Межпредметные связи фундаментальных и специальных дисциплин в технической школе на примере курса математики

Новосибирский государственный аграрный университет Инженерный институт Кафедра технологий обучения, педагогики и психологии Контрольная работа Межпредметные связи фундаментальных и специальных дисциплин в технической школе на примере курса математики Выполнил: Молчанов М.А.

Студент группы 3121

Проверил: Федотов Б.В.

Новосибирск 2014

Введение

За последние время в России произошли реформы, которые повлекли за собой изменения в системе высшего профессионального образования. Обществу необходим специалист-профессионал, способный реагировать на быстрые изменения в соответствующей профессиональной сфере Особую значимость приобретает наличие у инженера не столько узкоспециального, сколько твердого фундаментального образования, на основании которого можно путем самообразования не отставать от современных веяний науки и техники.

Одним из основных достоинств технического вуза является то, что он дает студентам фундаментальные знания по кругу проблем, связанных с их будущей профессиональной деятельностью. При анализе перечня специальных дисциплин иногда создается впечатление, что их вполне достаточно для той деятельности, которую выполняет большинство выпускников. 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 формально различные математические операции (дифференцирование, интегрирование и т. п.), не имеют нужного представления о роли математических методов при решении технических задач, о возможности использования математического аппарата. 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 орудием, которое будет им необходимо 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, то преподаватели математики в технических вузах должны знать содержание общепрофессиональных и специальных дисциплин, чтобы понять, в каких математических знаниях особенно остро нуждаются специалисты данной отрасли высшего технического образования. Это поможет сблизить преподавание математики с требованиями практики, улучшить систему математической и, как следствие, профессиональной подготовки, а также наполнить курсы такими примерами и задачами, которые будут наиболее близки и интересны студентам как будущим специалистам.

Таким образом, особую актуальность приобретает проблема органичного сочетания профессионального и фундаментального образования, которая осуществляется, прежде всего, путем установления межпредметных связей математики с естественнонаучными, общепрофессиональными и специальными дисциплинами.

Проблеме межпредметных связей в педагогике всегда уделялось достаточно много внимания. Еще Ян Амос Коменский в своей «Великой дидактике» писал: «Все, что находится во взаимной связи, должно преподаваться в такой же связи». О необходимости учета взаимосвязи между предметами говорится также в трудах выдающихся педагогов XVII—XIX вв.еков: Д. Локка, ИГ. Песталоцци, И. Ф. Гербарта, А. Дистервега и др, а также в трудах русских просветителей XIX—XX вв.еков В. Г. Белинского, В. Ф. Одоевского, К. Д. Ушинского и др.

Новая волна интереса к проблеме межпредметных связей, появившаяся в 50−60-х годах XX столетия, не спадает и в настоящее время. Были даны различные определения межпредметных связей; обоснована объективная необходимость отражать взаимосвязи между учебными предметами в преподавании; подчеркнута мировоззренческая функция межпредметных связей, их роль в умственном развитии учащихся; выявлено их положительное влияние на формирование целостной системы знаний. Кроме того, были разработаны отдельные методики учета межпредметных связей в преподавании различных учебных предметов; предприняты попытки подготовки преподавателя к реализации межпредметных связей. Однако взглядам прогрессивных педагогов далеко не всегда соответствовала работа учителей и преподавателей в различных учебных заведениях, и идеи межпредметных связей в преподавании учебных дисциплин в практике обучения были не достаточно реализованы.

Проблеме реализации межпредметных связей курса математики с другими дисциплинами в техническом вузе посвящено существенно меньшее количество работ, чем проблеме реализации межпредметных связей в школе. В них рассматриваются либо общедидактические аспекты профессиональной подготовки студентов технических вузов (Г А. Бокарева, А. Г. Головенко, Р А. Исаков), либо вопросы реализации межпредметных связей через построение оптимальной системы прикладных задач и упражнений, через систему лабораторных работ (Н.В. Чхаидзе, Р.П. Исаева) и т. д. В исследованиях практически не обсуждается вопрос о роли межпредметных связей как средства профессиональной подготовки студентов.

Таким образом, актуальность выбранной темы обусловлена педагогической значимостью межпредметных связей, объективной потребностью установления взаимосвязи фундаментального и профессионального образования и отсутствием четко разработанной системы их реализации в технических школах.

Объект исследования — процесс обучения математике студентов технической школы.

Предмет исследования — реализация межпредметных связей между математикой и смежными дисциплинами в процессе преподавания математики в технической школе.

Цель работы — исследовать существующие связи между математикой и естественнонаучными, общепрофессиональными и специальными дисциплинами в технической школе, и на основании этого разработать учебно-методический комплекс, реализующий межпредметные связи курса математики и смежных дисциплин.

Гипотеза исследования: уровень профессиональной подготовки студентов технической школы повысится, если:

— математическая подготовка рассматривается как составной элемент профессиональной подготовки студентов;

— межпредметные связи курса математики и смежных дисциплин являются одним из средств профессиональной подготовки студентов;

— профессионально значимые умения студентов определены и сформированы непосредственно в процессе обучения математике;

— содержание, средства и формы обучения математике отобраны с учетом их использования в профессиональной деятельности.

Исходя из цели и гипотезы исследования, были поставлены следующие задачи:

1. Изучить и проанализировать учебно-математическую, психологопедагогическую и методическую литературу по данной проблеме.

2. Разработать теоретические основы построения учебно-методического комплекса (УМК), реализующего межпредметные связи математики со смежными дисциплинами в технических школах.

3. Экспериментально проверить эффективность разработанного учебнометодического комплекса.

1. Учебно-математическая, психолого-педагогическая и методическая литература по вопросу связи фундаментальных и специальных дисциплин в технической школе Анализ учебно-математической, психолого-педагогической, методической литературы и диссертационных исследований говорит о том, что проблема МПС является комплексной, включающей в себя психологический, педагогический и методический аспекты. Поэтому трактовки понятия «межпредметные связи» столь различны. Я в своей работе буду придерживаться классификации межпредметных связей по хронологическому принципу. Выделим предшествующие, сопутствующие и перспективные связи. При этом под предшествующими связями будем понимать связи, при реализации которых происходит обращение преподавателя к уже известному учащимся учебному материалу смежной дисциплины; сопутствующими связями — параллельное изучение одних и тех же понятий в смежных дисциплинах; перспективными связями — обращение к тем разделам знаний из других учебных дисциплин, систематическое изучение которых еще впереди. Причем один и тот же учебный материал по отношению к различным дисциплинам одновременно может реализовывать и предшествующие, и сопутствующие, и перспективные связи.

В технических вузах основное внимание уделяется реализации межпредметных связей через решение прикладных задач и упражнений или систему лабораторных работ. Рассматриваются условия и пути реализации профессионально-прикладной направленности преподавания математики; условия, обеспечивающие эффективное обучение решению творческих задач в процессе профессиональной подготовки инженера. В обучении практически не обсуждается вопрос о роли МПС как средства профессиональной подготовки студентов.

Прикладная направленность математики в учебниках, учебных пособиях и сборниках задач для технических вузов выражается чаще всего в геометрических и механических приложениях основных математических понятий. Однако рассматриваемые в них задачи профессионально не ориентированы на получаемые студентами специальности.

Перед нами возникает необходимость разработки методического обеспечения реализации межпредметных связей математики со смежными дисциплинами для повышения уровня профессиональной подготовки студентов.

2. Разработка теоретических основ построения учебно-методического комплекса (УМК), реализующего межпредметные связи математики со смежными дисциплинами в технических школах Разработка теоретических основ учебно-методического комплекса ведется на основании системного подхода. Системный подход является общенаучным методом решения теоретических и практических проблем.

Любая сложная система состоит из множества более простых взаимосвязанных и взаимодействующих друг с другом систем и элементов. Учебный процесс представляет собой сложную систему взаимоотношений и связей преподавателя с учащимся, выраженных через систему средств, методов и организационных форм обучения.

Использование МПС является важным средством развития умственной деятельности и улучшения памяти учащегося, в результате их применения у ученика формируется положительная мотивация к изучению предмета и он оказывается способным лучше понять и запомнить предлагаемый ему материал, а также в дальнейшем его воспроизвести и использовать.

школа межпредметный математика методический Выделим в системе учебно-методической документации и системе средств обучения следующие основные составляющие:

1) учебную документацию: учебный план; учебную программу, включающую тематический план занятий (тематику и расчасовку лекций, практических занятий, самостоятельных работ), отражающий связи, существующие между математикой и смежными дисциплинами;

2) средства для студентов: учебно-методическое пособие или конспекты лекций, учитывающие имеющиеся межпредметные связи; справочник; сборник задач; рекомендации по организации и выполнению самостоятельных работ; сборник заданий для выполнения домашних контрольных работ;

3) дидактические средства для занятия: наглядные пособия, технические средства обучения, дидактические материалы для контроля знаний и умений студентов;

4) средства для преподавателя: методические разработки или рекомендации по реализации межпредметных связей по темам курса.

В системе форм обучения выделим такие компоненты как:

1) словесные формы занятий (лекция, беседа, практическое занятие, консультация);

2) самостоятельная работа студентов под руководством преподавателя;

3) научная работа студентов (доклад, реферат, выступление на конференции) и самостоятельная работа без преподавателя.

Лекции по курсу математики в техническом вузе призваны сформировать необходимый математический аппарат будущего инженера и определить направление применения общих математических методов к специальным вопросам. Решению этих задач способствует лекция с межпредметным содержанием (совмещенная лекция), которая систематизирует и обобщает знания по математике, физике и техническим наукам. При данном подходе создаются предпосылки для проблемного изложения учебной информации, позволяющего осуществить обратную связь, а также повысить познавательный интерес и активность работы студентов на лекции.

Особенность практического занятия состоит в том, что на нем студенты включаются в решение системы задач межпредметного характера, направленной на освоение математических понятий и связей между ними, а также на усвоение методов по применению этих понятий в ситуациях сходных с профессиональными.

Самостоятельная работа под руководством преподавателя направлена на развитие математического и профессионального мышления студентов. Особенность самостоятельной работы заключается в том, что она проводится либо по специальным методическим разработкам, в которых изложен учебный материал, приведены примеры решения типовых задач и задачи для самостоятельного решения, указана профессиональная значимость каждой темы, либо по нескольким учебным пособиям с привлечением пособий по другим дисциплинам.

Логическим продолжением самостоятельной деятельности студентов на практических занятиях является внеаудиторная самостоятельная работа без преподавателя, которая должна строиться на двух уровнях: небольшие по объему домашние задания к каждому занятию, имеющие связь с самостоятельной работой над теоретическим материалом, и индивидуальный блок задач по теме или разделу курса математики (домашняя контрольная работа), в которой наряду с традиционными задачами включают задачи с профессиональным или прикладным содержанием.

Особую роль в системе форм обучения играет научная работа студентов. Развитие у студента интереса к научной работе, выработка необходимых для этого исследовательских навыков, умения самостоятельно решать встающие перед ним в процессе исследования профессиональные проблемы, развитие творческих способностей, навыков пользования специальной и научной литературой — все это обогащает профессиональный потенциал студента, повышает уровень его теоретической и практической подготовки в сфере выбранной профессии. В качестве тем научной работы предлагаются темы межпредметного характера, так называемые заказные рефераты для общепрофессиональных и специальных дисциплин. Например, «Применение дифференциальных уравнений в теории электрических цепей», «Использование теории дифференциальных уравнений в теории электрической связи», «Метод комплексных амплитуд» и др. Руководителями заказных рефератов становятся два преподавателя: один с кафедры математики, другой с общепрофессиональной или специальной кафедры[6].

3. Экспериментальная проверка эффективности разработанного учебно-методического комплекса Педагогический эксперимент проводился с 2006 по 2012 год на базе Ака-демии ФАПСИ г. Орла и состоял из трех этапов: констатирующего, поискового и обучающего.

1 этап (2006 — 2007 гг.). Основными задачами данного этапа эксперимента являлись: анализ мотивации изучения математики студентами вуза; анализ проблемы реализации межпредметных связей при обучении математике в техническом вузе связи; выявление недостатков в существующей методике преподавания математики и поиск путей ее совершенствования; изучение и обобщение положительного опыта преподавания математики в вузах.

2 этап (2007;2010 гг.). Для выявления необходимого уровня изучения той или иной темы курса были использованы анкетирование и беседы с преподавателями различных кафедр и студентами различных специальностей. На основании полученных данных был определен математический аппарат, используемый смежными кафедрами. Кроме того, полученные результаты подтвердили сделанные ранее выводы и были использованы в учебном процессе, а также для разработки УМК по теме «Дифференциальные уравнения». По некоторым другим темам курса математики были разработаны задания для занятий. С целью корректировки УМК, он был фрагментарно апробирован в учебном процессе.

3 этап (2010;2012 гг.). В ходе эксперимента был внедрен УМК реализации межпредметных связей курса математики на примере темы «Дифференциальные уравнения».

В эксперименте приняли участие 137 студентов.

Эффективность УМК проверялась по следующим критериям: качество усвоения полученных знаний; сформированность профессионально значимых умений; мотивация изучения математики через осознание ее значения как аспекта будущей профессии.

Для оценки качества усвоения полученных знаний были использованы результаты письменной контрольной работы и экзамена.

Для оценки сформированности профессионально значимых умений использовался письменный опрос, который состоял из задач физикотехнического содержания.

Оценивание результатов письменного опроса было разделено на три категории:

1) студент не справился с заданием;

2) студент составил дифференциальное уравнение, соответствующее протекающему физическому процессу, но не решил его или решил не до конца;

3) студент составил дифференциальное уравнение, решил его, получил физический результат.

На основе полученных данных составлена диаграмма.

Результаты выполнения письменной работы использовались для проверки гипотезы о том, что разработанный УМК способствует формированию профессионально значимых умений, т. е. что студенты экспериментальной группы в среднем будут лучше владеть профессионально значимыми умениями, чем студенты контрольной группы.

На основании проведенного исследования можно утверждать, что разработанный для технического вуза связи УМК, реализующий межпредметные связи курса математики и смежных дисциплин, способствует формированию положительной мотивации изучения дисциплины через осознание профессиональной значимости математики и формированию необходимых для дальнейшего обучения и профессиональной деятельности умений. Следовательно, УМК способствует повышению уровня профессиональной подготовки студента технического вуза.

Заключение

1. Исследования межпредметных связей в психологическом, педагогическом и методическом аспектах показывают, что проблема МПС является комплексной. Межпредметные связи играют важную роль в решении задач всестороннего развития личности; обеспечивают сочетание репродуктивной и поисковой познавательной деятельности студентов, осуществляемой под непосредственным руководством преподавателя; активизируют познавательную деятельность студентов и процесс усвоения, что способствует формированию положительной мотивации изучения предмета. Таким образом, реализация межпредметных связей курса математики повышает уровень математической и, как следствие, профессиональной подготовки студентов.

2. При изучении опыта преподавания математики в технических вузах выявлено, что реализация межпредметных связей осуществляется через решение прикладных задач. Проведен анализ учета особенностей различных инженерных специальностей в учебно-методической литературе для технических вузов выявлено, что профессиональная направленность в содержании учебников и учебных пособий практически отсутствует.

3. Разработана методика реализации межпредметных связей курса математики со смежными дисциплинами через учебно-методический комплекс, включающий в себя:

— систему учебно-методической документации;

— систему средств обучения;

— систему форм организации обучения.

4. Выявлены профессионально значимые умения, сформированность которых является показателем эффективности профессиональной подготовки студентов.

5. Апробирован УМК, реализующий межпредметные связи курса математики и смежных дисциплин.

В результате теоретического и экспериментального исследования была подтверждена правомерность гипотезы о том, что реализация межпредметных связей курса математики со смежными дисциплинами способствует повышению уровня профессиональной подготовки студентов.

1. Беляева, А. П. Интегративная методология и политеория профессиональной педагогики/ А. П. Беляева — Тверь.: 2000 — С. 15−21

2 .Биркун, Н. И. Межпредметные связи при изучении общепрофессиональных дисциплин в техническом вузе. Текст. // Вестник Тамбовского государственного университета. Серия Гуманитарные науки. Вып. 3 (47), 2007. -Тамбов.: ТГУ, 2007. С. 266−271.

3. Вилеиский, В. Я., Образцов, П. И., Уман, А. И. Технологии профессионально-ориентированного обучения в высшей школе: Учебное пособие Текст. // Под ред. В. А. Сластенина. М.: Педагогическое общество России, 2002. — 275 с.

4. Кириченко O.E. О роли межпредметных связей в математической подготовке специалистов технического направления// Проблемы теории и практики обучения математике: Сборник научных работ, представленных на международную научную конференцию «65-е Герценовские чтения"/ Под ред. В.В. ОрловаСПб.: Изд-во РПГУ им. А. И. Герцена, 2012 — С. 156−157.

5. Максимова А. Н. Межпредметные связи в процессе обучения. М.: Просвещение, 2008. — с.191.

6. Шестак, Н. В. Компетентностный подход в профессиональном образовании Н. В. Шестак, В. П. Шестак Высшее образование в России. 2009 № 3. С. 46−52.

.ur