Введение к работе
Актуальность темы исследования. В настоящее время происходит, обусловленное значительными изменениями в обществе, обновление системы образования, что выражается в совершенствовании, как его содержания, так и методов обучения.
Формирование у студентов целостной системы знаний и умений необходимо, так как в процессе их будущей профессиональной деятельности могут возникать задачи, требующие их комплексного применения. Целостность следует воспринимать как состояние предмета, явления, объекта. Целое без некоторых частей может либо функционировать с ограниченными возможностями, либо вообще не выполнять своих функций. Поэтому комплексный подход не является механической суммой знаний и умений. Его следует рассматривать как создание из полученных в процессе обучения знаний и умений своеобразной структуры со сложными переплетениями и новыми качественно более высокими свойствами.
Комплексные умения представляют собой высокий уровень совокупного развития учебных умений студентов. Их развитие – это, прежде всего, овладение сложной системой действий по выявлению и обработке учебной информации, необходимой для решения конкретно поставленной задачи, а также при решении сложных задач; умение синтезировать полученные знания с принципиально новой точки зрения.
Актуальность исследования определяется тем, что перед педагогической наукой в настоящее время возникает задача разработки таких технологий обучения, которые позволяют повышать мотивацию, а также развивать разносторонние, комплексные умения будущих специалистов.
Использование информационных технологий повышает уровень самостоятельности обучаемых, позволяет оптимизировать процесс обучения. Информационные технологии также предоставляют новые способы подачи, хранения, поиска информации другие возможности. Безусловно, нельзя не применить данный потенциал в сфере образования.
Проблемой развития комплексных умений студентов занимались такие исследователи как О. В. Воскресенская, С. Ю. Страшнюк, А. Ю. Шурупов и др. Однако нельзя считать проблему полностью решённой.
Проблемой использования информационно-коммуникационных технологий в сфере образования занимались Л. Я. Аверьянов, Л. В. Аршинский, М. Б. Белиловская, Б. Ф. Пикалов, С. В. Тевелева, Ю. Е. Усачев, С. А. Христочевский. Проблему разработки и улучшения системы контроля знаний исследовали В. Н. Васильев, А. Ф. Егоров, Ю. И. Капустин, В. А. Малышева, Н. Д. Нохрина, С. К. Стафеев, Л. Д. Федотова, А. Н. Черничин, В. В. Щербаков, Ю. А. Якуба. В частности, разработкой и изучением условий применения электронных систем контроля знаний занимались Е. А. Авилина, С. В. Зайцев, В. А. Иванов, А. В. Калашников, О. А. Меркулов, В. М. Тютюнник.
В современной системе образования предъявляются новые требования к средствам получения знаний и их контролю. Следовательно, возникает задача разработки принципиально новых способов организации учебного процесса, а также деятельности преподавателей и обучающихся в образовательной среде. Решение данной задачи значительно облегчает создание интерактивных контролирующих программ (ИКП), которые позволяют повысить уровень мотивации студентов, способствуют развитию комплексных умений студентов.
Анализируя работы педагогов, психологов, математиков, мы убедились в том, что одной из главных целей математического образования является развитие комплексных умений студентов.
Формирование новых и развитие уже существующих комплексных умений будущих специалистов вызвано необходимостью разрешения следующих противоречий:
на социально-педагогическом уровне – современное общество нуждается в высококвалифицированных специалистах, однако данная потребность не удовлетворяется из-за недостаточно полной подготовки специалистов к разнообразной творческой профессиональной деятельности, дальнейшему самосовершенствованию и развитию своего творческого потенциала;
на научно-теоретическом уровне – подготовка будущих специалистов требует разработки новых образовательных технологий, направленных на развитие творческого потенциала студентов математических и информационных специальностей, однако содержание таких технологий на данный момент недостаточно разработано;
на научно-методическом уровне – противоречие между необходимостью формирования у студентов целостной системы знаний и умений как важнейшей характеристики профессиональных качеств будущего специалиста и недостаточным развитием научно-методической базы для разработки средств и методов достижения такой целостности.
На основании выявленных противоречий в системе образования и поиска путей их преодоления была сформулирована проблема исследования: развитие комплексных умений студентов математических и информационных специальностей. Проблема исследования определила выбор темы исследования «Развитие комплексных умений студентов на основе применения интерактивной контролирующей программы (на примере информационных и математических специальностей)».
Цель исследования – выявить и обосновать организационные и педагогические условия эффективного развития комплексных умений студентов математических и информационных специальностей.
Объект исследования – учебно-познавательная деятельность студентов математических и информационных специальностей.
Предмет исследования – процесс развития комплексных умений студентов математических и информационных специальностей на основе применения интерактивной контролирующей программы.
Гипотеза исследования. Развитие комплексных умений студентов математических и информационных специальностей будет более эффективным, если:
определены и систематизированы комплексные умения будущих специалистов и определено их место в общей структуре учебно-познавательной деятельности студентов;
построена модель развития комплексных умений студентов математических и информационных специальностей на основе применения интерактивной контролирующей программы на примере курса «Уравнения математической физики»;
разработана и внедрена в учебный процесс интерактивная контролирующая программа, позволяющая наиболее эффективно организовать самостоятельную работу студентов, реализовать систематический контроль в ходе изучения дисциплины, использовать аудиовизуальную компоненту и гиперссылки в представлении учебной информации.
Задачи исследования:
-
Провести анализ научно-педагогической литературы по изучению учебно-познавательной деятельности студентов математических и информационных специальностей, определить место комплексных умений в её структуре.
-
Построить модель развития комплексных умений студентов математических и информационных специальностей на основе применения интерактивной контролирующей программы на примере курса «Уравнения математической физики».
-
Разработать и внедрить в учебный процесс интерактивную контролирующую программу по курсу «Уравнения математической физики» и экспериментально проверить его эффективность для развития комплексных умений будущих специалистов.
Теоретико-методологической основой данного исследования являются: концепция интеграционных процессов в различных системах (В. Н. Бобриков, В. М. Кедров, И. П. Яковлев и др.); теория содержания образования и обучения в профессиональных учебных заведениях (А. П. Беляева, В. Н. Бобриков, Б. С. Гершунский,
В. С. Леднев, А. И. Уман и др.); концепция системного подхода к организации учебного процесса (Б. М. Кедров, И. П. Яковлев и др.); разработки в области педагогической интеграции (М. С. Можаров, А. М. Новиков, Ю. С. Тюнников, Н. К. Чапаев и др.); теория межпредметных связей (И. Д. Зверев, В. Н. Максимова и др.); теория деятельности и деятельностного подхода к процессу обучения (П. Я. Гальперин, В. В. Давыдов,
В. Л. Крайник, А. В. Петровский, Н. Ф. Талызина и др.); теория целостного педагогического процесса (В. И. Загвязинский, Т. В. Кириллова, И. Я. Лернер, Э. Г. Скибицкий, Г. И. Шабанов и др.); теория модульного обучения (К. Я. Вазина, Г. В. Лаврентьев,
Н. Б. Лаврентьева и др.); методология педагогического исследования (Ю. К. Бабанский, В. Н. Шамардин и др.); исследования в области формирования и развития умений обучаемых (И. А. Клюева, Г. А. Сикорская, А. Ю. Фадеев, Н. М. Яковлева и др.) и обобщенных и комплексных умений (З. М. Гранатова, С. Ю. Страшнюк, О. Р. Шеффер, А. Ю. Шурупов и др.); разработки учебно-методических комплексов (Г. И. Баврин, Ф. К. Мацур, В. В. Мокшина, С. В. Мясникова, А. Г. Савина, А. В. Синчуков,
И. Л. Тимофеева и др.); а также исследования в области разработки и использования в процессе обучения качественно новых ЭУМК (В. В. Васюкевич, Т. В. Каткова,
Г. В. Кравченко, Г. В. Лаврентьев, М. Г. Минин, А. В. Нечаева, Т. И. Пономаренко,
М. И. Рогулина, В. А. Стародубцев, О. К. Филатов, Г. М. Щеглов и др.).
Методы исследования: теоретический анализ философской, психолого-педаго-гической и учебно-методической литературы; изучение и обобщение педагогического опыта; моделирование; педагогический эксперимент; анкетирование; тестирование; математико-статистическая обработка экспериментальных данных.
Опытно-экспериментальная работа проводилась на базе третьего курса математического факультета ГОУ ВПО «Алтайский государственный университет» (АлтГУ) и на базе второго курса факультета информатики и вычислительной техники (ВТ) Барнаульского филиала НАЧОУ ВПО «Современная гуманитарная академия» (СГА). На различных этапах исследования в ней участвовало 237 студентов.
Избранная методологическая основа и поставленные задачи определили логику исследования и его этапы.
Первый этап (2001-2004 гг.) – поисково-теоретический. Осуществлялось изучение научной литературы по проблеме исследования, в том числе и диссертационных исследований, состояния проблемы исследования в теории и практике высшего образования, опыта внедрения модульного обучения в учебный процесс, особенностей преподавания курса «Уравнения математической физики» на математическом факультете АлтГУ и на факультете информатики и ВТ Барнаульского филиала СГА.
Второй этап (2004-2006 гг.) – опытно-экспериментальный. Разрабатывалась программа исследования и экспериментальной проверки, выявлялись организационные и педагогические условия развития комплексных умений студентов математических и информационных специальностей, конструировалась педагогическая модель развития комплексных умений будущих специалистов, разрабатывался алгоритм построения ИКП на примере курса «Уравнения математической физики»; создавалась электронная система контроля знаний; осуществлялось внедрение ИКП в процесс обучения.
Третий этап (2006-2010 гг.) – контрольно-обобщающий. Осуществлялась систематизация и анализ данных, полученных в ходе опытно-экспериментальной работы, и статистическая обработка результатов эксперимента; формулировались основные выводы и рекомендации по использованию ИКП как средства повышения уровня комплексных умений студентов; закончено литературное оформление текста диссертации.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
уточнено и конкретизировано понятие комплексных умений студентов математических и информационных специальностей, под которыми подразумеваются: аналитические и алгоритмические умения, позволяющие анализировать теоретический материал, применять его при решении предложенных математических задач, решать типовые задачи по предложенному алгоритму; прогностические умения и моделирование, помогающие осуществлять полный анализ предложенной естественнонаучной задачи, самостоятельно находить способы решения этой задачи, используя уже известные методы научного познания, опираясь на знания, навыки и операционные умения; творческие умения, позволяющие свободно ориентироваться в системе математических знаний, самостоятельно определять цели, ставить задачи собственной познавательной деятельности, находить принципиально новые методы решения поставленных задач и применять уже известные методы в нетрадиционных ситуациях, а также выделять основные этапы познавательной деятельности в соответствии с поставленными целями;
разработана модель развития комплексных умений студентов математических и информационных специальностей на основе применения интерактивной контролирующей программы;
выявлена и экспериментально обоснована система организационных и педагогических условий развития комплексных умений будущих математиков, к которым мы отнесли: наличие ЭУМК по курсу «Уравнения математической физики» с использованием модульной технологии; организационную и учебную подготовку студентов к изучению курса «Уравнения математической физики» с применением ИКП; наличие системы межпредметных задач; готовность преподавателей и студентов к процессу обучения в режиме ИКП; отбор и адаптацию содержания обучения и форм подачи учебного материала к уровню подготовки студентов с учетом их индивидуальных особенностей; организацию самостоятельной деятельности студентов с помощью ИКП в процессе обучения и их вовлечение в творческую деятельность по освоению комплексных умений.
Теоретическая значимость исследования состоит в том, что:
обоснован подход к развитию комплексных умений будущих специалистов, заключающийся в преодолении узкофункциональной направленности процесса обучения на основе разработки целостного обучающего комплекса с использованием возможностей информационных технологий и технологии модульного обучения;
выявлены теоретические и практические предпосылки для внедрения модели развития комплексных умений студентов на основе применения ИКП в процесс обучения математике: изменение требований к средствам получения знаний в современной системе образования; необходимость формирования в процессе обучения творческой и способной к саморазвитию личности.
Практическая значимость работы заключается в следующем:
создана технология внедрения модели развития комплексных умений студентов математических и информационных специальностей на основе применения ИКП на примере курса «Уравнения математической физики»;
разработана и внедрена в процесс обучения интерактивная контролирующая программа на примере курса «Уравнения математической физики», созданная с использованием технологии модульного обучения, используемая нами как средство эффективного развития комплексных умений студентов математических и информационных специальностей;
выявлены качественные и количественные параметры для определения уровня развития комплексных умений будущих специалистов;
на основе технологии модульного обучения создана система электронного тестирования на примере курса «Уравнения математической физики», которая является частью единого обучающего комплекса (ЭУМК), используемого как средство эффективного развития комплексных умений студентов математических и информационных специальностей.
Положения, выносимые на защиту.
1. Условиями развития комплексных умений студентов в процессе обучения являются:
– педагогические: а) готовность преподавателей и студентов к процессу обучения в режиме ИКП; б) отбор и адаптация содержания обучения и форм подачи учебного материала к уровню подготовки студентов с учётом их индивидуальных особенностей; в) организация самостоятельной деятельности студентов с помощью ИКП в процессе обучения и вовлечение студентов в творческую деятельность по освоению комплексных умений.
– организационные: а) наличие электронного учебно-методического комплекса (ЭУМК) по курсу «Уравнения математической физики» с использованием модульной технологии; б) организационная и учебная подготовка студентов к изучению курса «Уравнения математической физики» с применением ИКП; в) наличие системы межпредметных задач.
2. Разработанная модель развития комплексных умений студентов математических и информационных специальностей на основе применения ИКП на примере курса «Уравнения математической физики» и организационно-структурная схема построения ИКП способствуют решению задач, сформулированных в начале исследования и достижению поставленной цели.
3. Организация учебных занятий с помощью ИКП (построенного с помощью синтеза технологий модульного подхода к обучению и информационно-коммуника-ционных технологий; позволяющего организовать самостоятельную работу студентов, как во время занятий, так и любое удобное для студента время и систематический контроль за уровнем усвоения полученных знаний; содержащего систему межпредметных задач) способствует повышению эффективности учебного процесса и развитию комплексных умений студентов.
Достоверность и обоснованность результатов исследования обеспечены непротиворечивостью исходных теоретико-методологических позиций, предполагающей обращение к смежным отраслям знаний (философии, психологии, социологии и др.); логичностью и последовательностью общей структуры исследования – его цели, задач, подходов к их решению; корректным применением комплекса методов, адекватных предмету, задачам и логике исследования; оптимальным сочетанием теоретических и эмпирических методов исследования; комплексным характером исследования; соблюдением условий и чистоты эксперимента; количественным и качественным анализом экспериментальных данных методами математической статистики; сравнительным анализом примененных методов исследования и результатами опытно-поисковой работы.
Апробация и внедрение результатов исследования осуществлялись в процессе опытно-экспериментальной работы на математическом факультете ГОУ ВПО «Алтайский государственный университет» и на факультете информатики и ВТ Барнаульского филиала НАЧОУ ВПО «Современная гуманитарная академия».
Структура диссертации отражает содержание, логику и результаты исследования. Работа состоит из введения, двух глав, заключения, списка литературы и 1 приложения. Общий объём диссертации 181 страница машинописного текста. Работа содержит 12 таблиц, 5 диаграмм и 2 рисунка. Список литературы включает 232 источника.
