Методика формирования математической компетентности студентов технических вузов в проблемно-прикладном контексте обучения

Актуальность исследования. В настоящее время российское общество
переживает ряд социальных и экономических преобразований, которые
существенно затронули и образовательную область. Произошел переход высшего
профессионального образования на новые образовательные стандарты (ФГОС
ВПО (ВО) третьего поколения), что повлекло изменение целей и планируемых
результатов образования.
Основной целью образования становится подготовка компетентных
специалистов, которые свободно владеют своей профессией, способны к
эффективной работе по специальности на уровне мировых стандартов, являются
конкурентоспособными на рынке труда, готовы к профессиональному росту и
профессиональной мобильности, обладают ответственностью за результаты своей
профессиональной деятельности. Для достижения этой цели правительством РФ
утверждена государственная программа «Развитие образования» на 2013 – 2020
годы. В области профессионального образования эта программа ориентирована на
модернизацию его содержания и технологий с целью обеспечения их
соответствия потребностям современной экономики и изменяющимся запросам
населения.
Требования к результатам образования сформулированы в ФГОС ВПО (ВО)
в виде компетенций, что указывает на необходимость реализации
компетентностного подхода к обучению будущих бакалавров, в том числе и в
технических вузах. Выпускник вуза должен не только обладать необходимым
объемом знаний, но и уметь применять их в различных ситуациях в процессе
будущей профессиональной деятельности. Оценка качества подготовки теперь
основывается на том, овладел ли выпускник предписанными компетенциями и на
каком уровне.
Проблеме разработки и внедрения компетентностного подхода в систему
современного образования посвящено множество научных работ. Теоретическое
обоснование компетентностного подхода представлено в исследованиях
В.И. Байденко, В.А. Болотова, И.Г. Галяминаой, Э.Ф. Зеера, И.А. Зимней,
Г.И Ибрагимова, О.Е. Лебедева, В.В. Рябова, Н.А. Селезневой, В.В. Серикова,
Э.Э. Сыманюк, Ю.Г. Татура, Ю.В. Фролова, А.В. Хуторского и др., также авторы
рассматривают различные аспекты реализации компетентностного подхода в
процессе обучения. Целью обучения в высшем техническом образовании является
формирование и развитие общекультурной и профессиональной компетентностей
студентов.
В настоящее время среди исследователей есть понимание того, что процесс
формирования компетентностей должен происходить в условиях контекстного
обучения (А.А. Вербицкий). Различные аспекты теории и методики контекстного
обучения отражены в исследованиях И.А. Жуковой (для будущих юристов),
М.Д. Ильязовой (для будущих социологов), А.Н. Картежниковой, Л.А. Сергеевой,
С.В. Чиркова (для экономических специальностей), В.Н. Кругликова (активизация
учебно-воспитательного процесса в технических вузах), О.Г. Ларионовой,
М.Г. Макарченко (для будущих учителей математики), В.Ф. Тенищевой
(профессиональная компетенция с иноязычной компонентой для будущего
инженера) и др. В то же время возможность применения контекстного подхода к
обучению математике будущих бакалавров технических вузов изучена
недостаточно.
Работа инженерно-технических кадров связана с решением различного рода
профессиональных проблем. Например, рациональное использование
материальных ресурсов, удовлетворение требований заказчика, целесообразность
в выборе средств, выдерживание сроков работ, слаженная и продуктивная
деятельность рабочих коллективов, экономия денежных средств и т. д.
Их решение осуществляется с использованием математического аппарата.
В настоящее время при устройстве на работу по профилю выпускников
технических вузов наблюдается следующее противоречие: с одной стороны
каждый из них обучался математике на первых курсах, но не представлял, где и
как в будущей профессиональной деятельности он может применить полученные
знания и умения. С другой стороны, столкнувшись с проблемой на производстве,
бакалавр часто понимает, что ее можно решить средствами математики, но не
представляет себе, какие конкретно знания следует задействовать. Разрешению
указанного противоречия посвящено наше исследование.
Мы в своей работе используем идеи контекстного обучения и, следуя
специфике дисциплины «математика» в техническом вузе, считаем необходимым
и возможным применять элементы проблемного обучения. Причем построение
проблемных ситуаций должно быть связано с выявлением проблем будущей
профессиональной деятельности студентов, процесс их решения (с применением
средств ИКТ) должен имитировать элементы этой деятельности.
Профессиональная деятельность будущих инженерно-технических кадров
достаточно многогранна. Например, бакалавр-строитель по окончании обучения
должен быть готов к решению задач изыскательской и проектно-
конструкторской, производственно-технологической и производственно-
управленческой, экспериментально-исследовательской, монтажно-наладочной и
сервисно-эксплуатационной, предпринимательской деятельности. Поэтому
область приложения инженерных изысканий касается не только технических, но и
организационных, экономических, социальных и др. систем. Изучение процессов
и явлений внутри систем целесообразно осуществлять с использованием
математического моделирования. Применение этого метода при решении
прикладных задач в курсе математике позволит раскрыть для студентов его
возможности, показать значимость математических знаний и умений,
актуализировать приложения математики для решения практических задач их
будущей профессиональной деятельности. Использование в процессе обучения
математике проблемности и прикладной направленности указывает на
целесообразность выделения проблемно-прикладного контекста обучения.
В настоящее время в технических вузах реализуется обучение студентов
различных специальностей и направлений подготовки бакалавриата. В нашем
исследовании мы рассматриваем процесс обучения математике студентов
технических направлений подготовки бакалавриата, для которых дисциплина
«математика» является базовой. Их существует достаточно много, например,
в АлтГТУ им. И.И. Ползунова (г. Барнаул) осуществляется обучение студентов по
следующим направлениям подготовки бакалавриата с подобной спецификой:
«Электроэнергетика и электротехника», «Энергетическое машиностроение»,
«Материаловедение и технологии материалов», «Машиностроение»,
«Технологические машины и оборудование», «Эксплуатация транспортно-
технологических машин и комплексов», «Технология транспортных процессов»,
«Наземные транспортно-технологические комплексы», «Продукты питания из
растительного сырья», «Продукты питания животного происхождения»,
«Технология продукции и организация общественного питания»,
«Приборостроение», «Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической
технологии, нефтехимии и биотехнологии», «Строительство». Следует отметить,
во-первых, в ФГОС ВО для них не определено содержание дисциплины
«математика», что указывает на необходимость разработки критериев для его
отбора, во-вторых, в настоящее время остро стоит проблема мотивации учебной
деятельности студентов и их ценностного отношения к математике.
При обучении математике студентов технических направлений подготовки
бакалавриата целесообразно выделить понятие математической компетентности
студентов как неотъемлемой составляющей их общекультурной и
профессиональной компетентностей, так как математические знания и умения
служат фундаментом при изучении смежных дисциплин. Проблеме
формирования математической компетентности студентов посвящены работы:
Т.Л. Анисовой, В.А. Шершневой (для технических вузов), Е.Ю. Беляниной,
Э.Г. Габитовой (для экономических специальностей), И.И. Бондаренко (для
гуманитарных специальностей), Л.К. Иляшенко, Я.Г. Стельмах (для будущих
инженеров), М.М. Манушкиной (для будущих информатиков), М.В. Монгуша
(для будущих агрономов), и др. Анализ перечисленных работ показал, что в них
недостаточное внимание уделено проблемно-прикладному контексту обучения
математике, в частности, для направления подготовки 08.03.01 «Строительство»
(уровень бакалавриата).
Следует добавить, что в декабре 2013 года правительство РФ утвердило
«Концепцию развития математического образования в РФ», в которой, в
контексте обучения математике в технических вузах, мы выделяем следующее:
потребность в повышении мотивации учебно-познавательной деятельности
студентов; необходимость модернизации содержания учебных программ
математического образования технических вузов, исходя из потребностей
студентов и потребностей общества; применение современных технологий
образовательного процесса; создание и реализация педагогическими работниками
собственных педагогических подходов и авторских программ. Такая
направленность развития высшего образования подтверждает актуальность
выявления и реализации условий для формирования математической
компетентности будущих бакалавров в процессе обучения математике в
техническом вузе.
Анализ нормативных документов, научной, методической и учебной
литературы, результатов диссертационных работ, а также практики обучения
математике в техническом вузе позволил выявить следующие противоречия:
 на социально-педагогическом уровне – между потребностью современного
общества в компетентных специалистах технического профиля, владеющих
математическими знаниями и методами для решения профессиональных задач, и
недостаточной ориентированностью традиционной системы математического
образования в технических вузах на формирование математической
компетентности студентов;
 на научно-педагогическом уровне – между достаточной разработанностью
основных положений проблемного и прикладного обучения и недостаточно
выявленной сущностью и возможностями проблемно-прикладного контекста
обучения математике в техническом вузе;
 на научно-методическом уровне – между целесообразностью