К вопросу о качестве математической подготовки студентов технического вуза

К вопросу о качестве математической подготовки студентов технического вуза

В. Н. ГОЛОВАЧЁВА, д. п.н., доктор философии PhD, директор УМД, Н. Ф. АБАЕВА, к. п.н., доцент кафедры ВМ, М. М. КОККОЗ, к. п.н., доцент, зав. кафедрой ИТиБ, Карагандинский государственный технический университет

Ключевые слова: технический вуз, математическая подготовка, высококвалифицированный специалист, математические дисциплины, качество, образование, профессиональная деятельность.

С

овременный этап модернизации казахстанского образования выдвигает повышенные требования к качеству профессиональной подготовки будущего инженера. Основная цель – подготовка высококвалифицированного специалиста соответствующего уровня и профиля, конкурентоспособного на рынке труда, компетентного и ответственного.

Это требует новых, более эффективных путей организации учебно-воспитательного процесса в техническом вузе, поиска и разработки эффективных педагогических технологий, оптимизации методик обучения. Решение этой задачи невозможно без совершенствования системы математического образования в вузе.

Математика не только мощное средство решения прикладных задач и универсальный язык науки, но и элемент общей культуры. Без современной математики с ее развитым логическим и вычислительным аппаратом невозможен прогресс в различных областях человеческой деятельности.

Математика играет важную роль в инженерно-тех­нических исследованиях. Она является не только аппаратом количественного расчета, но и методом точного исследования и средством предельно четкой формулировки понятий и проблем.

Рассматривая вопрос о значении математического образования в новом тысячелетии, большинство исследователей отмечают его уникальную роль в формировании личности, в интеллектуальном развитии обучающихся. Так, , определяя цели обучения математике на современном этапе развития информационного общества, утверждает, что «математика и свойственный ей стиль мышления должны рассматриваться как существенный элемент общей культуры современного человека, даже если он не занимается деятельностью в области точных наук и техники; обучение математике, тесно связанное с обучением другим предметам, должно приводить к пониманию роли, которую математика играет в научной и философской концепции современного мира» [1].

Студенту, чтобы с успехом применять математические методы в дальнейшей профессиональной деятельности, моделировать различные технологические процессы, нужно иметь необходимые знания и уметь правильно обращаться с математическим аппаратом. Математические методы играют важную роль в подготовке специалистов, так как позволяют с достаточной степенью достоверности анализировать результаты теоретической и практической деятельности. Они используются для обработки данных наблюдений и опытов, которые не только подвержены ошибкам измерения и случайным помехам, но и влиянию внутренней изменчивости [2].

В техническом вузе высшая математика выступает как особая образовательная дисциплина, так как является фундаментом для изучения других общеобразовательных, общеинженерных и специальных дисциплин.

Обязательными требованиями в техническом вузе являются [3]:

- непрерывность изучения и применения математики;

- фундаментальность математической подготовки;

- ориентированность курса математики на практику;

- равноценность математической подготовки для всех форм обучения по одной и той же специальности;

- преемственность математической подготовки на всех ступенях образования.

Математические дисциплины стали составной частью любой технической специальности. Поэтому математическое образование является обязательным компонентом инженерного образования и играет решающую роль в подготовке будущих инженеров.

Перечень специальных дисциплин создает впечатление их достаточности для той профессиональной деятельности, которую выполняет большинство выпускников технического вуза. Однако специальные знания могут обеспечить лишь узкую и специфическую деятельность с жесткими рамками. Фактически же человек, в какой бы области он ни работал, вынужден реагировать на изменения, которые в ней непрерывно происходят. Тогда и начинает работать запас теоретических знаний.

Фундаментальные знания, обеспечивающие теоретическую базу, должны давать понимание проблем, которые специалисту приходится решать. Но, к сожалению, заканчивая высшее техническое учебное заведение, инженеры часто, даже умея производить такие формально различные математические операции, как дифференцирование, интегрирование и т. п., не имеют нужного представления о роли математических методов при решении технических задач, о возможности использования математического аппарата [4].

Это обусловлено тем, что формирование математического аппарата в недостаточной степени ориентировано на его дальнейшее использование в профессиональной деятельности. Необходимо, чтобы студенты знали, что математика является тем инструментом, который будет им необходим на протяжении всей последующей учебы и работы. Поэтому, кроме формирования у студентов математических понятий и соответствующих умений, целесообразно развивать у них правильное представление о роли математики вообще и различных ее методов при решении новых научных и технических задач.

Поскольку математика является важнейшей частью профессиональной подготовки будущего инженера, преподаватели математики в технических вузах должны знать содержание общепрофессиональных и специальных дисциплин, чтобы понять, в каких математических знаниях нуждаются специалисты данной отрасли высшего технического образования. Это поможет сблизить преподавание математики с требованиями практики, улучшить систему математической и профессиональной подготовки, а также наполнить курсы такими примерами и задачами, которые будут наиболее близки и интересны студентам.

Анализ практики обучения математике студентов технических вузов показывает, что качество математической подготовки сегодня не отвечает требованиям современного производства и ее необходимо совершенствовать. Совершенствование математической подготовки студентов технических вузов является многогранной задачей, решение которой требует глубокого освоения основ математической науки, умения видеть и использовать внутрипредметные и межпредметные связи, прикладную направленность курса высшей математики, вооружения студентов умениями и навыками применять математическую теорию для решения практических задач, моделировать процессы и явления, происходящие на производстве и в природе.

Недостаточная математическая подготовка вызывает определенные трудности у студентов первого курса при изучении текущего курса математики в вузе. Однако эти трудности студентов первого курса связаны не только с уровнем их начальной подготовки, но и с уровнем их социальной и психологической готовности к обучению в вузе.

Лекции, семинары, коллоквиумы, практические занятия, лабораторные работы требуют от вчерашних школьников максимального использования ранее полученных навыков и экстренного приобретения новых, позволяющих усваивать текущий учебный материал согласно требованиям высшей школы.

Например, в таких зарубежных странах, как Германия, Франция, Япония при чтении математических курсов учитывается тот факт, что студенты первого курса пришли в вуз из средних учебных заведений различного типа и имеют различный уровень математической подготовки.

В колледжах США, например, существуют многочисленные курсы, позволяющие студентам корректировать математические знания в соответствии с требованиями высшей школы. Один из таких курсов называется «Уничтожение страха перед математикой». Уже в названии заложена психологическая значимость улучшения начальной математической подготовки студентов первого курса.

С учётом вышесказанного задача повышения качества математической подготовки студентов в современных условиях приводит к необходимости переосмысления психолого-педагогических основ обучения математике в техническом вузе. На наш взгляд, качество современного математического образования студентов технического вуза зависит не только от эффективного отбора содержания математического образования, но и от выбора адекватных инструментов его передачи студентам, значит, необходим комплексный подход в применении методов обучения, их гибкость и динамичность.

Студентов с разным уровнем готовности к учебной деятельности в техническом вузе нельзя учить одинаково. К каждому из них следует подбирать необходимую для него систему педагогических воздействий на основе личностно-ориентированного подхода с учётом адаптации к индивидуальным механизмам усвоения информации, личного опыта и склонностей к профессиональной деятельности.

Одним из путей повышения качества подготовки будущих специалистов является обеспечение прикладной направленности в преподавании ряда таких общеобразовательных дисциплин, как математика, информатика и другие. Это приводит к необходимости усиления прикладной направленности курса математики и повышения уровня фундаментальной подготовки будущих специалистов в целом.

В связи с этим нами рассмотрены дисциплины, составляющие математический фундамент в процессе подготовки будущих ИТ-специалистов в отечественной и зарубежной практике, на примере учебных планов технических специальностей Computer Science университета Warwick (Англия) и Информационные системы (Казахстан) [5].

Математические дисциплины специальности Computer Science (Англия):

- Mathematics for Computer Scientists I;

- Mathematics for Computer Scientists II;

- Discrete Mathematics;

- Mathematical Programming I;

- Mathematical Programming II;

- Mathematical Programming III;

- Numerical Analysis;

- Combinatorics.

Математические дисциплины специальности Информационные системы (Казахстан):

- Алгебра и геометрия;

- Математический анализ;

- Дискретная математика;

- Теория вероятностей и математическая статистика;

- Вычислительная математика;

- Численные методы.

По разнообразию и значительности приложений как в математике, так и в кибернетике алгебра и геометрия остаются важной частью математики и являяются фундаментом математического образования специалиста.

В современной науке и технике математические методы исследования и проектирования играют все большую роль. Широко внедряется вычислительная техника, благодаря которой существенно расширяются возможности успешного применения математического анализа при решении конкретных задач. Быстрые темпы развития науки, техники делают невозможной подготовку специалистов, имеющих готовые рецепты для решения всех задач, с которыми им предстоит столкнуться.

Новые требования, предъявляемые к математическому образованию современных инженеров, выдвигают на первый план следующие задачи в процессе преподавания математического анализа:

- повышение уровня фундаментальной математической подготовки; усиление прикладной направленности курса математики;

- ориентация на обучение студентов использованию математических методов при решении прикладных задач;

- развитие у студентов логического и алгоритмического мышления, умение самостоятельно расширять и углублять математические знания.

Предметом теории вероятностей является изучение вероятностных закономерностей массовых однородных случайных событий. Методы теории вероятностей широко применяются в различных отраслях естествознания и техники: в теории надежности, теории массового обслуживания, в теоретической физике, геодезии, астрономии, теории стрельбы, теории ошибок наблюдений, теории автоматического управления, общей теории связи и во многих других теоретических и прикладных науках.

Теория вероятностей служит для обоснования математической и прикладной статистики, которая в свою очередь используется при планировании и организации производства, при анализе технологических процессов, предупредительном приемочном контроле качества продукции и для многих других целей.

Математическая статистика решает задачи оценивания отдельных параметров и структуры в целом той или иной вероятностной модели по статистическим данным, дает методы получения необходимых статистических данных. Методы теории вероятностей и математической статистики все шире проникают в различные области науки и техники, способствуют их прогрессу.

Студенты, к сожалению, недооценивают роль математики в будущей профессиональной деятельности, а фундамент программирования составляет именно математика. Это влечет за собой небрежное отношение к изучению математики.

Математическое образование в процессе подготовки профессиональных кадров в области информационных технологий должно быть представлено не только в логике математической науки, но и в логике будущей профессиональной деятельности студента.

Целью учебной деятельности обучающихся является не только овладение математическим аппаратом как целостной научной системой, а формирование профессионально значимых качеств личности на основе логики математики. Именно такой подход прослеживается в подготовке зарубежных ИТ-специалис­тов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.         Теоретические основы методики обучения математике // Пособие для учителей, методистов и педагогов высших учебных заведений. – М.: Моск. псих.-соц. институт: Флинта, 1998.

2.        , Профессиональная ориентация математики как фактор повышения качества знаний // Вестник АПН Казахстана. – 2014. – № 6(62). – С. 22-25.

3.         Качество математической подготовки студентов технического вуза: проблемы и пути их решения // Успехи современного естествознания. – 2007. – № 5 – С. 49-50.

4.        4=>5 8AA;54>20=85 ?> >F5=:5 :0G5AB20 3> 8 5AB5AB25==>-=0CG=>3> >1@07>20=8O». ">http://centeroko.fromru.com/timss/timss.htm. «"@5BL5 4=>5 8AA;54>20=85 ?> >F5=:5 :0G5AB20 3> 8 5AB5AB25==>-=0CG=>3> >1@07>20=8O». – Интернет-ресурс: Сайт Центра оценки качества образования.

5.         О математической подготовке специалистов информационного профиля // Научно-теоретический и практический журнал. Белгород. Россия. Современный научный вестник: Сер. педагогика и психология. – 2008. – № 20(46). – С. 44-50.