На правах рукописи

ИЛЯШЕНКО ЛЮБОВЬ КИРЯЛОВНА

ФОРМИРОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ КОМПЕТЕНТНОСТИ

БУДУЩЕГО ИНЖЕНЕРА ПО НЕФТЕГАЗОВОМУ ДЕЛУ

13.00.08 – теория и методика

профессионального образования

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата педагогических наук

Сургут 2010

Работа выполнена на кафедре теории и методики профессионального образования Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Ханты-Мансийского автономного округа – Югры «Сургутский государственный университет»

доктор педагогических наук, профессор

Научный руководитель: Рассказов Филипп Дементьевич доктор педагогических наук, профессор Официальные Ипполитова Наталья Викторовна, оппоненты:

кандидат педагогических наук, доцент Седакова Валентина Ивановна ГОУ ВПО «Челябинский государственный Ведущая органиуниверситет»

зация:

Защита состоится «7» июня 2010 г. в 10.00 часов на заседании диссертационного совета Д 800.003.01 при ГОУ ВПО «Сургутский государственный педагогический университет» по адресу: 628417, Тюменская область, г. Сургут, ул. 50 лет ВЛКСМ, д. 10/2, ауд. 224.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Сургутского государственного педагогического университета по адресу: 628417, Тюменская область, г. Сургут, ул. 50 лет ВЛКСМ, д. 10/2.

Электронная версия автореферата размещена на официальном сайте Сургутского государственного педагогического университета «7» мая 2010 г.: www.surgpu.ru

Автореферат разослан «7 » мая 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор педагогических наук, доцент Н.Н. Ставринова Общая характеристика исследования Актуальность темы исследования. В последние десятилетия процессы глобализации охватывают всё больше сфер жизни, в том числе и сферу образования. Одним из таких процессов является совместная интеграция европейских стран в общее европейское образовательное пространство. Ещё в 2003 году на конференции в Берлине министры образования европейских стран проголосовали за присоединение России к Болонской конвенции. В 2010 году дипломы российских вузов должны стать конкурентоспособными на мировом рынке. Данный факт свидетельствует о динамике непрерывного совершенствования и модернизации высшего образования России. Одним из ведущих направлений модернизации профессионального образования является формирование профессиональной компетентности личности как сложной полифункциональной структуры.

Быстрое обновление технологий и техники требует от современных специалистов не просто наличия суммы знаний и навыков, а умения быстро овладевать новыми знаниями, адаптироваться к изменениям на производстве и в обществе, работать в команде. Новые требования к выпускникам вузов влекут за собой изменения в системе образования: создаются новые государственные образовательные стандарты, изменяются программы обучения, вводится понятие компетентности специалиста.

Математическое образование является одним из базовых элементов системы профессиональной подготовки будущих инженеров нефтяной и газовой промышленности в вузе. Для студентов инженерных специальностей математика является не только учебной дисциплиной, но и инструментом анализа профессиональной деятельности, организации, управления технологическими процессами. В Государственном образовательном стандарте высшего профессионального образования по направлению 650700 «Нефтегазовое дело» подчеркивается, что выпускник технического вуза должен:

- знать: аналитические и численные методы анализа математических моделей нефтегазовых процессов; экономико-математические методы при выполнении экономических расчетов и в процессе управления; методы проектирования технологических процессов;

- владеть: математическим аппаратом и средствами компьютерной графики для расчетов параметров технологического процесса; методами определения оптимальных и рациональных технологических режимов работы оборудования.

Сформированные умения применять математический аппарат для нужд инженерной деятельности в период обучения в вузе играют важную роль в решении данных задач. Изучение математики интеллектуально обогащает студента, развивая гибкость и строгость мышления, необходимые для будущего инженера. Поэтому одним из важных качеств, необходимых будущему инженеру по нефтегазовому делу, является математическая компетентность.

Различные аспекты профессиональной компетентности представляли сферу научных интересов многих исследователей. К их числу принадлежат В.В. Богданов, Ю.В. Варданян, В.С. Лазарев, А.К. Маркова, Ю.В. Мрякина, Н.Н. Никитина, М.А. Петухов, В.А. Сластёнин и др. В работах данных авторов раскрываются такие важные для нашего исследования понятия, как «компетентность», «профессиональная компетентность».

В последнее время появляется большое количество диссертационных исследований, рассматривающих различные виды профессиональной компетентности будущего инженера (И.Н. Аллагулова, И.А. Гетманская, Г.И. Илларионова, Г.В. Лаврентьева, И.В. Мурадханов, И.В. Шукурова и др.).

Основу совершенствования подготовки инженера составляли общетеоретические положения, раскрытые в трудах Э.Х. Башкаевой, Б.В. Гнеденко, О.В. Долженко, Ю.М. Колягина, С.Д. Смирнова, О.С. Тамера. Особый интерес для нас представляют работы, в которых рассматриваются особенности формирования инженерного профессионализма (Г. Бардиер, В.В. Воловик, А.Н. Колмогоров, А.А. Крылов, Б.Ф. Ломов). Однако в настоящее время существует недостаточно исследований, раскрывающих специфику формирования в вузе математической компетентности инженеров по нефтегазовому делу с учетом возможностей системы высшего инженерного образования.

Осмысление педагогического опыта и научной литературы показывает, что различные аспекты формирования математической компетентности будущего инженера по нефтегазовому делу являются сравнительно новыми и недостаточно исследованными.

Несмотря на определенную степень теоретической разработанности обозначенных вопросов, у выпускников технического вуза обнаруживается низкий уровень владения математическим аппаратом, они не нацелены на применение его в профессиональной инженерной деятельности.

Таким образом, анализ психолого-педагогической и методической литературы, изучение опыта преподавания курса «Высшая математика» в вузе подтверждает наличие противоречия между объективной потребностью общества в расширении профессиональной, в том числе и математической, компетентности специалистов нефтяной и газовой промышленности и недостаточной научной обоснованностью её формирования у студентов технических специальностей на всех этапах обучения.

Изменить создавшееся положение, по-нашему мнению, возможно, если содержание учебного процесса по математике в вузе ориентировать на новые потребности и требования общества, а именно: на формирование математической компетентности будущего инженера по нефтегазовому делу. Это сложная практическая проблема, для успешного решения которой требуется соответствующее научное знание.

Необходимость разрешения указанного противоречия обусловливает актуальность настоящего исследования и определяет его проблему, связанную с определением научных оснований создания и реализации модели и педагогических условий результативного формирования математической компетентности будущего инженера по нефтегазовому делу.

Актуальность рассматриваемой проблемы определила тему исследования: «Формирование математической компетентности будущего инженера по нефтегазовому делу».

Цель исследования: разработать и теоретически обосновать структурно-содержательную модель формирования математической компетентности будущего инженера по нефтегазовому делу, а также выявить и экспериментально проверить педагогические условия её эффективной реализации.

Объект исследования: процесс формирования математической компетентности будущего инженера по нефтегазовому делу в техническом вузе.

Предмет исследования: структурно-содержательная модель формирования математической компетентности будущего инженера по нефтегазовому делу и педагогические условия ее эффективной реализации.

В основу диссертационного исследования положена гипотеза, согласно которой формирование математической компетентности будущего инженера по нефтегазовому делу будет успешнее, если:

- конкретизированы сущность, структура и содержание понятия «математическая компетентность будущего инженера по нефтегазовому делу»;

- на основании компетентностного подхода будет разработана и внедрена в учебный процесс структурно-содержательная модель, включающая целевой, содержательный, деятельностно-процессуальный, результативнооценочный компоненты;

- определена и реализована совокупность педагогических условий, способствующая результативному функционированию предлагаемой модели: 1) организация обучения посредством внедрения модульной образовательной технологии; 2) усиление практической направленности исследуемого процесса за счет применения профессионально ориентированных математических задач; 3) применение педагогического мониторинга и самомониторинга для получения объективной информации о результативности осуществляемого процесса и его оперативной коррекции.

В соответствии с поставленной целью и выдвинутой гипотезой исследования решались следующие задачи:

1. Определить степень разработанности проблемы формирования математической компетентности в отечественной педагогической теории и практике.

2. Уточнить сущность, структуру и содержание понятия «математическая компетентность будущего инженера по нефтегазовому делу».

3. Разработать, апробировать, внедрить в практику структурносодержательную модель формирования математической компетентности будущего инженера по нефтегазовому делу и выявить педагогические условия ее результативного функционирования.

4. Экспериментально проверить совокупность педагогических условий, содействующих формированию математической компетентности будущего инженера по нефтегазовому делу.

Теоретико-методологической основой исследования являются:

- педагогические взгляды и разработки отечественных педагогов по формированию математической компетентности специалистов в период профессиональной подготовки (Н.Я. Виленкин, Б.В. Гнеденко, Ю.М. Колягин, Г.Л. Луканкин, О.С. Тамер);

- исследования в области формирования профессиональной компетентности (А.С. Белкин, А.А. Бодалев, А.А. Деркач, Э.Ф. Зеер, И.А. Зимняя, И.Ф. Исаев, Е.А. Климов, Н.В. Кузьмина, В.В. Лаптев, А.К. Маркова, А.И. Мищенко, Э.Ф. Насырова, Ф.Д. Рассказов, В.А. Сластёнин, А.П. Тряпицина, А.В. Хуторской, М.А. Чошанов, В.Д. Шадриков);

- положения по проектированию образовательного процесса (В.С. Безрукова, В.П. Беспалько, Ю.К. Чернова и др.);

- теория компетентностного подхода в образовании (В.И. Байденко, Э.Ф. Зеер, И.А. Зимняя, В.С. Лазарев, Ю.Г. Татур, А.В. Хуторской);

- концепция моделирования и конструирования педагогического процесса (Ю.К. Бабанский, В.С. Безрукова, Ю.К. Чернова,.А. Юцявичене);

- принципы применения рейтингового контроля (В.Я. Зинченко, Р.Я. Касимов);

- теория модульного обучения (Р.С. Бекирова, Б.и М. Гольдшмидт, Дж. Рассел, С.В. Рудницкая, И.Б. Сенновский, П.И. Третьяков, М.А. Чошанов, П.А. Юцявичене).

Методы исследования. Для достижения цели и решения поставленных задач был применён комплекс теоретических (анализ, синтез, обобщение, систематизация, классификация и др.) и эмпирических (изучение и обобщение педагогического опыта, психолого-педагогический эксперимент, наблюдение, анкетирование, опрос, тестирование) методов исследования, а также методы математической обработки данных.

База исследования. Опытно-экспериментальная работа проводилась с 2005 по 2009 годы на базе Сургутского государственного института нефти и газа. В исследовании участвовали 136 студентов по направлению «Нефтегазовое дело», 82 преподавателя и 48 работников нефтегазовой промышленности.

Основные этапы исследования.

На первом этапе (2005–2006 гг.) – подготовительном – проводилось изучение различных аспектов математической компетентности; анализировалась философская, психолого-педагогическая, методическая литература, а также диссертационные работы, посвященные вопросам формирования математической компетентности в высшей школе; анализировались существующие концептуальные подходы к теме данного исследования. С целью выявления уровня сформированности математической компетентности будущего инженера по нефтегазовому делу был проведен анализ и обобщение педагогического опыта, а также практики высшей школы по подготовке будущего специалиста в данной области, проведен анализ учебных программ высшей школы, продуктов учебной деятельности студентов и преподавателей. Также был разработан понятийный аппарат исследования, сформулирована рабочая гипотеза, подготовлен критериально-оценочный инструментарий и проведен констатирующий этап эксперимента, в ходе которого был определен исходный уровень сформированности математической компетентности. Теоретический анализ философской, психолого-педагогической и методической литературы дал возможность сформулировать исходные позиции нашего исследования.

На втором этапе (2006–2009 гг.) – основном – продолжался теоретический анализ процесса формирования математической компетентности на основе компетентностного подхода. На данном этапе разрабатывалась структурно-содержательная модель формирования математической компетентности будущего инженера по нефтегазовому делу, выявлялись и научно обосновывались педагогические условия, обеспечивающие ее результативность;

осуществлялась подготовка и проведение формирующего этапа эксперимента, в ходе которого определялась эффективность выделенных нами педагогических условий. Разрабатывались методические рекомендации по формированию математической компетентности будущего инженера по нефтегазовому делу. Апробировались и публиковались основные положения и результаты диссертационного исследования.

На третьем этапе (2009 г.) – заключительном – проводился анализ результатов исследования, систематизировались данные опытно-экспериментальной работы, осуществлялась математическая обработка и обобщение результатов исследования; выполнялось внедрение результатов исследования в практику работы института, оформлялось диссертационное исследование.

Научная новизна исследования определяется тем, что в нем:

1) разработано понятие «математическая компетентность будущего инженера по нефтегазовому делу», рассматриваемое как единство гносеологического, праксиологического, аксиологического компонентов, обеспечивающих ему способность решать теоретические и инженерно-практические задачи, значимые в профессиональной деятельности современного специалиста инженерно-технического профиля;

2) создана структурно-содержательная модель формирования математической компетентности будущего инженера по нефтегазовому делу, основанная на положениях компетентностного подхода, включающая совокупность взаимосвязанных компонентов: целевого, содержательного, деятельностнопроцессуального, результативно-оценочного, – а также раскрыто их содержание;

3) определена, теоретически обоснована и экспериментально проверена совокупность педагогических условий, обеспечивающих эффективность реализации структурно-содержательной модели формирования математической компетентности будущего инженера по нефтегазовому делу, включающих: а) организацию обучения посредством внедрения модульной образовательной технологии; б) усиление практической направленности исследуемого процесса за счет применения профессионально ориентированных математических задач; в) применение педагогического мониторинга и самомониторинга для получения объективной информации о результативности осуществляемого процесса и его оперативной коррекции.

Теоретическая значимость исследования состоит в следующем:

1) обоснована структура математической компетентности будущего инженера по нефтегазовому делу, отражающая взаимосвязь гносеологического, праксиологического, аксиологического компонентов, – и раскрыто их содержательное наполнение;

2) определены содержательные и организационно-методические принципы, положенные в основу создания модели, с учетом которых обеспечивается результативное формирование математической компетентности будущего инженера;

3) созданы предпосылки для обогащения теории и методики компетентностного подхода в профессиональном образовании.

Практическая значимость исследования состоит в возможности применения его результатов и разработанных автором методических материалов в ходе формирования математической компетентности у студентов технических вузов. Она определяется: 1) внедрением в образовательный процесс вуза структурно-содержательной модели формирования математической компетентности будущего инженера, обеспечивающей достижение уровня сформированности математической компетентности нормативным требованиям социального заказа; 2) разработкой учебно-методического комплекса, способствующего формированию компетентности и включающего в себя учебно-методические пособия на основе модульной технологии обучения, рекомендации по отбору выделенных умений и составлению системы математических задач, направленной на их формирование, аттестационные педагогические измерительные материалы по курсу «Высшая математика», электронное сопровождение лекций; 3) определением и характеристикой уровней, критериев, показателей сформированности математической компетентности, отражающих ее компонентный состав. Материалы исследования и публикации могут быть использованы преподавателями технических дисциплин с математическим содержанием в целях организации учебной деятельности студентов, а также в системе повышения квалификации кадров в сфере нефтяной и газовой промышленности.

Достоверность и надёжность полученных результатов обеспечены методологической обоснованностью исходных теоретических положений; применением совокупности методов исследования, адекватных его задачам и логике; разнообразием источников информации; непротиворечивостью выводов и их сравнимостью с массовой практикой; систематической проверкой результатов исследования на различных этапах опытно-экспериментальной работы; обработкой полученных эмпирических результатов исследования на основе количественного и качественного анализа, позволившего сделать обобщенные выводы.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Математическая компетентность будущего инженера по нефтегазовому делу представляет собой единство гносеологического, праксиологического, аксиологического компонентов, обеспечивающих ему способность решать теоретические и инженерно-практические задачи, значимые в профессиональной деятельности современного специалиста инженернотехнического профиля.

2. Структурно-содержательная модель формирования математической компетентности будущего инженера по нефтегазовому делу основывается на положениях компетентностного подхода и включает четыре взаимосвязанных компонента: целевой, содержательный, деятельностно-процессуальный, результативно-оценочный.

3. Эффективность реализации структурно-содержательной модели формирования математической компетентности будущего инженера по нефтегазовому делу обеспечивается соблюдением совокупности педагогических условий, включающих:

- организацию обучения посредством внедрения модульной образовательной технологии;

- усиление практической направленности исследуемого процесса за счет применения профессионально ориентированных математических задач;

- применение педагогического мониторинга и самомониторинга для получения объективной информации о результативности осуществляемого процесса и его оперативной коррекции.

Апробация и внедрение результатов исследования проводились с 2006 по 2009 годы посредством публикаций в печати, в виде научных статей, докладов, выступлений на научно-практических конференциях.

Основные положения и результаты исследования докладывались на II Международной научно-практической конференции «Наука и устойчивое развитие общества. Наследие В.И. Вернадского» (Тамбов, 2007 г.); VII Международной научной конференции «Наука и образование» (Белово, 2008 г.);

IV Международной научно-практической конференции «Составляющие научно-технического прогресса» (Тамбов, 2008 г.); Международной научной конференции «Образование в России и за рубежом» (Рязань, 2008 г.); Межрегиональной научно-практической конференции «Теоретические и прикладные аспекты личностного и профессионального развития» (Омск, г); межвузовской научно-практической конференции «Ф.К. Салманов в истории развития нефтегазового комплекса ХМАО – Югры» (Сургут, 2007 г.);

IX Окружной конференции молодых учёных «Наука и инновации XXI века»

(Сургут, 2009 г.).

Основные положения диссертации были всесторонне рассмотрены на заседаниях кафедры естественнонаучных дисциплин Сургутского государственного института нефти и газа, на заседаниях кафедры теории и методики профессионального образования Сургутского государственного университета.

Структура диссертации определена логикой исследования и поставленными исследовательскими задачами. Работа состоит из введения, двух глав, заключения, библиографического списка (222 источника, в том числе – на иностранном языке) и приложения. Текст работы иллюстрирован таблицами, гистограммами, рисунками.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы исследования, определяются его проблема, цель, объект, предмет, гипотеза, задачи, теоретикометодологические основы и методы исследования, характеризуются его результаты.

В первой главе исследования «Теоретические аспекты формирования математической компетентности будущего инженера по нефтегазовому делу» представлен теоретический анализ понятия «математическая компетентность будущего инженера по нефтегазовому делу» и процесса его формирования. В данной главе теоретически обоснована структурносодержательная модель формирования математической компетентности будущего инженера по нефтегазовому делу и педагогические условия её эффективной реализации в ходе изучения курса «Высшая математика».

Среди задач профессионального образования, сформулированных в Концепции модернизации образования, важное место занимает подготовка компетентного и ответственного работника независимо от уровня и профиля его подготовки. Модернизация профессионального высшего образования в Российской Федерации направлена на становление в образовательных учреждениях специалиста-профессионала, обладающего высоким уровнем сформированности профессиональных компетенций, характеризующихся надпредметностью, междисциплинарностью, многофункциональностью. Большинство опрошенных нами педагогов, отмечают своевременность рассмотрения вопроса формирования математической компетентности у студентов технических вузов, обусловленного требованиями Федеральной программы реформирования профессионального высшего образования, Федеральной целевой программой развития образования в 2006–2010 годы, что предполагает необходимость дальнейшего развития теории и практики профессионального высшего образования, чья успешность существенным образом зависит от дидактических условий, в которых протекает процесс обучения студентов.

Проведенный категориальный анализ понятий «компетенция», «компетентность», «профессиональная компетентность» (А.С. Белкин, А.А. Деркач, Э.Ф. Зеер, И.Ф. Исаев, Н.В. Кузьмина, Е.А. Климов, В.С. Лазарев, В.В. Лаптев, А.К. Маркова, А.И. Мищенко, Э.Ф. Насырова, В.А. Сластёнин, А.П.

Тряпицина, А.В. Хуторской, М.А. Чошанов), «математическая компетентность специалиста» (Э.Х. Башкаева, Б.В. Гнеденко, О.В. Долженко, А.В. Дорофеев, Ю.М. Колягин, О.С. Тамер) позволил сформулировать следующее определение: математическая компетентность будущего инженера по нефтегазовому делу представляет собой единство гносеологического, праксиологического, аксиологического компонентов, обеспечивающих ему способность решать теоретические и инженерно-практические задачи, значимые в профессиональной деятельности современного специалиста инженерно-технического профиля. Представленное определение сформулировано с учётом положений компетентностного подхода, обоснованного В.А. Сластёниным.

С учетом изучения многочисленных исследований разных авторов (Ю.В. Варданян, В.С. Ильин, И.Ф. Исаев, Э.Ф. Насырова, В.А. Сластенин и др.) мы считаем правомерным выделение в структуре математической компетентности гносеологического, праксиологического и аксиологического компонентов, которые отражают все требования, предъявляемые к качеству математической подготовки студентов технических специальностей.

Гносеологический компонент математической компетентности будущего инженера по нефтегазовому делу определяет систему знаний как множество связанных между собой элементов, представляющих определенное целостное образование.

Праксиологический компонент математической компетентности будущего инженера по нефтегазовому делу соединяет в себе совокупность умений (построения математических моделей, коммуникативных, алгоритмических, функциональных, геометрических, стохастических), учебного и жизненного опыта, позволяющих оперировать математическими знаниями в процессе решения теоретических и инженерно-практических задач.

Аксиологический компонент математической компетентности будущего инженера по нефтегазовому делу представляет собой мотивы и интерес к учебной и будущей профессиональной деятельности, профессионально важные качества. Этот компонент выполняет регулятивную функцию осуществляемого педагогического процесса.

Взаимосвязь данных компонентов отражает целостный характер исследуемого процесса, основанного на взаимодействии преподавателя и студентов, направленного на овладение студентами знаниями, умениями, на развитие положительной мотивации и интереса к своей будущей профессиональной деятельности.

На основании полученной структуры математической компетентности, учитывая компетентностный подход как методологическую основу, опираясь на исходные принципы теории моделирования (В.П. Беспалько, А.И. Бурова, М.С. Кагана, Е.В. Романова, В.А. Штофа и др.), мы разработали структурносодержательную модель формирования математической компетентности будущего инженера по нефтегазовому делу (рис. 1).

Структурно-содержательная модель формирования математической компетентности включает в себя ряд взаимосвязанных компонентов: целевого, содержательного, деятельностно-процессуального, результативнооценочного.

Целевой компонент отражает цель и задачи исследуемого процесса.

Цель данного процесса – формирование у студентов математической компетентности, позволяющей решать теоретические и инженерно-практические задачи, значимые в профессиональной деятельности современного специалиста инженерно-технического профиля, на достаточно высоком уровне. Поставленная цель реализуется в задачах, определяемых с учетом структуры и содержания понятия «математическая компетентность будущего инженера по нефтегазовому делу».

Содержательный компонент взаимосвязан с целевым, деятельностнопроцессуальным, результативно-оценочным компонентами. Он отражает принципы и содержание. Содержательные принципы (фундаментальности;

научности; профессиональной направленности) составляют основу процесса формирования математической компетентности будущего инженера по нефтегазовому делу. Организационно-методические принципы (системности и логической последовательности; единства группового и индивидуального обучения; обратной связи; доступности при достаточном уровне трудности;

продуктивности и надежности) отражают особенности данного процесса. А также данный компонент включает структурированное содержание профессионального образования в виде компетенций (В.С. Лазарев), инвариантных к области профессиональной деятельности.

Деятельностно-процессуальный компонент предполагает характеристику методов, средств и форм организации педагогического взаимодействия.

Процесс формирования математической компетентности будущего инженера предполагает применение разных методов (разъяснение, метод демонстрации, наблюдения, дискуссия, поощрение и др.), средств (Интернетресурсы, схемы, СМИ и др.) и форм организации обучения (лекцияинформация, лекция с запланированными ошибками, лекция с текущим контролем, лекция-конференция, научные конференции и др.).

Результативно-оценочный компонент взаимосвязан с целевым, содержательным, деятельностно-процессуальным компонентами, он предполагает проведение анализа результатов, выявление отклонений от цели, причин их возникновения и внесение необходимых коррективов.

Результативное функционирование структурно-содержательной модели предполагает необходимость выделения совокупности педагогических условий. Их выделение осуществлялось исходя из теоретического анализа сущности, особенностей, структуры математической компетентности, а также анализа результатов констатирующего этапа эксперимента.

В качестве первого педагогического условия нами использована организация обучения посредством внедрения модульной образовательной технологии обучения, что предусматривает программно-целевое структурирование предметного знания и алгоритмизацию обобщенных учебных действий студентов. Такая технология позволяет наиболее полно учесть для каждого студента и группы в целом всю деятельность, связанную с формированием математической компетентности, рационально организовать исследуемый процесс, оказывая большое влияние на его результативность. Модульная технология способствует раскрытию ценностного аспекта знаний, расширению математических знаний и умений до уровня овладения навыками математического моделирования.

Данное условие в большей степени содействует формированию гносеологического компонента математической компетентности.

процесса за счет применения профессионально ориентироПрименение педагогического мониторинга и самомониОрганизация обучения посредством внедрения модульУсиление практической направленности исследуемого зультативности осуществляемого процесса и его операторинга для получения объективной информации о реЦЕЛЕВОЙ КОМПОНЕНТ

ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ

СОДЕРЖАТЕЛЬНЫЙ КОМПОНЕНТ

ной образовательной технологии.

ДЕЯТЕЛЬНОСТНО-ПРОЦЕССУАЛЬНЫЙ КОМПОНЕНТ

ванных математических задач.

тивной коррекции.

РЕЗУЛЬТАТИВНО-ОЦЕНОЧНЫЙ КОМПОНЕНТ

ОЦЕНКА, СРАВНЕНИЕ ПРОГНОЗА И РЕЗУЛЬТАТА, КОРРЕКТИРОВКА

Рис. 1. Структурно-содержательная модель и педагогические условия эффективного формирования математической компетентности будущего инженера по нефтегазовому делу Второе педагогическое условие заключается в усилении практической направленности исследуемого процесса за счет применения профессионально ориентированных математических задач. Внедрение в учебный процесс задач профессионального типа приучает студентов видеть универсальность математических формул, приводит к элементам математического моделирования профессиональных задач из различных областей науки и техники.

Данное условие способствует формированию праксиологического компонента исследуемой компетентности и обеспечивает практическую направленность исследуемого педагогического процесса.

Третье педагогическое условие – применение педагогического мониторинга и самомониторинга для получения объективной информации о результативности осуществляемого процесса и его оперативной коррекции. Основной целью педагогического мониторинга является комплексная характеристика математической компетентности студентов, с тем чтобы правильно оценить уровень, причины отклонений, возникающих под влиянием внутренних и внешних факторов. Мониторинг является своеобразным механизмом управления, регулятором процесса формирования математической компетентности; способствует выявлению негативных и позитивных факторов, влияющих на его качество. Наряду с педагогическим мониторингом большое значение имеет и самомониторинг, позволяющий студентам определять уровень своей математической компетентности и корректировать свое поведение.

Реализация данных педагогических условий в единстве способствует интеграции гносеологического, праксиологического и аксиологического компонентов математической компетентности будущего инженера.

Во второй главе исследования «Опытно-экспериментальная работа по формированию математической компетентности будущего инженера по нефтегазовому делу» определяются цели, задачи и этапы опытноэкспериментальной работы, анализируются и обрабатываются результаты с применением методов математической статистики, осуществляется их педагогическая интерпретация.

Целью опытно-экспериментальной работы стала проверка выдвинутой гипотезы. Эксперимент проводился в несколько этапов: констатирующий (определение исходного уровня сформированности математической компетентности у студентов), формирующий (организация учебного процесса на основе разработанной модели и с учетом выделенных педагогических условий) и обобщающий (итоговое оценивание результатов по выделенным критериям и показателям в контрольной и экспериментальных группах, обоснование результативности выделенных педагогических условий).

В опытно-экспериментальной работе приняли участие студенты направления 650700 «Нефтегазовое дело» в ходе изучения курса «Высшая математика». Так как результаты нашего исследования распространяются на аналогичные направления профессиональной подготовки в рамках изучения одного предмета, мы решили ограничить число участников эксперимента до 136.

На первом этапе опытно-экспериментальной работы определялся уровень сформированности компонентов математической компетентности у студентов, изучалось состояние каждого компонента исследуемой компетентности, выявлялось наличие значимых различий. В связи с этим применялись такие методы, как анализ документации, тестирование, анкетирование, беседы со студентами и преподавателями, наблюдение, изучение продуктов деятельности студентов, тестовая диагностика знаний и умений.

В качестве критериев и показателей при оценке уровней сформированности компонентов математической компетентности будущего инженера по нефтегазовому делу были выделены: когнитивный (показатели – объем, осмысленность усвоенных знаний и скорость выполнения заданий); деятельностный (показатели – умение приобретать знания самостоятельно и возможность применения приобретенных знаний на практических и лабораторных занятиях в практической деятельности, а также способность переноса умений на другие задания); мотивационный (показатели – степень развития положительной мотивации, устойчивость интереса, характер отношения и преобладание видов мотивации к будущей профессиональной деятельности).

При оценке уровня сформированности математической компетентности нам было важно выявить не только владение знаниями, но и способность их применения при решении теоретических и инженерно-практических задач. В соответствии с названными критериями были определены уровни сформированности математической компетентности будущего инженера по нефтегазовому делу: низкий, средний, высокий. Высокий уровень и является собственно математической компетентностью, а средний и низкий – необходимыми этапами на пути к её достижению.

Результаты констатирующего этапа эксперимента, представленные в таблице 1, свидетельствуют о том, что большая часть студентов имеет низкий (64%) и средний (20,6%) уровни сформированности математической компетентности. Большинство из них владеет лишь отдельными неполными теоретическими знаниями, но испытывает трудности, связанные с неумением использовать математический аппарат для решения инженернопрактических задач. Обнаружено отсутствие ценностного представления о профессиональной значимости курса «Высшая математика». Это подтвердило наличие недостатков в системе математического образования студентов технических специальностей и обусловило необходимость целенаправленной работы с целью повышения результативности исследуемого процесса, включающей реализацию совокупности выделенных педагогических условий.

Для проведения эксперимента нами были определены группы: три экспериментальных (Э) и контрольная (К). Группы подбирались по принципу равных исходных данных, с учетом количества студентов в каждой группе и полученных результатов работы по определению уровня сформированности математической компетентности будущего инженера по нефтегазовому делу.

В результате парного сравнения групп оказалось, что 2эмп < 2крит во всех группах, т.е. подтвердилась нулевая гипотеза при уровне значимости p = 0,05, соответствующем 5% уровню расхождения экспериментальных данных с табличными. И на данном этапе опытно-экспериментальной работы уровни сформированности математической компетентности у студентов контрольной и экспериментальных групп статистически не различаются и пригодны для проведения исследования, что и требовалось доказать.

Задача формирующего этапа эксперимента заключалась в реализации педагогических условий, способствующих повышению результативности реализуемого процесса. В экспериментальных группах были внесены изменения в образовательный процесс в соответствии с моделью и предложенными педагогическими условиями: в группе Э1 реализовывалось сочетание 1-го и 2-го педагогического условия (организация обучения посредством внедрения модульной образовательной технологии; усиление практической направленности исследуемого процесса за счет применения профессионально ориентированных математических задач); в группе Э2 – сочетание 2-го и 3-го педагогического условия (усиление практической направленности исследуемого процесса за счет применения профессионально ориентированных математических задач; применение педагогического мониторинга и самомониторинга для получения объективной информации о результативности осуществляемого процесса и его оперативной коррекции); в группе Э3 проверялась совокупность всех педагогических условий, определенных гипотезой. В группе К обучение осуществлялось при реализации модели без выделенных педагогических условий.

Реализация первого педагогического условия по организации обучения осуществлялась в экспериментальных группах посредством внедрения модульной образовательной технологии. Применение данной технологии обучения обеспечило целенаправленную ориентацию образовательного процесса на профессионализм и компетентность.

В своей работе мы использовали модульные программы познавательного и операционного типа. Реализация познавательных целей обеспечивалась теоретическим содержанием учебного материала. Информационный материал модулей формировался по гносеологическому признаку, то есть вокруг базовых понятий и методов курса «Высшая математика». Модульные программы познавательного типа мы применяли с целью формирования системы фундаментальных знаний студентов. Модульные программы операционного типа обеспечивали практическую часть учебного содержания и формировали умения (строить математические модели, коммуникативные, алгоритмические, функциональные, геометрические и стохастические) у студентов.

Модуль представляет собой целевой функциональный узел, в котором объединены учебное содержание и технология овладения им. Модуль – это определённая искусственная образовательная среда, в которой отражаются содержательные, процессуально-действенные и организационноуправленческие аспекты педагогических средств, необходимые для решения поставленных задач. Все разработанные модули состояли из следующих блоков: информационного, исполнительского, методического, контролирующего. Система знаний формировалась содержанием информационного блока, который включал теоретические сведения, иллюстрированный материал, дополнительные литературные источники, справочники, научные издания. В обучающий модуль мы включили исполнительский блок, содержащий лабораторные, практические работы, задания разных уровней сложности, вопросы по пройденному материалу, подготовку докладов. Контролирующий блок мы ввели для определения уровня сформированности знаний, умений, он содержал входные контрольные теоретические тесты, промежуточные контрольные тесты, текущий контроль для диагностирования усвоения учебных элементов модуля, карточки-задания различной степени сложности, итоговые контрольные тесты. Методический блок вместе с контролирующим блоком представлял систему управления взаимодействием педагога и обучаемого в процессе изучения модуля. Применение таких модулей послужило не только средством развития и систематизации необходимых математических знаний, но и удобным инструментом проверки их сформированности.

Разрабатывая учебно-тематические модули, мы применяли разнообразные формы организации обучения: традиционные и нетрадиционные лекции (с запланированными ошибками, с текущим контролем, с визуализацией), лабораторные и практические занятия, коллоквиумы, мини-зачеты, также дополнительно было включено участие студентов в научных конференциях, круглых столах, блиц-играх, пресс-конференциях.

Применение модульной технологии в ходе формирующего этапа эксперимента содействовало формированию гносеологического компонента математической компетентности будущего инженера по нефтегазовому делу.

Второе педагогическое условие по усилению практической направленности исследуемого процесса было реализовано за счет применения профессионально ориентированных математических задач.

Нами была предложена классификация профессионально ориентированных математических задач в рамках основных математических разделов, способствующих формированию:

- умений строить математические модели (неполные задачи с недостающими данными; задачи с динамическим прогнозированием; задачи, предполагающие получение данных с помощью несложного эксперимента);

- коммуникативных умений (задачи на считывание информации с математического языка);

- алгоритмических умений (задачи с прогнозируемым результатом; задачи с анализом полученного ответа);

- функциональных умений (задачи на построение и чтение графиков функций; задачи перехода к аналитической форме задания функции; задачи на функциональную зависимость);

- геометрических умений (задачи на построение фигур на плоскости и пространстве; задачи на нахождение числовых характеристик геометрических фигур);

- стохастических умений (задачи на анализ ситуации; задачи на анализ полученного ответа; задачи оценивания достоверности полученного ответа;

задачи, связанные с общей теорией эксперимента).

При этом практическая деятельность по формированию математической компетентности включала обеспечение будущего инженера всеми выделенными умениями в комплексе.

По основным разделам математики нами был разработан комплекс профессионально ориентированных задач, отражающий наиболее существенные процессы, явления, понятия технической сферы. Подбор и составление задач определялись целями обучения, которые были ориентированы на формирование математической компетентности. Решая данные задачи различного уровня сложности, студенты оперировали математическими знаниями и умениями, приобретали умение анализировать ситуации.

Таким образом, применение профессионально ориентированных математических задач позволило усилить практическую направленность исследуемого процесса и повысить значимость приобретаемых умений для будущей профессиональной деятельности.

Реализация третьего педагогического условия дала возможность не только получить достоверную и полную информацию об уровне математической компетентности студентов, но и выявить пути достижения более эффективных результатов работы. Кроме того, мониторинг обеспечивал осуществление обратной связи между полученным результатом и целью, а также корректировку процесса формирования математической компетентности.

Но если в контрольной группе использовался только педагогический мониторинг, то в экспериментальных группах осуществлялся еще и самомониторинг, который позволил студентам корректировать свое поведение, ставить определенные цели, прогнозировать результаты дальнейшей работы.

Большое значение в ходе формирования математической компетентности для нашего исследования имела система контроля и оценки достижений студентов. Одной из форм этой системы являлся рейтинг. Положительной особенностью рейтинговой системы явилось то, что, дифференцированным оцениванием той или иной стороны деятельности студента определенным числом баллов оказывалось своевременное мотивационное влияние на необходимую сторону работы студента.

Однако рейтинговая система контроля не исчерпывает все формы контроля, используемые нами. Для повышения уровня мотивационного компонента математической компетентности, вслед за Р.С. Бекировой, А.А. Вербицким, С.И. Денисенко, мы применяли игровые формы контроля (блицигра, пресс-конференция, игра «Путешествие к царице наук»).

Внутренний мир человека невозможно измерить ни одним прибором, однако и преподавателям, и самим студентам приходится постоянно оценивать свою деятельность. Мы считаем, что в любом педагогическом исследовании присутствует доля субъективизма исследователя, но реализация педагогического мониторинга и самониторинга в ходе процесса формирования математической компетентности позволила свести до минимума субъективность в оценке его результатов.

На обобщающем этапе эксперимента для оценки изменений, произошедших за время реализации структурно-содержательной модели и педагогических условий в ходе исследуемого процесса, были использованы те же методы исследования и диагностические методики, что и на первом этапе эксперимента. Проведя оценку уровня сформированности компонентов математической компетентности будущего инженера по нефтегазовому делу, мы выявили ее существенный рост в экспериментальных группах по двум уровням (высокий, средний). В ходе количественного анализа было отмечено, что значительно снизилось количество студентов с низким уровнем математической компетентности в группе Э3 – с 55,9% до 8,8%, где применялся комплекс педагогических условий, в то время как в группе К – только с 61,8% до 35,3%. Повысилось количество студентов с высоким уровнем математической компетентности в Э3 – с 14,7% до 44,1%, а в группе К – с 14,7% до 20,6%.К среднему уровню исследуемой компетентности отнесено в Э1– 61,8%, Э2 – 47,1%, Э3 – 47,1% и 44,1% студентов группы К.

В результате парного сравнения групп оказалось, что 2эмп > 2крит (при уровне статистической значимости p = 0,05, соответствующего 5% уровню расхождения экспериментальных данных с табличными) во всех группах, т.е. альтернативная гипотеза подтвердилась на заключительном этапе эксперимента, уровни сформированности математической компетентности у студентов контрольной и экспериментальных групп статистически различаются.

Данные таблицы 1 подтверждают, что каждое педагогическое условие даёт положительный результат. Но в группе Э3 значение 2-критерия Пирсона ( 2эмп = 8,342, для р = 0,05) выше, чем в других группах и больше 2крит..

Это позволяет утверждать, что такое повышение произошло под влиянием совокупности выделенных нами педагогических условий.

Сравнительные результаты изменения уровней сформированности математической компетентности студентов в процессе изучения курса «Высшая математика» на начальном и заключительном этапах

ОЭР ОЭР ОЭР ОЭР ОЭР ОЭР

ОЭР ОЭР

Примечание: ОЭР – опытно-экспериментальная работа.

Таким образом, увеличилось число студентов с высоким уровнем сформированности математической компетентности, для которых свойственно владение осмысленными, полными теоретическими знаниями, совершенствование культуры мышления, умение приобретать знания самостоятельно и использовать их на практических и лабораторных занятиях при решении теоретических и инженерно-практических задач. Появился устойчивый интерес к будущей профессиональной деятельности, студенты осознают практическую и теоретическую важность математических знаний, воспринимают их как личностно-значимые.

В конце VI семестра студенты контрольной и экспериментальных групп участвовали в Интернет-экзамене в сфере профессионального образования (ФЭПО), который проводился в форме компьютерного тестирования (44 задания). Нами была выдвинута гипотеза, которая состояла в том, что существует связь между полученными результатами тестирования и оценками показателей уровня математической компетентности у студентов. Проверка гипотезы осуществлялась с применением коэффициента корреляции, который показал тесную связь между оценкой показателей уровня математической компетентности и результатами итогового тестирования (r = 0,94).

В методической литературе принято считать, что студент справился с тестированием и обладает высоким уровнем развития, если он правильно выполнил не менее 80% заданий (для нашего случая это 35–44 задания), средним – если правильно выполнено не менее 50%, но меньше 80% (в нашем случае 22–34 задания) и низким – если меньше 50% (меньше 22 заданий). Из табл. 2 видно, что результаты тестирования в экспериментальных группах были лучше, чем в контрольной. Следовательно, результаты, полученные в ходе формирующего эксперимента, неслучайны, что свидетельствует о правильности выбора педагогических условий.

Группа Кол-во студентов Кол-во студентов Кол-во студентов Примечание: Х – количество правильно выполненных заданий в тестировании.

В заключении на основании проведенного обобщения теоретических положений, результатов опытно-экспериментальной работы нами были сформулированы основные выводы, намечены пути дальнейшего исследования:

1. Несмотря на то что в теории и практике педагогики высшей школы накоплен определенный опыт формирования математической компетентности студентов, вопрос формирования данной компетентности у будущих инженеров по нефтегазовому делу в профессиональной подготовке остается малоисследованным.

2. В ходе проведенного теоретического исследования уточнено понятие «математическая компетентность будущего инженера по нефтегазовому делу», которое мы рассматриваем как единство гносеологического, праксиологического, аксиологического компонентов, обеспечивающих ему способность решать теоретические и инженерно-практические задачи, значимые в профессиональной деятельности современного специалиста инженернотехнического профиля.

3. Разработана структурно-содержательная модель формирования математической компетентности будущего инженера, основе компетентностного подхода, которая представляет собой целостный комплекс взаимосвязанных элементов, образующих единство, и включает целевой, содержательный, деятельностно-процессуальный, результативно-оценочный компоненты.

4. Определена, обоснована и экспериментально проверена совокупность педагогических условий успешной реализации структурносодержательной модели, которая включает в себя: а) организацию обучения посредством внедрения модульной образовательной технологии обучения;

б) усиление практической направленности исследуемого процесса за счет применения профессионально ориентированных математических задач; в) применение педагогического мониторинга и самомониторинга для получения объективной информации о результативности осуществляемого процесса и его оперативной коррекции.

В целом результаты опытно-экспериментальной работы подтверждают предположение о том, что формирование математической компетентности будущего инженера осуществляется более эффективно, если реализуется на основе структурно-содержательной модели и с учетом выделенных педагогических условий. Проведенный анализ полученных количественных и качественных результатов опытно-экспериментальной работы показал, что выдвинутая гипотеза нашла свое экспериментальное подтверждение – цель исследования достигнута.

Исследование не претендует на полноту рассмотрения всех аспектов изучаемого процесса. В ходе работы обозначились новые задачи, нуждающиеся в решении. Дальнейшее исследование может быть продолжено по следующим направлениям: разработка альтернативных методик диагностики уровня сформированности компонентов математической компетентности и программ обучения курсу «Высшая математика» за счет внедрения новых образовательных технологий.

Основные положения диссертации отражены в следующих публикациях автора:

- в изданиях, включённых в реестр ВАК МОиН РФ:

1. Иляшенко, Л. К. О формировании профессиональной компетентности будущих специалистов-нефтяников средствами модульно-рейтинговой системы в процессе обучения математике / Л. К. Иляшенко // Вестник Челябинского государственного педагогического университета. – Челябинск :

Изд-во ЧГПУ, 2008. – № 1. – С. 42–49.

2. Иляшенко, Л. К. Педагогические условия формирования профессиональной компетентности будущего инженера-нефтяника при изучении курса «Высшая математика» / Л. К. Иляшенко // Вестник Челябинского государственного педагогического университета. – Челябинск : Изд-во ЧПГУ, 2008. – № 11. – С. 37–44.

3. Иляшенко, Л. К. Реализация педагогических условий формирования профессиональной компетентности будущего инженера-нефтяника / Л. К. Иляшенко // Вестник Челябинского государственного педагогического университета. – Челябинск : Изд-во ЧПГУ, 2009. – № 3. – С. 99–106.

- в других изданиях:

4. Иляшенко, Л. К. Создание модели формирования профессиональной компетентности будущих специалистов-нефтяников / Л. К. Иляшенко // Наука и устойчивое развитие общества. Наследие В.И. Вернадского : сб.

мат-лов I междунар. науч.-практ. конф. – Тамбов : Изд-во ТАМБОВПРИН, 2007. – С. 151–153.

5. Иляшенко, Л. К. Принципы модульно-рейтинговой системы обучения / Л. К. Иляшенко // Наука и образование : мат-лы VII междунар. науч.

конф. (14–15 марта) : в 4 ч. / Беловский ин-т (филиал) гос. образовательного высш. проф. образования «Кемеровский государственный университет». – Белово : Канцлер, 2008. – Ч. 2. – С. 307–309.

6. Иляшенко, Л. К. Этапы формирования компонентов профессиональной компетентности студентов при изучении курса высшей математики / Л. К. Иляшенко // Составляющие научно-технического прогресса : сб. матлов IV междунар. науч.-практ. конф. 23–24 апр. 2008 г. – Тамбов : Изд-во ТАМБОВПРИНТ, 2008. – С. 266–267.

7. Иляшенко, Л. К. Мотивы учебной и профессиональной деятельности в процессе формирования профессиональной компетентности будущих специалистов нефтяной и газовой промышленности / Л. К. Иляшенко // Образование в России и за рубежом : мат-лы междунар. науч. конф. 28–29 окт. г. / отв. ред. О. И. Пузырева ; Рязанский гос. ун-т им. С.А. Есенина. – Рязань : ИЦ РГУ имени С.А. Есенина, 2008. –С. 60–62.

8. Иляшенко, Л. К. Проектирование технологии модульнорейтингового обучения и её средств в процессе изучения курса высшей математики / Л. К. Иляшенко // Теоретические и прикладные аспекты личностного и профессионального развития : мат-лы межрегион. науч.-практ.

конф. : В 2-х ч. ч. 1. – Омск : Изд-во «Центр развития», 2008. –С. 79–82.

9. Иляшенко, Л. К. Компоненты профессиональной компетентности будущих специалистов-нефтяников в процессе изучения математики / Л. К. Иляшенко // Ф.К. Салманов в истории развития нефтегазового комплекса ХМАО – Югры : мат-лы межвуз. науч.-практ. конф. – Сургут : СИНГ (филиал) ГОУ ВПО «ТюмГНГУ», 2007. – С. 128–129.

10. Иляшенко, Л. К. Профессиональная готовность будущего специалиста-нефтяника / Л.К. Иляшенко // Наука и инновации XXI века : мат-лы IX Окр. конф. молодых учёных, 27–28 нояб. 2009 года / отв. ред. В.П. Самсонов и [др.] ; Департамент образования ХМАО, Сург. гос. ун-т. – Сургут : ИЦ СурГУ, 2009. – С. 173–174.

11. Иляшенко, Л.К. Профессиональная направленность учебного процесса в ходе изучения курса «Высшая математика» / Л. К. Иляшенко // Актуальные проблемы преподавания математики в техническом вузе : мат-лы регион. науч.-метод. конф. – Тюмень : Изд-во ТюмГНГУ, 2009. – С. 41– 46.

12. Иляшенко, Л.К. Неопределённый интеграл : метод. указания / Л. К. Иляшенко, Ф. Д. Рассказов. – Сургут : СИНГ (филиал) ГОУ ВПО ТюмГНГУ, 2007. – 24 с.

13. Иляшенко, Л.К. Определённый интеграл : метод. указания / Л. К. Иляшенко, Ф. Д. Рассказов. – Сургут : СИНГ (филиал) ГОУ ВПО ТюмГНГУ, 2007. – 28 с.

14. Иляшенко, Л.К. Математика в модулях. (Элементы линейной алгебры, векторная алгебра, аналитическая геометрия) : учеб.-метод. пособие / Л. К. Иляшенко. – Шадринск : Изд-во ОГУП «Шадринский Дом Печати», 2009. – 53с.