Методика реализации межпредметных связей посредством решения прикладных задач в процессе обучения математике в вузе

Актуальность исследования. На современном этапе развития образования, меняются задачи и роль математического образования в вузе и школе. Основные принципы образовательной политики России отражены в Законе Российской Федерации «Об образовании», в Федеральном законе «О высшем и послевузовском профессиональном образовании». Основные направления развития современного образования представлены в Концепции модернизации Российского образования на период до 2010 года. Осуществление модернизации образования затрагивает цели, задачи, содержание и методы обучения математике в вузе. Необходимость повышения эффективности подготовки будущих специалистов становится все больше очевидной. На современном этапе система высшего образования играет все большую роль в жизни общества. Публикации последних лет свидетельствуют о необходимости коррекции традиционной дифференцированно-дисциплинарной дидактической модели обучения, обладающей ограниченными возможностями по формированию системы знаний у студентов. Эта проблема актуальна и для математического образования, так как профессиональная деятельность будущих специалистов имеет выраженный интегративно-междисциплинарный характер.

Как указывают Н. Чебышев и В. Каган, в учебном процессе происходит подмена целостного подхода в обучении студентов профессиональной деятельности предметными элементами. В сущности здесь целое заменяется частью.

Разделяя точку зрения Н. Чебышева и В. Кагана мы считаем, что главная задача обучения — это выработка целостной картины процесса решения профессиональной задачи, системного мышления, умения видеть как данная дисциплина вплетена в противоречивую систему интегративных отношений и взаимодействий с другими дисциплинами в ходе целостного педагогического процесса. 3.

Существует определенное противоречие между изолированным изучением в вузе дисциплин различных учебных циклов и использованием полученных знаний в будущей профессиональной деятельности. Это противоречие заключается в отчуждении студентов от достижения качества результатов своего обучения, или в невостребованности этого качества на последующих этапах профессиональной деятельности. Основа решения этой проблемы — это целенаправленное объединение учебных дисциплин при подготовке студента для целостного изучения явлений и процессов. Иначе говоря, нужна междисциплинарная интеграция в процессе подготовки студентов на базе построения и решения различных прикладных и профессиональных задач. На практике чаще всего МДИ понимают как согласование лишь научного содержания учебных дисциплин, т. е. междисциплинарные связи взаимодействия между содержанием отдельных учебных предметов, посредством которого достигается внутреннее единство образовательной программы. Вместе с тем сам подход к толкованию не достаточен в понимании самой проблемы создания междисциплинарной интеграции в вузе. В том плане необходимо учитывать конечные цели обучения, как по каждой дисциплине, так и конечные цели по ориентированию специалиста в вузе в целом. Таким образом, рассматривая классификацию целей в рамках подготовки специалиста в вузе, видится возможность четче определить основные учебные и практические цели при обучении студентов математике. Последнее позволяет строить систему образования студентов уже с учетом не только целей обучения, но и понимании важности формирования определенных видов умений, позволяющих на основе методологии тех или иных наук в рамках изучаемых предметов широко использовать соответствующий нучно-практический инструментарий в решении различных по своей направленности задач, в том числе и профессионально-ориентиованных.

К сожалению, пока приходится констатировать крайне низкий уровень МДИ в процессе предметной подготовки студентов в вузе. До сих пор существует разобщенность между базисными и профильными дисциплинами. В итоге получается, что каждая кафедра учит студентов своим дисциплинам и не учит их комплексному использованию в процессе решения задач в рамках уже других дисциплин. Итак, преподавание математики как науки при подготовке специалистов не должно строиться только в виде логических правил, должно показывать методы познания методы познания в качестве приема решения прикладных задач. Теоретическое обоснования проблема реализации межпредметных связей получила в педагогических исследования Ю. К. Бабанского, Ю. И. Дика, И. Д. Зверева, П. Г. Кулагина, И. Я. Лернера, В. Н. Максимовой, И. Т. Огородникова, М. Н. Скаткина, А. В. Усовой и др. Необходимость применения межпредметных связей в процессе обучения, психологические закономерности, лежащие в основе их осуществления, раскрыты в работах НА. Менчинской, И. П. Павлова, Ю. А. Самарина, И. М. Сеченова и др. Методические аспекты реализации межпредметных связей в процессе обучения математики отражены в работах математиков и методистов В. Г. Болтянского, Н. Я. Виленкина, В. А. Гусева, А. Н. Колмагорова, Ю. М. Калягина, В. М. Монахова, Н. А. Терешина, Л. М. Фридмана, Ю. В. Шапиро, И. М. Яглома и др.

Для нашего времени характерна интеграция наук, стремление получить как можно более точное представление об общей картине мира. Эти идеи находят отражение в концепции современного образования. Но решить такую проблему невозможно в рамках одного учебного предмета. Поэтому теории и практике обучения наблюдается тенденция к интеграции учебных дисциплин, которая позволяет учащимся достигать межпредметных обобщений и приближаться к построению модели общей картины мира. Учет общей картины мира. Учет межпредметных связей при обучении способствует систематизации и углублению знаний учащихся, формированию у них навыков и умений самостоятельной познавательной деятельности, переносу знаний, полученных на более низких ступенях обучения, на более высокие ступени. Это особенно важно для преподавания математики, методы которой используются во многих областях знаний и человеческой деятельности. Интегрированные уроки математики с другими предметами обладают ярко выраженной прикладной направленностью и вызывают несомненный познавательный интерес учащихся.

Не для кого уже не секрет, что знания отдельных учащихся зачастую представляют собой так называемое «лоскутное одеяло», когда русский язык усваивается сам по себе, физика сама по себе, математика также и др. Современная педагогическая наука утверждает, что для продуктивного усвоения учеником знаний и для его интеллектуального развития средствами разных предметов в вузе важно установление широких связей как между разными разделами изучаемых курсов, так и между разными предметами в целом. Представляют ценность связи не только с родственными по содержанию дисциплинами, но и межцикловые связи. Большое значение интеграции для развития интеллектуальных творческих способностей учащихся объясняется тем, что в современной науке все более усиливается тенденция к синтезу знаний, к осознанию и раскрытию общности объектов познания. При этом ученые утверждают, что данная тенденция должна постоянно усиливаться в будущем.

Потребность в синтезе научных знаний обусловлена все увеличивающимся количеством комплексных проблем, стоящих перед человечеством: проблем, решение которых возможно лишь с привлечением знаний из различных отраслей науки. Ставится вопрос о формировании нового, интегративного способа мышления, характерного и необходимого для современного человека. Такой подход в обучении способствует выработке системы знаний, развивает способность к их переносу.

Интеграция вопросов из различных учебных дисциплин и объединение в одном задании знаний из разных областей является реализацией межпредметных связей в обучении. Именно они наиболее эффективно решают задачу уточнения и обогащения конкретных представлений учащихся об окружающей действительности, о человеке, о природе и обществе и на их основе — задачу формирования понятий, общих для разных учебных предметов, которые являются объектом изучения разных наук. Усваивая их на одном уроке, студент углубляет свои знания о признаках опорных понятий, обобщает их, устанавливает причинно-следственные связи.

Анализ научной литературы позволяет сделать вывод о том, что эффективность подготовки будущих специалистов в высших учебных заведениях зависит от реализации межпредметных связей в процессе обучения математике, посредством решения прикладных задач напрямую, связанных с профессиональной направленностью математического образования.

Обратим внимание на тот факт, что в учебном процессе по математике в вузе в настоящее время используются межпредметные связи в обучении, опыт и обобщение работы в данном направлении преподавателей математики и ученых-дидактов свидетельствует о возрастающем интересе к реализации межпредметных связей в обучении и интеграции дисциплин базовой и профессиональной подготовки студентов.

Повышение качества подготовки специалистов зависит от использования новых методических подходов к реализации межпредметных связей в обучении математике. Одним из таких подходов является построение учебного процесса по математике в вузе на основе реализации межпредметных связей базовых и специальных дисциплин на уровне целостности обучения, т. е. решения не отдельных прикладных задач, а в системе интеграции математики и дисциплин профессиональной подготовки специалистов. В условиях многоуровневой подготовки специалистов (бакалавриат, магистратура, аспирантура) возникает противоречие между потребностью высшей школы в научно-обоснованной методике реализации межпредметных связей в обучении математике студентов и фактическим ее состоянием, преобладанием частных подходов и локальных связей при моноструктурном построении обучения в вузе или вообще отсутствуем их реализации при многоуровневом построении учебного процесса в вузе. Именно это противоречие позволило нам сформулировать проблему исследования: как, каким образом для реализации межпредметных связей в обучении математике в системе многоуровневой подготовки студентов высших учебных заведений использовать прикладные задачи для повышения качества обучения математике и эффективности подготовки специалистов?

Цель исследования заключается в разработке методики реализации межпредметных связей в обучении математике студентов аграрного факультета посредством прикладных задач, интегрирующих математику и специальные дисциплины профессиональной направленности.

Объектом исследования является процесс обучения математике в вузе, направленный на реализацию межпредметных связей.

Предметом исследования является реализация межпредметных связей в обучении математике, студентов аграрных специальностей посредством обучения решению прикладных задач.

Гипотеза исследования заключается в том, что методика реализации межпредметных связей в обучении математике в вузе будет более эффективной по сравнению с традиционной, если будут выполняться следующие условия: основным средством реализации межпредметных связей являются прикладные задачи, интегрирующие частные локальные знания общеобразовательных дисциплин и дисциплин профессионального образованияразвивающая функция прикладных задач обеспечивается соотношением содержательной и процессуальной сторон интеграциимежпредметные связи осуществляются на трех основных уровнях, определяемых типами интеграционного взаимодействия (уровень целостности, дидактического синтеза, уровень межпредметных связей). Цель, предмет и гипотеза исследования определяют его частные задачи.

Цель, предмет и гипотеза исследования определяют его частные задачи.

1. Изучить и проанализировать психолого-педагогическую и научно методическую литературу по проблеме исследования.

2. Провести анализ содержания математических дисциплин, изучаемых на аграрном факультете университетов, с целью подбора прикладных задач, реализующих межпредметные связи на разных уровнях интеграции знаний.

3. Разработать методику реализации межпредметных связей при обучении математике на аграрном факультете посредством решения прикладных задач.

4. Экспериментально проверить разработанную методику.

Методологической основой данного исследования являются: нормативные документы в области образованияидеи гуманистической философии и личностно-ориентированной педагогикиосновные положения теории обучения, обеспечивающие реализацию межпредметных связейсущественной предпосылкой нашего исследования стали труды по теории и методике обучения математике: (В.А. Байдак, И. И. Баврин, В. Г. Гусев, В. А Далингер,, Ю. М. Колягин, В. И. Михеев, А. Г. Мордкович, В. С. Петрова,).

Решение поставленных задач потребовало привлечения следующих методов исследования: теоретический анализ философской, педагогической и психологической литературыэмпирические методы исследования: наблюдение, тестирование, анкетирование, обобщение опыта работы учителей математикипедагогический и факторный экспериментанализ результатов деятельности обучающихся;

Решение перечисленных задач осуществлялось в несколько этапов. Диссертация обобщает результаты исследования, проводимого автором с 2003 по 2008 гг.

На первом этапе (2003;2004 гг.) проводился анализ психологической, педагогической и методической литературы по теме исследования, определялось направление исследования, осуществлялась постановка констатирующего и обучающего эксперимента автором исследования и преподавателями кафедры высшей математики Российского университета дружбы народов (РУДН).

На втором этапе (2004;2006 гг.) внимание было уделено разработке его теоретических и методических основ. Результаты научного исследования внедрялись в практику работы высшей школы на аграрном факультете РУДН.

На третьем этапе (2006;2008 гг.) было осуществлено экспериментальное исследование (проверена эффективность разработанной методики реализации межпредметных связей в обучении математике в вузе, посредством решения прикладных задач. Обобщался и систематизировался собранный материал, уточнялись выводы, оформлялся текст диссертации.

Научная новизна исследования заключается в том, что в нем впервые методика реализации межпредметных связей в обучении математике в вузе охватывает все уровни интегрированного обучения (уровень целостности, дидактического синтеза и межпредметных связей) и реализуется в условиях двух ступенчатого образования в высшей школе (бакалавриат, магистратура);

— выявлена специфика развивающей функции прикладных задач, интегрирующих частные понятия, формулы, законы математики и дисциплин профессионального образования;

— определены содержательная и процессуальная стороны интеграции общеобразовательных и специальных дисциплин.

Наиболее существенные результаты исследования заключаются в следующем.

Разработаны методические средства реализации межпредметных связей в процессе обучения математике на аграрном факультете, в числе которых: система прикладных задач по курсу математика (I курс бакалавриата), обеспечивающих интеграцию математических знаний и специальных дисциплин на уровне межпредметных связейспецкурс по выбору (III, IV курсы бакалавриата), включающий содержательную и процессуальные стороны процесса обучения и реализующий второй уровень интеграции знаний по математике и специальных дисциплин, уровень дидактического синтеза. Содержательная часть определяет разделы математики для дальнейшего углубления знаний, их обобщения и систематизации. Процессуальная часть содержит требования к организации учебного процесса, методы и формы обучения, а также разработанную систему диагностики результатов обученияисследовательские задачи и задания (V, VI курсы магистратуры), интегрирующим фактором которых является обобщение и систематизация знаний базовых и специальных дисциплин, образующих систему профессиональных знаний и обеспечивающих интеграцию знаний на уровне целостности.

Теоретическая значимость исследования определяется его вкладом в теорию и методику обучения математике и заключается в том, что: теоретически обобщены основные понятия методики математики «межпредметные связи в обучении», «прикладная задача», выявлена специфика развивающей функции прикладных задач в обучении математике в вузе при реализации межпредметных связей различных учебных дисциплин, построена методика реализации межпредметных связей в обучении математике в вузе посредством прикладных задач на трех уровнях: уровне целостности, дидактического синтеза и межпредметных связей, включающая цели, содержание, формы, методы и контроль знаний.

Практическая значимость исследования определяется тем, что разработанная методика является универсальной и может быть использована при обучении математике специалистов различной профильной направленности, в том числе и при подготовке специалистов естественно-научного и математического направления.

Результаты и выводы работы могут быть учтены при разработке учебных программ и учебных пособий по математике для вузов.

Апробация и внедрение результатов исследования. Основные результаты докладывались на всероссийской конференции по проблемам математики, информатики, физики и химии (РУДН, 2004 г., 2005 г., 2006 г.) — на выездном заседании НМС по математике Министерства образования и науки РФ (Набережные Челны, 2006 г.) — на международной научной конференция «Образование, наука и экономика в вузах. Интеграция в международное пространство» (Польша, 2006 г.) — на международной научной конференция «Через игры к творчеству «(Франция, 2007 г.) — на третьей международной конференции, посвященной 85-летию члена — корреспондента РАН, профессора Л. Д. Кудрявцева. (МФТИ, 2008 г.). По теме исследования опубликовано 17 работ.

На защиту выносятся следующие положения:

1. В последние года наметилась устойчивая тенденция в образовании ориентации обучения на профессиональную деятельность. В связи с этим у обучающихся возникают новые условия, позволяющие повысить качество обучения математике в вузе. Для этого необходимы два источника обновления: во-первых, обновление содержания математического материала, использование прикладных задач как средства интеграции базовых и специальных знанийво-вторых, организация интегрированного обучения математике в вузе на трех уровнях: уровне целостности, дидактического синтеза и межпредметных связей.

2. Система учебных прикладных задач, раскрывающих приложения математических понятий и методов в специальных и общепрофессиональных дисциплинах.

Результаты исследования открывают перспективу дальнейшего исследования проблемы МПС в обучении математике в вузе, которые могут осуществлятся в направлениях:

— совершенствование учебного процесса в вузе, в условиях информатизации образования;

— обеспечение и повышение уровня методической подготовки преподавателей вуза к реализации методики МПС в обучении математике.

Заключение

.

На основе анализа достижений психолого-педагогической и методической науки в совершенствовании методической системе обучения математике в вузе, в ходе проведенного исследования разработана методика реализации межпредметных связей посредством решения прикладных задач в процессе обучения математике. Исторический анализ решения проблемы МПС в обучении показал, что ее решение зависит от конкретно исторических условий развития образования и от прогресса научного знания.

В современных условиях, учитывая изменения происходящие в высшей школе, с внедрением технологического подхода к обучению, многоуровнего образования, для повышения процесса эффективности реализации межпредметных связей в обучении математике был проведен отбор содержания образования, его структуирование по курсам (бакалавриат, магистратура) и разделам математики.

Предложены дополнительные разделы, без которых невозможно достижения целостности и системности знаний и общепрофессиональных и специальных дисциплин.

Осуществлен выбор форм, методов и средств обучения для эффективности процесса обучения студентов, для которых математика не является профилирующим предметом.

Апробация и внедрение основных положений методики осуществлялась на аграрном факультете Российского университета друл<�бы народов.

В ходе длительного эксперимента были разработаны средства реализации обучения математике в вузе:

— система прикладных задач (I курс бакалавриата), обеспечивающих интеграцию математических знаний и специальных дисциплин на уровне межпредметных связей, спецкурс по выбору (III, IV курсы бакалавриата), включающий содержательную и процессуальные стороны процесса обучения и реализующий второй уровень интеграции знаний по математике и специальных дисциплин, уровень дидактического синтеза.

Анализ результатов экспериментальной проверки подтвердил справедливость, выдвинутой гипотезы. Таким образом, разработанная методика реализации межпредметных связей посредством решения прикладных задач в процессе обучения математики оказалось эффективной, что нашло отражение в повышении качества математических знаний студентов.