит достаточно медленно и тяжело. Студенты не умеют продуктивно организовывать свою деятельность, как в учебное, так и в неучебное время, особенно, самостоятельную работу. На данном этапе первостепенное значение имеет умелая организация самостоятельной работы студентов, именно успешное её решение становится ключом решения других насущных проблем, в частности, повышение мотивации учения математике. Из изложенного выше следует, что перед преподавателями математических дисциплин на начальном этапе математического образования студентов встаёт труднейшая задача – эффективная организация самостоятельной работы студентов, от успешного решения которой зависит развитие познавательной мотивации студентов, в целом эффективность формирования их профессионально-математической компетентности.

Мотивационный компонент включает в себя:

• 1.  Мотивационно-ценностное  отношение к познавательной, учебной

• 2.    Ценностно-смысловое отношение к развитию творческих и исследовательских способностей и алгоритмическому программированию;

• 3.    Формирование мотивации к самообразованию в области математических знаний и саморазвитию в этой сфере.

деятельности в ходе математического образования;

Мотивационный компонент связан с созданием условий, способствующих преодолению внутренних барьеров, перестройке сознания студента, его психологической готовности активно работать с различными объектами математических дисциплин. Это достигается за счет формирования установки, интереса, сильной мотивации, повышенной активности студента в процессе математического образования. При этом потребность студента заниматься математикой, прежде всего, самообразованием в этой сфере должна приносить прежде всего удовлетворение, не вызывать больших организационных усилий.

Программно-алгоритмический компонент обусловлен необходимостью развития у студентов – будущих инженеров по ПО ВТ и АС способностей по выявлению алгоритмических процессов и явлений, приобретения ими навыков и умений по составлению и разработке оптимальных алгоритмов в процессе изучения математических дисциплин, что в дальнейшем позволит им заниматься разработкой прикладных программных продуктов и успешно их реализовать в различных сферах социально и производственно-экономической деятельности.

Данный компонент включает следующие составляющие:

• 1.    Развитие способностей по выявлению различных алгоритмов;

• 2.    Навыки и умения по составлению различных алгоритмов и разработке несложных программ.

• 4.    Креативный компонент рассматриваемой компетентности определяется необходимостью развития творческих способностей студентов с целью проявления инициативы, самостоятельности, творчества, исследовательских способностей и развития творческих способностей алгоритмического программирования в процессе математического образования. Формирование творческой личности – первостепенная задача в процессе подготовки инженера по ПО ВТ и АС. Ее решение приближает к стратегической цели – подготовке конкурентоспособного специалиста на современном рынке труда.

Именно математические дисциплины имеют значительные ресурсы по формированию данного компонента по своей природе и сущности, поскольку она пронизана различными алгоритмами и возможностями алгоритмизации и программирования в своей предметной области.

Итак, изложенным выше аргументируется необходимость рассмотрения обозначенного компонента профессионально-математической компетентности инженера по ПО ВТ и АС.

Творческие способности проявляются через мышление.

Мышление в философском смысле определяется как высшая ступень познания и идеального освоения мира в формах теорий, идей, целей человека [3].

Современные ученые Д.Б. Богоявленская, Л.С. Выготский, Д. Гилфорд, Е.П. Торренс и др. считают, что креативность является общей особенностью личности и влияет на творческую продуктивность независимо от сферы проявления личностной активности.

Так, В.Н. Дружинин [2] полагает, что способность мыслить творчески – самая важная составляющая опыта творческой деятельности.

Психолого-педагогический словарь для учителей и руководителей общеобразовательных учреждений [7] определяет творчество как мышление в его высшей форме, выходящее за пределы требуемого для решения возникшей задачи уже известными способами.

Таким образом, анализируя доминирующую роль математического образования в подготовке инженера по ПО ВТ и АС, можно сделать вывод о том, что он должен обладать творческим мышлением, сочетая с алгоритмическим. Безусловно, кроме того, необходимы исследовательские и творческие способности,

Безусловно, наиболее эффективным и результативным условием развития творческих способностей студентов является научно-исследовательская работа. Современные требования общества к математической подготовке инженера по ПО ВТ и АС ставят на повестку дня необходимость разработки научно-обоснованной методики организации поисково-исследовательской работы студентов. В этом видится перспективы и ресурсы формирования высокой профессиональноматематической компетентности инженера по ПО ВТ и АС.

Инженер по ПО ВТ и АС, обладающий творческой исследовательской способностью, всегда будет иметь преимущество перед сверстниками, не проходившими серьезную школу поисково-исследовательской деятельности, и значительно быстрее и эффективнее достигнет успеха в профессиональной и социальной деятельности. Он имеет возможность проявить инициативу, творчество в производственной деятельности, приобретет еще большую уверенность в своих действиях. Естественно, чувство удовлетворенности в профессиональной деятельности приносит успех и радость и в социальной, и личной жизни.

Отсюда и следует значимость студенческих научных исследований в процессе математического образования. Научно-исследовательская работа в современных условиях представляет собой фундаментальную составляющую в процессе математической подготовки инженера по ПО ВТ и АС, ибо позволит в дальнейшем успешно использовать математические знания в дальнейшей профессиональной деятельности и разбираться в огромном потоке научной и другой информации.

Итак, можно резюмировать, что для продуктивной математической подготовки инженера по ПО ВТ и АС он должен обладать творческим мышлением, поскольку основополагающими базовыми способностями его обучения математическим дисциплинам являются исследовательские и творческие способности.

Основу формирования творческого компонента профессиональной компетентности инженера по ПО ВТ и АС составляет следующее:

• -    развитие творческих способностей в процессе обучения студентов математическим дисциплинам, поскольку они занимают доминирующее положение в процессе подготовки инженеров по ПО ВТ и АС;

• -    творческое развитие студентов в процессе рассмотрения различных алгоритмов и алгоритмического программирования в предметной области математики;

• -    выполнение поисково-исследовательской работы с использованием математического моделирования и алгоритмического программирования на ЭВМ;

• -    активная самостоятельная работа студентов (изучение отдельных тем учебного курса, написание рефератов, участие в различных научно-студенческих конференциях, выполнение текущих домашних заданий и типовых работ с включением задач, связанных с разработкой несложных программ и т.д.).

Исследование будет неполным, если мы не выделим функциональные компоненты данной компетентности. Функции представляют собой содержание процесса формирования математической компетентности студентов, а их выделение объясняет процессуальный аспект лингвистической компетентности.

На основе введенного определения профессионально-математической компетентности нами выделены следующие функциональные компоненты: познавательный, развивающий и поисково-исследовательский.

Выделенными функциями в свою очередь определяются структурные компоненты. Коротко охарактеризуем сущность каждого функционального компонента.

Познавательная функция предполагает продуктивное использование математических знаний в процессе предметного обучения любой из дисциплин, что способствует активизации познавательной деятельности студентов с использованием средств педагогической коммуникации с выходом на более высокий уровень качества предметного обучения. При этом процесс формирования данной компетентности реализуется в дидактических, технологических и методических проявлениях.

Этим и определяется исключительность рассмотрения познавательной функции профессионально-математической компетентности. В настоящее время невозможно представить познавательную деятельность студентов в области ПО ВТ и АС без активного применения математического аппарата при изучении многих дисциплин.

В процессе предметного обучения математическим дисциплинам в условиях образовательного процесса студент приобретает определенные предметные знания, умения, навыки, компетенции, т.е. обучающийся переходит на иной качественный уровень в ходе обучения, одним словом, он развивается [1].

Как показывает педагогический опыт работы, эффективное обучение математике способствует повышению качества предметного обучения и по другим дисциплинам посредством междисциплинарного взаимодействия. То есть, данная компетентность выполняет, безусловно, развивающую функцию.

Поисково-исследовательская функция состоит в масштабном использовании студентами приобретенных предметных знаний по математическим дисциплинам в выполнении поисково-исследовательской работы с выходом на программные продукты.

Анализ и оценка разработки

Выделенные компоненты находятся в тесном взаимодействии, образуя целостную, динамичную структурную модель и соответствуют основным проявлениям профессионально-математической компетентности инженера по ПО ВТ и АС. Каждый отдельный составляющий компонент обладает, в свою очередь, своими структурными составляющими, определенными общей структурой, ориентированной на формирование профессиональной компетентности.

Заключение

Раскрыт и обоснован компонентный состав профессионально-математической компетентности будущих инженеров по ПО ВТ и АС, включающий информационный, мотивационный, программно-алгоритмический и креативный компоненты, которые позволяют выявить специфические особенности и этапы формирования данной компетентности, а также создают возможности для адекватного определения сформированности данных компонентов, что дополняет научное представление данного феномена с позиции структурно-функциональных связей и отношений, обеспечивающих целостность и динамику данного системного образования.