16.11.2010 10207

Развитие познавательной самостоятельности студентов технических вузов в процессе обучения высшей математике (К.С. Поторчина)

 

На правах рукописи

 

Поторочина Ксения Сергеевна

 

РАЗВИТИЕ ПОЗНАВАТЕЛЬНОЙ САМОСТОЯТЕЛЬНОСТИ СТУДЕНТОВ ТЕХНИЧЕСКИХ ВУЗОВ В ПРОЦЕССЕ ОБУЧЕНИЯ ВЫСШЕЙ МАТЕМАТИКЕ

 

13.00.02 – теория и методика обучения и воспитания (математика, уровень профессионального образования)

 

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

 

Екатеринбург – 2009

 

Работа выполнена в государственном общеобразовательном учреждении высшего профессионального образования «Уральский государственный педагогический университет»

 

Научный руководитель: доктор педагогических наук, доцент Липатникова Ирина Геннадьевна

 

Официальные оппоненты: доктор педагогических наук, профессор Гельфман Эмануила Григорьевна, кандидат физико-математических наук, доцент Плотникова Галина Михайловна

 

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Кузбасская государственная педагогическая академия»

 

Ученый секретарь диссертационного совета Игошев Б.М.

 

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

 

Актуальность исследования. Социальные и экономические преобразования в современном мире существенным образом повлияли на требования работодателей к выпускникам технических вузов. В условиях высокой конкуренции, необходимости использования в производстве наукоемких технологий становятся востребованными инженеры, способные к самостоятельному анализу, переосмыслению и преобразованию накопленного опыта, самосовершенствованию в осуществлении профессиональных видов деятельности.

На первых этапах профессиональной подготовки формирование у студентов профессионально значимых видов деятельности происходит в процессе освоения ими различных учебных дисциплин, в том числе – математических. При этом половина времени на изучение студентами учебных предметов отводится на самостоятельную работу. В связи с этим одной из приоритетных целей высшего образования становится развитие познавательной самостоятельности студентов.

Вопросы структуры и способов развития познавательной самостоятельности, определения дидактических средств ее развития раскрываются в исследованиях В.И. Крупича, А.К. Осницкого, П.И. Пидкасистого, О.В. Петунина, М.А. Туркиной и др. Развитию познавательной самостоятельности студентов в процессе обучения высшей математике посвящены диссертационные исследования И.В. Калашниковой, Н.В. Перьковой, Н.В. Черноусовой. В качестве средства развития познавательной самостоятельности студентов И.В. Калашникова использует разработанный на основе системно-деятельностного подхода электронный учебно-методический комплекс, учебные пособия, в которых предлагается модульно-рейтинговая технология обучения математике. Н.В. Черноусова рассматривает способы развития познавательной самостоятельности студентов педагогических вузов в процессе поиска решения алгебраических задач. В исследовании Н.В. Перьковой раскрыты способы организации самостоятельной деятельности студентов педагогических вузов в процессе изучения математического анализа. Рассматривая формы, методы и средства обучения, использование которых позволяет развивать познавательную самостоятельность будущих педагогов, авторы отмечают профессиональную значимость этого качества личности. В связи с современными требованиями к выпускникам технических вузов проблема отбора содержания, методов и средств обучения с целью развития познавательной самостоятельности будущих инженеров является не менее актуальной.

Изучению проблемы отбора содержания обучения математике в технических вузах посвящены исследования Р.М. Зайниева, О.А. Малыгиной, Г.М. Плотниковой. В работах Е.А. Василевской, М.В. Носкова, С.В. Плотниковой, А.Ф. Салимовой, В.А. Шершневой раскрывается роль и место профессионально-ориентированных задач в подготовке будущих инженеров. В них обоснована необходимость реализации профессиональной направленности обучения высшей математике через формирование у студентов технических вузов основных видов профессиональной деятельности.

Деятельность инженеров связана с анализом математических моделей и алгоритмов решения задач, работой с технической документацией, проведением сопоставительного анализа данных исследований и испытаний, решением производственных задач. Этапы решения математической задачи совпадают с этапами решения технических задач, а техническая документация по своим характеристикам (сжатость, формализованность, наличие математической обработки данных) близка к математическим текстам. Соответственно, самостоятельное использование, создание и преобразование математических текстов способствуют привлечению студентов к профессионально значимым видам деятельности и развитию познавательной самостоятельности.

Вопросы конструирования и применения учебных математических текстов, использование которых направлено на интеллектуальное развитие учащихся школы, формирование у них проектировочных умений, рассматриваются в работах Э.Г. Гельфман, А.Г. Подстригич и др. Результаты их исследований показали, что учебные математические тексты должны выполнять не только информативную функцию, но и быть деятельностно-ориентированными: обучать познавательной деятельности, управлять переходом от деятельности в учебной ситуации к деятельности в ситуации жизненной, способствовать развитию познавательной самостоятельности обучаемых. Вместе с тем, создание и использование учебных математических текстов для развития познавательной самостоятельности студентов технических вузов, несмотря на их дидактические возможности и профессиональную значимость, не являлось предметом диссертационных исследований.

Анализ стандартов высшего профессионального образования технических специальностей, научной, методической и учебной литературы по проблеме исследования позволил выявить ряд противоречий:

на социально-педагогическом уровне – между существующей системой подготовки студентов технических вузов в области математики и потребностями современного общества в инженерах, способных к самостоятельному познанию, саморазвитию, самореализации в сфере своей профессиональной деятельности;

на научно-педагогическом уровне – между дидактическими возможностями средств обучения, использование которых направлено на развитие познавательной самостоятельности студентов технических вузов и недостаточной разработанностью теоретических основ их эффективного применения;

на научно-методическом уровне – между необходимостью развивать познавательную самостоятельность студентов технических вузов в процессе обучения высшей математике и недостаточной направленностью существующих методик обучения на разработку дидактических средств, используемых и самостоятельно создаваемых студентами для решения учебно-познавательных задач.

Необходимость решения указанных противоречий обусловливает актуальность настоящего исследования и определяет его проблему: как и какими средствами обеспечить развитие познавательной самостоятельности студентов технических вузов в процессе обучения высшей математике?

В рамках решения данной проблемы была определена тема исследования: «Развитие познавательной самостоятельности студентов технических вузов в процессе обучения высшей математике».

Объектом исследования является процесс обучения высшей математике в техническом вузе.

Предмет исследования: развитие познавательной самостоятельности студентов технических вузов в процессе обучения высшей математике.

Цель исследования: научное обоснование и разработка методики развития познавательной самостоятельности студентов технических вузов в процессе обучения высшей математике.

Гипотеза исследования: развитие познавательной самостоятельности студентов технических вузов в процессе обучения высшей математике будет эффективным, если:

- в качестве одного из средств развития будут выбраны деятельностно-ориентированные математические тексты, структурной единицей которых является минитекстовый модуль;

- в структуру минитекстового модуля будет включена ориентировочная основа самостоятельного осуществления учебно-познавательной математической деятельности, учебные задания для самостоятельной работы, способы самодиагностики и самооценки математической деятельности средствами математики;

– учебно-познавательная деятельность студентов будет организована с использованием различных типов деятельностно-ориентированных математических текстов, выделенных в соответствие с этапами развития познавательной самостоятельности.

В соответствие с указанной целью и гипотезой исследования были поставлены следующие задачи исследования:

1. На основе анализа психолого-педагогической, научно-методической литературы по проблемам развития познавательной самостоятельности выявить дидактический потенциал учебных математических текстов в развитии познавательной самостоятельности студентов технических вузов с учетом специфики их профессиональной подготовки.

2. Сформулировать принципы отбора содержания деятельностно-ориентированных математических текстов, использование которых обеспечит развитие познавательной самостоятельности студентов технических вузов.

3. Разработать модель развития познавательной самостоятельности студентов в процессе обучения высшей математике с использованием деятельностно-ориентированных математических текстов.

4. В соответствие с разработанной моделью научно обосновать и разработать методику развития познавательной самостоятельности студентов технических вузов в процессе обучения высшей математике.

5. Осуществить экспериментальную проверку разработанной методики развития познавательной самостоятельности студентов технических вузов в процессе обучения высшей математике.

Методологическую основу исследования составляют работы в области реализации системного подхода к организации учебного процесса (В.П. Беспалько, В.В. Якунин), деятельностные концепции управления самостоятельной мыслительной деятельностью (О.С. Анисимов, Е.И. Машбиц, О.К. Осницкий, В.Д. Щадриков), концепции и идеи деятельностного подхода к обучению математике (Э.К. Брейтигам, О.Б. Епишева, Л.Г. Петерсон).

Теоретической основой исследования являются:

- исследования, посвященные анализу особенностей обучения математике студентов технических специальностей (Е.А. Василевская, М.В. Носков, С.В. Плотникова, А.Ф. Салимова);

- работы, связанные с анализом сущности познавательной самостоятельности и способов ее развития (Е.В. Брылева, О.А. Ленглер, А.К. Осницкий, П.И. Пидкасистый, О.В. Петунин);

- психолого-педагогические и научно-методические исследования, посвященные вопросам создания и использования в процессе обучения математике учебных текстов (Э.Г. Гельфман, Ю.Н. Ковшова, А.Г. Подстригич, Т.Б. Ципляева);

- исследования, посвященные вопросам организации и обработке результатов педагогического эксперимента (В.П. Беспалько, В.А. Руденко, Б.Е. Стариченко).

Методы исследования: изучение и анализ психолого-педагогической, научной, методической литературы; системный анализ основных понятий исследования; теоретическое моделирование; педагогическое проектирование; анкетирование студентов; беседы с преподавателями технических вузов; наблюдение за ходом процесса обучения; статистические методы обработки результатов эксперимента.

Научная новизна заключается в следующем:

– в отличие от предыдущих работ, посвященных различным аспектам развития познавательной самостоятельности студентов в процессе обучения высшей математике, в настоящей работе обоснована целесообразность развития познавательной самостоятельности студентов технических вузов средствами деятельностно-ориентированных математических текстов, решена задача конструирования и использования указанных текстов с целью эффективного развития познавательной самостоятельности;

– построена модель развития познавательной самостоятельности студентов технических вузов, в структуре которой выделены уровни самостоятельности (ученический, исполнительский, эвристический, творческий) в исполнительской, информационно-аналитической, организационно-управленческой деятельности студентов при работе с деятельностно-ориентированными математическими текстами;

– на основе предложенной модели разработана методика развития познавательной самостоятельности студентов технических вузов, которая предполагает использование различных типов деятельностно-ориентированных математических текстов на всех этапах развития познавательной самостоятельности (проблемно-информационном, организационно-поисковом, деятельностно-интеграционном).

Теоретическая значимость исследования:

1. Выявлены структурные компоненты познавательной самостоятельности (эмоционально-волевой, мотивационно-ценностный, когнитивный, метакогнитивный, регулятивный), и определено их содержание для каждого уровня развития познавательной самостоятельности.

2. Определены типы деятельностно-ориентированных математических текстов (текст-актуализация, текст-самоактуализация, текст-прогнозирование, текст-конструирование, текст-реконструкция, текст-моделирование учебно-познавательной деятельности), использование которых способствует развитию самостоятельности студентов в информационно-аналитической, организационно-управленческой деятельности и моделировании учебно-познавательной деятельности.

3. Предложены принципы отбора содержания деятельностно-ориентированных математических текстов: принципы обеспечения полного цикла самостоятельной учебно-познавательной деятельности, единства предметного содержания и индивидуальных познавательных особенностей личности, минимизации числа структурных единиц текста, деятельностной ориентированности, профессионально-деятельностной и профессионально-предметной направленности.

Практическая значимость исследования состоит в том, что теоретические результаты исследования доведены до уровня практического применения:

- создан комплекс учебных заданий, ориентировочных основ учебно-познавательной деятельности, средств самодиагностики студентов, позволяющих преподавателю самостоятельно конструировать деятельностно-ориентированный математический текст;

- создан и внедрен в учебный процесс комплекс деятельностно-ориентированных математических текстов, которые соответствуют последовательности математических разделов, изучаемых в технических вузах;

- разработаны методические рекомендации для преподавателей по конструированию и использованию деятельностно-ориентированных математических текстов с целью развития у студентов познавательной самостоятельности.

Достоверность результатов исследования и обоснованность сделанных на их основе выводов обеспечиваются анализом нормативных документов, психолого-педагогической, методической литературы; использованием методов исследования, адекватных поставленным задачам; последовательным проведением этапов педагогического эксперимента, результаты которого подтвердили эффективность разработанной методики развития познавательной самостоятельности; результатами обсуждения на международных, всероссийских и региональных конференциях, семинарах преподавателей вузов и семинарах кафедры теории и методики обучения математике Уральского государственного педагогического университета.

Апробация и внедрение основных идей и результатов исследования осуществлялись в ходе педагогического эксперимента на базе УГТУ-УПИ, обсуждались на международной научной конференции «Информационно-математические технологии в экономике, технике и образовании» (г. Екатеринбург, 2007 г.); V международной научно-методической конференции «Новые образовательные технологии в вузе» (г. Екатеринбург, 2008); международной научно-практической конференции «Современные проблемы теории и методики обучения физике, информатике и математике» (г. Екатеринбург, 2009 г.); всероссийской научно-практической конференции «Математика. Информатика. Технологический подход к обучению в вузе и школе» (г. Курган, 2009); на XXVI и XXVII всероссийских семинарах преподавателей математики университетов и педагогических вузов (г. Самара, 2007 г., г. Пермь, 2008 г.); на второй научно-практической конференции по проблемам преподавания естественнонаучных и математических дисциплин (г. Екатеринбург, 2006 г.); на семинарах кафедры теории и методики обучения математике УрГПУ и были опубликованы в журналах «Образование и наука», №2 (14), 2008 г., «Аспирантские тетради», № 38 (82), 2008 г.

Поставленные цели и задачи определили ход исследования, которое проводилось в три этапа в период 2005 - 2009 гг.

На первом этапе (2005 - 2007 гг.) был проведен анализ нормативной, психолого-педагогической, методической литературы с целью определения степени разработанности проблемы исследования и ее актуальности с учетом особенностей обучения высшей математике студентов технических вузов; определены объект, предмет, цель и задачи исследования. Практический аспект работы состоял в проведении констатирующего этапа эксперимента, позволившего сформулировать гипотезу исследования.

На втором этапе (2007 - 2008 гг.) была разработана модель развития познавательной самостоятельности студентов технических вузов, предложена методика ее развития, используемая на формирующем этапе эксперимента. Разрабатывались деятельностно-ориентированные математические тексты, способы диагностики уровня познавательной самостоятельности студентов.

На третьем этапе (2008 - 2009 гг.) завершался формирующий этап эксперимента. Осуществлялись корректировка предложенной методики, проверка ее эффективности и обобщение результатов проведенного исследования.

Положения, выносимые на защиту:

1. Одним из эффективных средств развития познавательной самостоятельности студентов технических вузов является деятельностно-ориентированный математический текст, под которым понимается учебный математический текст, обеспечивающий студента средствами организации самостоятельной учебно-познавательной деятельности, направленной на преобразование этого текста с целью решения учебно-познавательных задач и построение на его основе собственного математического текста. Деятельностно-ориентированный математический текст позволит студенту самостоятельно осуществлять анализ математической информации, строить на его основе план деятельности, осуществлять самодиагностику, а преподавателю - диагностировать причину затруднения студентов в самостоятельном осуществлении учебно-познавательной деятельности и корректировать их действия.

2. Структурной единицей содержания деятельностно-ориентированных математических текстов является минитекстовый модуль. В его состав могут входить ориентировочная основа самостоятельного осуществления учебно-познавательной математической деятельности (алгоритм анализа математического текста, система познавательных вопросов, формы фиксации этапов самостоятельного решения задач), учебные задания, способы самодиагностики и самооценки студентов средствами математики (формулы, линии регрессии, таблицы данных).

3. Развитие познавательной самостоятельности студентов технических вузов в процессе обучения высшей математике следует осуществлять по этапам, содержание которых отражает основные виды самостоятельной учебно-познавательной деятельности: проблемно-информационному, организационно-поисковому, деятельностно-интеграционному.

4. Использование методики развития познавательной самостоятельности студентов технических вузов позволяет в процессе работы с деятельностно-ориентированными математическими текстами разных типов (текстами-актуализации, самоактуализации, прогнозирования, конструирования, реконструкции, моделирования учебно-познавательной деятельности) организовать усвоение студентами профессионально значимых способов самостоятельного анализа и создания математического текста, самооценки и самодиагностики.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка (216 источников), 4 приложений.

 

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

 

Во «Введении» обосновывается актуальность проблемы и выбор темы исследования, степень ее теоретической разработанности, определяется цель, объект, предмет и задачи исследования, формулируется гипотеза, раскрывается научная новизна, теоретическая и практическая значимость работы, формулируются положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Теоретические основы развития познавательной самостоятельности студентов технических вузов» рассматривается специфика обучения студентов технических вузов высшей математике, раскрывается сущность понятия познавательной самостоятельности, выявляются дидактические возможности деятельностно-ориентированных математических текстов для развития у студентов технических вузов познавательной самостоятельности, описывается модель развития познавательной самостоятельности студентов посредством использования указанных текстов.

Проведенный анализ требований, отраженных в государственных стандартах высшего профессионального образования к выпускникам технических вузов, позволил сделать вывод о том, что самостоятельность для студентов является профессионально значимым качеством личности. Соответственно, развитие самостоятельности студентов является одной из основных целей обучения, в частности, обучения высшей математике, что подтверждается также особенностями математической подготовки студентов в техническом вузе. Многообразие используемой и рекомендуемой студентам учебной литературы, высокий темп изучения различных разделов математики и характерных для них способов представления и преобразования математической информации при отведении на самостоятельное изучение дисциплины до половины от общего времени требуют от студентов самостоятельности в учебно-познавательной деятельности.

Исследованию понятий познавательной, образовательной самостоятельности посвящены работы Г.Н. Кулагиной, И.Я. Лернера, Н.М. Павлуцкой, О.В. Петунина, П.И. Пидкасистого, Н.А. Половниковой, А.К. Осницкого, Е.А. Таранчук и др. Изучение соотношения понятий «познание», «обучение», «учение» позволило сделать вывод о том, что самостоятельность в учебно-познавательной деятельности является структурным компонентом познавательной самостоятельности и отражает способность студентов к усвоению новых способов деятельности, осуществлению их поиска и применению в конкретных ситуациях. На основе контент-анализа определений познавательной самостоятельности, особенностей учебно-познавательной деятельности уточнено определение познавательной самостоятельности, под которой понимается интегративная характеристика субъекта деятельности, отражающая его потребность и способность самостоятельно моделировать собственную познавательную деятельность, и готовность на их основе не только использовать имеющиеся знания, умения, навыки, но и выявлять новые способы деятельности для решения учебно-познавательных задач.

Различные мнения авторов о компонентном составе познавательной самостоятельности и определение познавательной самостоятельности позволили выявить в ее структуре эмоционально-волевой, мотивационно-ценностный, когнитивный, метакогнитивный и регулятивный компоненты. Их содержание раскрывает отношение студентов к самостоятельной деятельности и возможности ее организации. Анализ полного цикла самостоятельной учебно-познавательной деятельности показал, что для его осуществления студенты должны обладать самостоятельностью в основных видах учебно-познавательной деятельности (не только исполнительской, но и информационно-аналитической, организационно-управленческой деятельности) и самостоятельностью в моделировании учебно-познавательной деятельности. Для описания развития познавательной самостоятельности проанализированы подходы к определению сущности понятия «развитие». В исследовании под развитием будем понимать процессуальную изменчивость. Признаками развития познавательной самостоятельности с этой позиции являются: 1) усложнение поэлементного состава каждого из ее компонентов; 2) осознание студентами дифференциации видов учебно-познавательной деятельности; 3) появление в процессе учебно-познавательной деятельности новых видов взаимодействий ее субъектов.

В качестве дидактических средств, обеспечивающих развитие познавательной самостоятельности студентов, в психолого-педагогической, методической литературе предлагаются различные типы самостоятельных работ (М.И. Махмутов, П.И. Пидкасистый, С.Р. Срода), познавательные задачи (М.Н. Скаткин), текстовые алгебраические задачи (Н.В. Черноусова), профессионально-ориентированные задачи (Е.А. Василевская, М.В. Носков, С.В. Плотникова, А.Ф. Салимова, В.А. Шершнева), учебный текст (Э.Г. Гельфман, Ю.М. Колягин, А.Г. Подстригич, Т.Б. Ципляева) и др.

Средством развития познавательной самостоятельности в исследовании являются учебные математические тексты. Контент-анализ различных подходов к определению учебного и учебного математического текста (В.П. Беспалько, Э.Г. Гельфман, И.Д. Пехлецкий, А.Г. Подстригич, В.С. Цетлин, Т.Б. Ципляева) показал, что под учебным математическим текстом следует понимать логически связанную речевую структуру, создающую условия для возникновения и построения математической деятельности студентов с целью решения образовательных задач.

Цель обучения студентов в вузе трактуется с позиции компетентностного подхода как подготовка выпускников к применению получаемых ими знаний и умений в будущей профессиональной деятельности. В соответствии с указанной профессионально-деятельностной целью обучения осуществление студентами математической деятельности должно способствовать усвоению ими основных видов будущей профессиональной деятельности, перечисленных в государственных образовательных стандартах высшего профессионального образования. Согласно А.А. Столяру, математическая деятельность осуществляется по трем стадиям: математическое описание объектов исследования, логическая организация математического материала, применение математических теорий. Указанные виды математической деятельности тесно связаны с содержанием видов деятельности, профессионально значимых для студентов технических вузов. К ним относится информационно-аналитическая деятельность, которая осуществляется при работе с технической документацией и построении моделей технических процессов. Анализ и конструирование математических рассуждений являются основой для усвоения студентами организационно-управленческой деятельности, включающей в себя проектно-конструкторскую деятельность. Решение практических задач требует от студентов технических вузов осуществления полного цикла учебно-познавательной деятельности (моделирования учебно-познавательной деятельности) от построения математических моделей до их исследования. Исследовательская деятельность при этом определяется как профессионально значимая для многих технических специальностей. Поэтому математическую деятельность целесообразно организовывать как субъективное открытие математических истин в процессе решения познавательных задач, что способствует усвоению будущими специалистами исследовательской деятельности.

Из выше сказанного следует, что для организации усвоения студентами технических вузов ведущих видов профессиональной деятельности учебные математические тексты должны быть деятельностно-ориентированными. Согласно деятельностно-ориентированным принципам обучения, разработанным в рамках концепции программы по математике «Школа 2000…», деятельностно-ориентированные тексты должны обеспечивать формирование у студентов приемов и способов учебно-познавательной деятельности, способов организации профессионально значимых видов деятельности, содержать ориентировочную основу указанных видов деятельности, средства самоконтроля и самооценки. Следовательно, деятельностно-ориентированный математический текст представляет собой учебный математический текст, который обеспечивает студента средствами организации самостоятельной учебно-познавательной деятельности, направленной на преобразование этого текста с целью решения учебно-познавательных задач и построение на его основе собственного математического текста. Основной структурной единицей построения деятельностно-ориентированного текста является минитекстовый модуль (инструкции, учебные задания и др.). Это минимальный по объему математический текст, обладающий дидактической целенаправленностью, целостностью и самостоятельностью (на одном минитекстовом модуле возможна организация полного цикла самостоятельной учебно-познавательной деятельности).

Каждому профессионально значимому виду учебно-познавательной деятельности поставлены в соответствие типы деятельностно-ориентированных математических текстов (таблица 1), использование которых в процессе обучения высшей математике создает условия для перехода студентов на новый уровень познавательной самостоятельности. Дидактический потенциал деятельностно-ориентированных математических текстов в развитии познавательной самостоятельности студентов технических вузов в профессионально значимых видах учебно-познавательной деятельности отражен в модели развития познавательной самостоятельности (рис. 1).

Тексты-актуализация и самоактуализация позволяют создавать проблемные ситуации, связанные с актуализацией знаний, необходимых для решения задач, и анализом математической информации. Усвоение студентами способов информационно-аналитической деятельности в процессе работы с текстами-актуализации и самоактуализации обеспечивает развитие самостоятельности студентов в анализе математических текстов и построении информационной основы решения математических задач. Тексты-прогнозирования, конструирования и реконструкции деятельности связаны с организацией поиска студентами способов деятельности, использованием приемов построения плана решения задач. Способность и готовность студентов к построению алгоритма деятельности, прогнозированию условий его выполнения определяют самостоятельность в организационно-управленческой деятельности.

Наивысший уровень познавательной самостоятельности связан с самостоятельностью студента в моделировании учебно-познавательной деятельности. Под моделированием учебно-познавательной деятельности понимается исследование и выявление студентом значимых информационных признаков учебно-познавательной деятельности, способов ее осуществления и построение содержания этапов учебно-познавательной деятельности (самоопределения в деятельности, организационно-управленческого, исполнительского, рефлексивно-оценочного) с учетом индивидуальных познавательных стилей. Формирование у студентов способности объединять основные виды учебно-познавательной деятельности в один цикл обеспечивает текст-моделирование учебно-познавательной деятельности.

 

 

 

Во второй главе «Методика развития познавательной самостоятельности студентов технических вузов посредством деятельностно-ориентированных математических текстов в процессе обучения высшей математике»показана реализация модели развития познавательной самостоятельности студентов средствами деятельностно-ориентированных математических текстов в процессе обучения высшей математике.

Исходя из особенностей содержания обучения математике студентов технических вузов и целей исследования, были определены принципы отбора содержания деятельностно-ориентированных математических текстов:

1. Принцип обеспечения полного цикла самостоятельной учебно-познавательной деятельности. В содержании текста должны присутствовать все элементы полного цикла самостоятельной учебно-познавательной деятельности.

2. Принцип единства предметного содержания и индивидуальных познавательных особенностей личности.Содержание текста должно учитывать индивидуальные особенности познавательной деятельности студентов и включать в себя, помимо знаний о математических фактах и о способах деятельности, средства самодиагностики.

3. Принцип минимизации числа структурных единиц текста. Он предполагает высокую концентрацию разных видов деятельности вокруг одного или нескольких минитекстовых модулей (учебных заданий, инструкций и т.д.).

4. Принцип деятельностной направленности. Содержание текста должно порождать деятельность его преобразования, дополнения или создания на его основе собственного текста, прогнозирования направлений развития математической деятельности.

5. Принцип профессионально-деятельностной направленности. Содержание текста должно быть направлено на усвоение студентами ведущих видов самостоятельной деятельности будущего специалиста.

6. Принцип профессионально-предметной направленности. В содержание обучения целесообразно включать задачи прикладной направленности.

Развитие у студентов познавательной самостоятельности посредством деятельностно-ориентированных математических текстов осуществляется в три этапа (проблемно-информационный, организационно-поисковый, деятельностно-интеграционный).

Первый этап (проблемно-информационный) развития познавательной самостоятельности связан с переводом студентов с ученического или исполнительского уровней самостоятельности, характеризующихся адаптивной учебно-познавательной деятельностью (выполнением готового алгоритма, решением задачи по образцу или на основе метода проб и ошибок), на уровень самостоятельности в информационно-аналитической деятельности.

В качестве средства развития познавательной самостоятельности преподаватель использует тексты-актуализацию и самоактуализацию. В структуру указанных текстов входят ориентировочная основа деятельности (ООД) в виде

алгоритма построения информационно-аналитической деятельности с краткими

комментариями по его использованию, минитекст (например, в форме математического сообщения), материалы для самодиагностики студентов и самостоятельной работы с текстом.

На основе текстов-самоактуализации преподаватель создает проблемную ситуацию в обучении. За ограниченное время студенты должны получить из предложенного им математического текста максимум информации. Работа студентов с предложенным минитекстом заключается в выполнении следующих действий:

- выявления в тексте единиц информации, которые будут являться для него первичными ориентирами деятельности;

- формализации выделенных единиц информации на математическом языке графически или символьно;

- самоактуализации;

- получения новых информационных сведений, ориентиров деятельности через интерпретацию, преобразование математического текста, представление его в разных формах, привлечение личностного смысла к прочтению информации;

- оценки информации с позиции организации на ее основе деятельности.

Критерием наличия у студентов самостоятельности в информационно-аналитической деятельности является их способность строить информационную основу деятельности посредством применения приемов информационно-аналитической деятельности: комбинаторного анализа информации, межпредметного и межтематического обозрения, переводчика-шифратора, переводчика-дешифратора.

Второй этап (организационно-поисковый) развития познавательной самостоятельности направлен на формирование у студентов умений осуществлять следующие организационно-управленческие действия:

- выявление основных ориентиров деятельности (построение информационной основы деятельности) для определения способов решения задачи;

- поиск альтернативных вариантов осуществления решения задачи;

- применение различных эвристических, исследовательских приемов учебно-познавательной деятельности;

- построение плана деятельности;

- осуществление деятельности прогнозирования.

Указанные действия выполняются в процессе работы студентов с текстами-прогнозированием, конструированием, реконструкцией деятельности. При этом формируются приемы организационно-управленческой деятельности: построения диалогового плана деятельности, построения типового плана деятельности, последовательного развертывания объяснения с применением различных эвристических приемов деятельности (например, построение диаграмм «причина-следствие»). Соответственно, критерием сформированности самостоятельности в организационно-управленческой деятельности является способность студентов строить развернутый план деятельности с этапами прогнозирования, непосредственного планирования, планирования развития (усложнения, обобщения и т.п.) деятельности, если необходимо, с учетом особенностей исполнителя деятельности и требований проверяющего.

На третьем этапе (деятельностно-интеграционном) развития познавательной самостоятельности все виды учебно-познавательной деятельности объединяются в единый цикл. Построение текстов реализации полного цикла учебно-познавательной деятельности может осуществляться при заполнении паспорта качества учебного задания, в содержание которого включаются следующие компоненты:

I. Элементы задачи и их характеристики, используемые студентом при выборе способа решения задачи.

II. Указанные студентом способы деятельности на основе выделенных элементов задачи.

III. Параметры (или способы) повышения сложности задания.

IV. Прогнозирование использования результатов деятельности: применение задачи, её обобщение, преобразование.

V. Результат деятельности (число, формула, свойство и др.).

VI. Прогнозируемая студентом отметка и степень удовлетворенности от выполнения задания.

В диссертационном исследовании приводятся примеры текстов выделенных типов из различных математических разделов по программе технических вузов, а также способы их конструирования.

В третьей главе «Методика проведения педагогического эксперимента и его результаты» описаны и проанализированы констатирующий, поисковый и формирующий этапы эксперимента, а также определена статистическая достоверность их результатов.

На констатирующем этапе участвовали около 400 студентов технических специальностей Уральского государственного технического университета им. первого Президента России Б.Н. Ельцина (УГТУ-УПИ) и Уральского государственного лесотехнического университета (УГЛТУ). На формирующем этапе объем выборки составил 244 студента УГТУ-УПИ, что обеспечивает достаточную репрезентативность данных исследования и применимость к их обработке статистических методов.

Исследование проводилось в три этапа. На констатирующем этапе (2005 - 2007 гг.) был проведен анализ нормативной, психолого-педагогической, методической литературы по проблеме исследования. Проведено анкетирование студентов с целью выявления основных функций учебных математических текстов и изменений, необходимых, по мнению обучаемых, в используемых ими текстах. Установлено, что среди функций учебных математических текстов преобладает информационная; как самоучитель указанные тексты используют только 14% опрошенных, 44,23% студентов не видят в учебных математических текстах развивающего потенциала, 28,85% отметили необходимость включения в тексты элементов самодиагностики, 21,15% - увеличения числа решенных задач.

Проведен анализ уровня самостоятельности студентов в информационно-аналитической и организационно-управленческой деятельности. В рамках аудиторной самостоятельной работы студентам предлагалась работа с текстом-

самоактуализацией. Выяснилось, что 46% студентов смогли только формализовать основную единицу информации в тексте, не осуществляя интерпретацию, не используя разные способы формализации сообщения. Кроме того, студентам была предложена самостоятельная работа из двух заданий на осуществление организационно-управленческой деятельности. По числу набранных баллов студенты распределялись в три группы: низкий уровень сформированности организационно-управленческих умений (1 - 5 баллов) - 70,8%, средний (6 - 10 баллов) - 27,7%, высокий (11 - 15 баллов) - 1,5%.

Результаты констатирующего эксперимента показали недостаточный уровень развития у студентов самостоятельности в информационно-аналитической и организационно-управленческой деятельности, что, в свою очередь означает достаточно низкий уровень развития познавательной самостоятельности.

На конструирующем этапе (2007 – 2008 гг.) уточнялась гипотеза исследования, разрабатывались деятельностно-ориентированные математические тексты, модель развития познавательной самостоятельности студентов технических вузов. На основе предложенной модели разрабатывалась методика развития познавательной самостоятельности студентов технических вузов на основе использования деятельностно-ориентированных математических текстов.

На формирующем этапе (2008 - 2009 гг.) осуществлялась проверка гипотезы исследования. Для проверки эффективности разработанной методики развития познавательной самостоятельности студентов технических вузов были выбраны две группы студентов физического и радиотехнического факультетов Уральского государственного технического университета-УПИ им. первого Президента России Б.Н. Ельцина: контрольная (120 студентов) и экспериментальная (124 студента). До начала эксперимента были проведены контрольные срезы уровней самостоятельности студентов в информационно-аналитической и организационно-управленческой деятельности. Для этого были использованы текст-самоактуализация и задания на составление плана решения задачи, прогнозирование способов решения задачи в зависимости от изменения ее условий, поиск вариативных способов представления решения задач.

В экспериментальной группе обучение проводилось посредством использования деятельностно-ориентированных математических текстов. На первом этапе формирующего эксперимента осуществлялось развитие самостоятельности в информационно-аналитической деятельности. Результаты контрольных срезов обрабатывались по 100-балльной шкале. 100 баллов соответствуют 100 процентам за выполнение задания на осуществление информационно-аналитической деятельности. Для изучения динамики изменений в развитии самостоятельности студентов информационно-аналитической деятельности (рис. 2а) использовался критерий c2 Пирсона (таблица 2), при этом основным показателем развития познавательной самостоятельности был выбран уровень усвоения деятельности по В.П. Беспалько.

Шкала баллов по уровням усвоения способов деятельности:

Ученический уровень (0 - 24 баллов) предполагает помощь студенту в решении типовых задач (с известным алгоритмом деятельности).

Исполнительский уровень (25 - 54 баллов) предполагает самостоятельное решение студентом типовых задач.

Эвристический уровень (55 - 84 баллов) предполагает самостоятельное решение задач, требующих комбинирования известных алгоритмов и приемов деятельности при решении широкого круга задач, в том числе, нетиповых.

Творческий уровень (85 - 100 баллов) предполагает решение нестандартных задач в новых условиях.

На этапе развития самостоятельности в организационно-управленческой деятельности студентам экспериментальной группы предлагалась работа с текстами-прогнозированием, конструированием, реконструкцией деятельности.

Уровень первоначального развития самостоятельности студентов в организационно-управленческой деятельности выявлялся по результатам решения двух задач, требующих формализации идеи решения задачи, в том числе, разными способами на основе анализа текста задачи; представления идеи решения в виде плана; оформления рассуждений в виде импликативных цепочек (как объяснение решения, инструкция к выполнению задания).

Конечный балл определялся по результатам аналогичного анализа выполнения студентами трех задач из индивидуального домашнего задания, к которым прилагалось задание: «Провести полный анализ решения задачи по этапам «анализ текста - прогнозирование на основе анализа текста задачи ее решения - реализация плана решения - выявление возможных направлений продолжения деятельности»». Студенту выставлялся балл в процентах от максимального числа баллов за решение задач.

В контрольной группе изучение уровня усвоения студентами организационно-управленческой деятельности проводилось посредством анализа выполнения ими индивидуальных домашних работ с дополнительным заданием «Провести и представить полный анализ решения трех задач». Результаты анализа различий в распределении баллов студентов на этапе развития самостоятельности в организационно-управленческой деятельности представлены на рис. 2б и в таблице 3.

При сравнении результатов проверялись гипотезы о достоверном различии значений показателя усвоения деятельности (таблица 2, таблица 3):

Н0: достоверное различие распределений студентов в рассматриваемых группах по уровням усвоения деятельности отсутствует.

Н1: распределения студентов в рассматриваемых группах по уровням усвоения деятельности достоверно различаются.

На третьем этапе формирующего эксперимента в контрольной и экспериментальной группах была проведена контрольная работа, состоящая из двух задач: типовой и задачи, решение которой требует построения полного цикла учебно-познавательной деятельности. Ее результаты отражены в таблице 4.

По критерию Пирсона c2крит = 7,815, c2эксп = 10,6211 (c2крит < c2эксп), то есть принимается гипотеза о достоверном различии в распределении студентов по уровням познавательной самостоятельности.

По результатам трех этапов эксперимента, можно сделать вывод о том, что предлагаемая в данном диссертационном исследовании методика развития познавательной самостоятельности студентов технических вузов с использованием деятельностно-ориентированных математических текстов эффективна.

 

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

 

1. Анализ литературы по теме исследования, нормативных документов, требований работодателей позволяет сделать вывод об актуальности проблемы развития познавательной самостоятельности студентов технических вузов. Степень самостоятельности студентов в деятельности анализа, преобразования и создания собственных учебных математических текстов, как прототипов технических текстов, отражает уровень развития их познавательной самостоятельности.

2. Среди дидактических средств, используемых в процессе обучения высшей математике студентов технических вузов, одним из наиболее эффективных для развития познавательной самостоятельности являются деятельностно-ориентированные математические тексты. Под деятельностно-ориентированным математическим текстом понимается учебный математический текст, обеспечивающий студента ориентировочной основой организации самостоятельной деятельности, направленной на преобразование этого текста и построение на его основе собственного математического текста.

3. Использование принципов отбора и построения содержания деятельностно-ориентированных математических текстов позволяет организовать в процессе обучения студентов высшей математике полный цикл самостоятельной учебно-познавательной деятельности, самостоятельное управление студентами собственной учебно-познавательной деятельностью (деятельностно-ориентированное обучение), обеспечить единство предметного содержания и индивидуальных познавательных особенностей личности, профессионально-деятельностную и профессионально-предметную направленность обучения, сконструировать тексты с минимальным количеством структурных единиц (минитекстовых модулей).

4. Деятельностно-ориентированные математические тексты классифицируются по типам (тексты-актуализации, самоактуализации, прогнозирования, конструирования, реконструкции, моделирования учебно-познавательной деятельности), использование которых на всех этапах развития познавательной самостоятельности (проблемно-информационном, организационно-поисковом, деятельностно-интеграционном) позволяет организовать усвоение студентами способов профессионально значимых видов учебно-познавательной деятельности.

5. Развивающий потенциал деятельностно-ориентированных математических текстов раскрывается в модели развития познавательной самостоятельности студентов, в структуре которой выделены уровни самостоятельности (ученический, исполнительский, эвристический, творческий) в исполнительской, информационно-аналитической, организационно-управленческой деятельности студентов, в моделировании учебно-познавательной деятельности.

6. Разработанная методика предполагает создание, преобразование студентами собственных деятельностно-ориентированных математических текстов на основе содержащихся в них средств самостоятельного конструирования учебных математических текстов (алгоритма и приемов анализа математической информации, вопросно-ответных конструкций, средств самооценки и самодиагностики) и обеспечивает, согласно результатам педагогического эксперимента, развитие познавательной самостоятельности студентов.

 

Основные положения, результаты и выводы исследования отражены в следующих публикациях:

Работы, опубликованные в ведущих рецензируемых научных изданиях, определенных Высшей аттестационной комиссией МОиН РФ

1. Поторочина, К.С. Методологический инструментарий управления исследовательской деятельностью обучаемых / Ю.Б. Мельников, К.С. Поторочина // Образование и наука. Известия Уральского отделения Российской академии образования. – 2008. – №2 (14) – С. 3-10.

2. Поторочина, К.С. Методические вопросы обучения студентов стратегической деятельности на занятиях по математике / К.С. Поторочина // Известия Российского государственного педагогического университета имени А.И. Герцена. Аспирантские тетради. - СПб. – 2008. - N38 (82). – Ч.2: (Педагогика, психология, теория и методика обучения). - С.140-149.

Работы, опубликованные в других изданиях

3. Поторочина, К.С. Проблема выбора как проблема управления учебной деятельностью и ее решение путем организации деятельности моделирования / К.С. Поторочина // Новые средства и технологии обучения математике в школе и вузе: материалы XXVI всероссийского семинара преподавателей математики университетов и педагогических вузов. – Самара; М. : Самарский филиал МГПУ, МГПУ, 2007. – С. 222-223.

4. Поторочина, К.С. Информационные признаки выбора направления деятельности как средство поддержки принятия решения студентами при обучении математике / К.С. Поторочина // Информационно-математические технологии в экономике, технике и образовании : сб. тез. международной научной конференции / УГТУ-УПИ. – Екатеринбург, 2007. - С. 328-329.

5. Поторочина, К.С. Особенности коммуникации в условиях самостоятельной мыслительно-познавательной деятельности студентов / К.С. Поторочина // Новые образовательные технологии в вузе: сб. докл. V международной научно-методической конференции, 4-6 февраля 2008 года / ГОУ ВПО «УГТУ-УПИ». – Екатеринбург, 2008. - Ч. 2. – С. 383-389.

6. Поторочина, К.С. Обучение стратегической деятельности как деятельности управления учебным процессом / К.С. Поторочина // Проблемы многоуровневой подготовки учителей математики для современной школы: материалы ХХVII Всероссийского семинара преподавателей математики и педагогических вузов, 24-26 сентября 2008 г. / Перм. гос. пед. ун-т. – Пермь, 2008. – С. 201-202.

7. Поторочина, К.С. Готовность студентов к самоуправлению будущей профессиональной деятельностью как интегральный диагностируемый показатель результата профессионально-ориентированного обучения математике в техническом вузе / К.С. Поторочина // Математика. Информатика. Технологический подход к обучению в вузе и школе: материалы всероссийской научно-практической конференции - Курган : Изд-во Курганского гос. ун-та, 2009. - С. 112-115.

8. Поторочина, К.С. Комплекс учебных задач, обеспечивающих диагностику сформированности у студентов готовности к самоуправлению учебно-познавательной деятельностью в процессе обучения математике / К.С. Поторочина // Актуальные проблемы математического образования в школе и педагогическом вузе: материалы V всероссийской научно-практической конференции 8-10 апреля 2009 г. - Барнаул : АлтГПА, 2009. - С. 305-309.

9. Поторочина, К.С. Организация самоуправления учебно-познавательной деятельностью студентов технических вузов посредством создания и использования учебных текстов / Современные проблемы теории и методики обучения физике, информатике и математике: материалы международной научно-практической конференции 1-2 апреля, 2009 г. / Урал. гос. пед. ун-т - Екатеринбург, 2009. - С. 94-99.

10. Поторочина, К.С. Принципы отбора содержания обучения математике студентов технических вузов / К.С. Поторочина // Современные проблемы теории и методики обучения физике, информатике и математике: материалы международной научно-практической конференции 1-2 апреля, 2009 г./ Урал. гос. пед. ун-т - Екатеринбург, 2009. - С. 100-104.

11. Поторочина, К.С. Функции учебных математических текстов при переходе учащихся через ступень «школа – технический вуз» / Проблемы преемственности в обучении математике на уровне общего и профессионального образования : материалы XXVIII всероссийского семинара преподавателей математики университетов и педагогических вузов / ГОУ ВПО «УрГПУ», ГОУ ВПО «РГППУ». – Екатеринбург, 2009. – С. 214-216.

12. Поторочина, К.С. Определенный интеграл : учебное пособие по математическому анализу / И.Г. Липатникова, К.С. Поторочина, Н.В. Ткаленко, Н.Г. Фомина. – Екатеринбург : Изд-во АМБ, 2007. – 190 с. (25% авторских)

13. Поторочина, К.С. Векторная алгебра и аналитическая геометрия : учебное пособие по курсу «Высшая математика» / Ю.Б. Мельников, В.П. Кочнев, К.С. Поторочина, Н.В. Ткаленко, – Екатеринбург : ГОУ ВПО «УГТУ-УПИ», 2007. – 106 c. (25% авторских)