Принципы взаимосвязи теоретических знаний и практических навыков, получаемых обучающимися в технических вузах в процессе изучения математики

Полный текст

Введение. Стремительное развитие промышленного производства требует от современного специалиста высокой технической подготовки и готовности к решению повседневных рабочих вопросов на практике. Студенты уже с первого курса обучения в вузе должны приобретать базовые и постепенно расширяющиеся компетенции.

Многие авторы рассматривали проблему технической подготовки в прошлом и в настоящем. Они обнаружили, что современная система высшего технического образования начинает приходить в упадок. Особенно это заметно в распределении учебных часов и в содержании учебных программ. Такое состояние технического образования негативно сказывается на приобретении теоретических и практических знаний, необходимых для успешного решения технических проблем на практике. Для того чтобы сформировать положительное отношение к высшей математике как части профессионального образования, необходимо организовывать обучение таким образом, чтобы обучаемые имели представление о технологическом развитие отрасли и проблемах современного информационного общества, могли сформировать позитивное отношение к технологиям в рамках профессиональной подготовки. Командная работа и творческий подход являются важными факторами для успешного решения практических технических задач. В частности, у обучающихся необходимо развивать факторы креативности при решении практических технических задач. Предпосылкой для успешного решения не только стандартных задач по высшей математике, но и проблемных технических заданий с использованием практических навыков является способность обучающихся распознавать проблемы, изменять значение и использование продукта, а также разрабатывать различные пути решения.

Построение образовательного процесса при изучении высшей математики должно быть направлено на стимулирование у студентов интереса к новым знаниям и их применению в будущей профессиональной деятельности. Поэтому в тексте задач изначально заложен профессиональный характер.

Профессионально-ориентированная информация обладает огромной значимостью в профессиональной подготовке специалистов, в т.ч. будущих инженеров. Такая информация служит мотивационной составляющей обучения. Объем профессионально ориентированной информации зависит от конкретного предмета.

В современных условиях требования к системе высшего образования кардинально изменились. Поменялись и требования к выпускникам вузов. Так, современный выпускник вуза – это специалист, умеющий критически мыслить, обладающий такими навыками, как инициативность, творческое мышление, мобильность, умение оперативно решать проблемы. Ценность специалиста во многом определяется его способностью к постоянному обучению и саморазвитию.

Оторванность математических знаний от практики приводит к непониманию цели изучения сложных формул, теорем, утверждений, вызывает снижение интереса к математике в целом. Первостепенная задача преподавателя математики показать неразрывную связь теории с практическими навыками, необходимыми в дальнейшей профессиональной деятельности.

Методы исследования. В рамках проведенного исследования была изучена и проанализирована литература о связи теоретических и практических навыков при обучении в техническом вузе. Были подготовлены задачи для студентов двух различных специальностей, а именно 23.05.03 «Подвижной состав железных дорог» и 23.05.04 «Электроснабжение железных дорог» Самарского государственного университета путей сообщения (СамГУПС).

Цель данного исследования заключается в поиске эффективных методов применения теоретических знаний по высшей математике в дальнейшей профессиональной деятельности обучающихся железнодорожных вузов. Наиболее результативным в данном случае явилось введение в процесс обучения дисциплины математики задач профессионально-ориентированного характера. Такой подход к обучению обеспечивает взаимодополнение, взаимопроникновение теоретической и практической подготовки обучаемых и способствует формированию целостного представления об изучаемом объекте. В соответствии с поставленной целью можем определить объект и предмет исследования.

В данной работе под предметом исследования мы будем понимать профессионально- направленные задачи. Именно с их помощью мы определяем степень сформированности компетенций обучающихся Самарского государственного университета путей сообщения.

История вопроса. Практические навыки очень важны в техническом образовании. Чтобы обучающийся обладал наилучшими практическими навыками в решении различных практических задач, он должен сначала приобрести высококачественные теоретические знания. Мы можем сказать, что теоретические знания влияют на процесс приобретения правильных практических навыков, если обучающийся приобретает высококачественные знания и практические навыки на соответствующем уровне, ему легче ориентироваться в решении сложных технических и практических задач. Взаимосвязь теоретических знаний и практических навыков гарантирует возможное успешное решение сложных технических задач. Дж. Дьюи в своих работах призывает к формированию личности в рамках тесной взаимосвязи теоретических и практических знаний, умений и навыков. Идея, состоящая в объединении обучения и трудового воспитания достаточно популярна, причем не только в зарубежной, но и в отечественной педагогике. Примером апробации данной идеи является советская трудовая школа, основоположниками которой считаются Н.К. Крупская, А.В. Луначарский, П.П. Блонский, С.Т. Шацкий и др. По их мнению, в основе школьной жизни лежит труд, а под целью трудовой школы понимается, что все учебные предметы не только должны восприниматься через труд, но также должны научить обучаемого самому труду. Проблема связи теоретических знаний и практических навыков в рамках изучения математики в высшей школе не нова.

В педагогике существуют различные подходы к практическому обучению в высших учебных заведениях. Так, по мнению Ю. Ветровой и Н. Клушиной, практическую составляющую в высшем образовании непосредственно связывают с организацией учебной, преддипломной и производственной практик. Обучающийся при прохождении подобной практики имеет возможность погрузиться в профессиональную среду, при этом соотнести свое представление о профессии с требованиями, которые предъявляет к специалисту реальная жизнь [4, с. 44].

По мнению П. Образцова, Т. Дмитриенко и А. Умана, для формирования у будущего специалиста качеств личности, необходимых для успешной профессиональной деятельности, целесообразно в образовательный процесс внедрять профессионально-ориентированные технологии обучения [5, с. 34].

Ф. Шарипов, Л. Воробьева, В. Гуружапов считают, что получивший образование специалист должен обязательно уметь применять свои знания в практической деятельности.

По мнению Ф. Ялалова, С. Копьевой, Г. Толкачевой, В. Болотова, в отличие от традиционного образования, направленного на статичное усвоение базовых знаний, практический аспект высшего образования состоит в приобретении опыта практической деятельности.

С. Питч предлагает ввести в систему обучения создание проблемных ситуаций и ситуационных задач, способствующих профессиональной подготовке специалистов.

А. Вербицкий, Е. Плотникова, В. Шершнева получение высшего профессионального образования связывают с применением в изучении базовых и специальных дисциплин профессионально-ориентированных задач [6, c. 39]. Именно такой подход наиболее близок нашей точке зрения.

Компетенции в области технологий могут быть приобретены с помощью различных форм обучения, особенно в области ремесел, строительства и экспериментов и т.д. Приобретенных теоретических знаний, как показывает практика, в большей степени недостаточно. Хорошему кандидату на рынке труда необходимо знать и уметь применять теорию в решении практических задач. Практическое обучение подкрепляется опытом обучающихся. Техническое образование предоставляет обучающимся практические навыки на различных уровнях обучения.

В прошлом некоторые из педагогов рекомендовали такой учебный процесс, в котором обучающийся более активен, чем преподаватель. Современные технические вузы внедряют новые концепции преподавания. Мы задаем обучающимся различные практические проблемные задания по техническим и профессиональным предметам. Согласно таксономии образовательных целей Немирко, эти задачи ориентированы на неспецифическую передачу.

Материалы исследования. Мы предлагаем уделять больше внимания постановке и решению технических профессионально-направленных задач непосредственно в учебном процессе по дисциплине высшей математики. Задача преподавателя при этом заключается в том, чтобы оказывать положительное влияние на успеваемость обучающихся, помогать приобретать знания и навыки посредством независимого поиска, исследований и экспериментов. В ходе обучения обучающиеся должны не только усвоить основы научных знаний, но и овладеть способами их применения на практике, приобрести умения эффективного использования знаний в дальнейшей трудовой деятельности. Кроме того, решение профессионально-направленных задач должно являться для обучающихся источником формирования познавательного отношения к действительности, средством овладения новыми теоретическими знаниями [1, c. 17].

Результаты исследования. В качестве примера профессионально-направленного обучения рассмотрим две задачи для разных специальностей Самарского государственного университета путей сообщения, в частности для специальности «Подвижной состав железных дорог» и специальности «Эксплуатация железных дорог».

 Задача №1 для специальности «Подвижного состав железных дорог».

Годовая потребность локомотивного депо в материале составляет 8000 единиц. Расход материала равномерный во времени. Цена единицы материала 4 000 руб., годовые складские расходы на поставку одной партии материала не зависят от величины партии поставки и составляют 32000 руб.

Определить:

а) оптимальную величину партии поставки;

б) оптимальное количество рейсов (количество завозимых партий);

в) оптимальный средний уровень запаса;

г) минимум суммарных годовых расходов по приобретению и хранению материала.

Решение данной задачи предполагает умение применять теорию таких разделов математики, как «Матрицы и действия с матрицами» и «Экстремум функции одной переменной».

Задача №2 для специальности «Эксплуатации железных дорог».

На себестоимость грузовых перевозок на сети железных дорог влияет большое число факторов. В результате анализа из множества факторов выбраны следующие: динамическая нагрузка на ось рабочего вагона х₁ (вт), процент порожнего пробега вагонов к общему пробегу х₂ и участковая скорость х₃ (в км/ч). Определить влияние каждого из этих факторов и всех их вместе на себестоимость грузовых перевозок у; по уравнению зависимости оценить при уровне значимости р=0,05 степень тесноты связи линейного множественного уравнения.

Результаты наблюдения приведены в таблице 1.

 

Таб. 1. Результаты наблюдения (Observation results)

 

№ п/п	у	х1	х2	х3
1	3,14	6,7	20	7,9
2	2,14	7,6	23	7,6
3	2,90	7,0	29	8,0
4	3,25	6,2	28	7,0
5	3,29	6,2	33	7,2
6	2,95	7,0	29	8,6
7	2,57	8,0	19	8,1
8	2,40	8,5	18	9,1
9	2,51	8,1	18	8,4
10	3,52	6,3	29	7,0
11	3,30	6,1	32	9,3
12	2,49	7,6	23	7,7
13	2,53	6,3	33	6,3
14	1,71	6,1	16	7,9
15	2,40	7,6	22	7,5
16	2,20	6,3	18	7,5
17	2,25	8,0	16	7,6
18	2,30	8,3	17	7,9
19	2,35	8,9	18	8,0
20	2,40	8,0	19	8,1

 

При решении данной задачи необходимы знания по дисциплине «Высшая математика», а именно раздела «Теории вероятностей и математическая статистика».

Решение подобных задач на занятиях по высшей математике предполагает обязательное ознакомление с терминологией профессионального характера. Затруднения, возникающие у обучающихся в ходе решения профессионально-направленных задач, побуждают их обращаться к теории, а также добывать новые знания [2, c. 27], [3, c. 18].

Выводы. В данном исследовании в качестве базы был выбран СамГУПС. Для обучающихся двух различных специальностей («Подвижной состав железных дорог» и «Электроснабжение железных дорог») на практических занятиях предлагалось решить задачи профессионально-направленного содержания. Решение в курсе высшей математики задач профессионально–направленного характера способствует повышению интереса студентов к изучению предмета. Введение в процесс обучения таких задач помогает увидеть взаимосвязь теоретических знаний по математике и применение их в решении конкретных практических задачах. Кроме того, такой подход к обучению предполагает теоретические знания смежных дисциплин.

Следует отметить, что преподаватель должен проинформировать обучающихся о том, чего от них ожидают во время проведения занятий, в противном случае их учебная инициатива будет снижена. В современных вузах большое внимание уделяется введению в процесс обучения таких заданий (например, задачи проблемного характера, кейс-задачи, задачи в виде проектов и т.д.), которые ориентированы на более высокий уровень обучения. В контексте решения данной проблемы мы заключаем, что целесообразно рекомендовать:

- разрабатывать и создавать высококачественные учебные программы таким образом, чтобы они в наибольшей степени отражали взаимосвязь теоретических знаний и практических навыков при решении типичных и профессионально-направленных задач;

- передать обучаемым активность в решении практических задач. Преподаватель при этом выступает в качестве помощника и консультанта;

- применять в образовательном процессе как можно больше активизирующих методов, которые помогли бы обучаемым развить техническое мышление и креативность.

Мы не считаем обсуждаемый вопрос закрытым. Существует возможность для углубленного изучения взаимосвязи между получаемыми знаниями и их практическим применением при преподавании не только в курсе высшей математики, но и других общеобразовательных, а также профессиональных и специальных дисциплин.

Об авторах

Наталья Александровна Архипова

Самарский государственный университет путей сообщения

Автор, ответственный за переписку.
Email: arkipova_n_a@mail.ru

старший преподаватель кафедры «Высшая математика»

Россия, г. Самара

Наталья Николаевна Евдокимова

Самарский государственный университет путей сообщения

Email: evdok22@mail.ru

кандидат физико-математических наук, доцент кафедры «Высшая математика»

Россия, г. Самара

Елена Леонидовна Макарова

Самарский государственный социально-педагогический университет

Email: maklen2007@yandex.ru

кандидат педагогических наук, доцент кафедры информатики, прикладной математики и методики их преподавания

Россия, г. Самара

Список литературы

Дополнительные файлы