Содержание и структура углубленной математической подготовки по специальности «Автоматизация технологических процессов и производств»

В сложившихся сегодня в России социально-экономических и социокультурных условиях развитие профессионального образования в значительной мере определяется тем, насколько четко будет осознана всеми участниками образовательного процесса необходимость подготовки специалиста, конкурентоспособного на рынке труда. Образование в современных условиях рассматривается не только как средство получения знаний и не сводится лишь к интеллектуальным аспектам, оно становится общекультурным условием воспроизводства человеком своей жизнедеятельности, своего образа жизни, обеспечивая ему возможность деятельности в меняющихся условиях труда и производства.

Цель современного высшего образования — не подготовка узких специалистов для конкретной области деятельности, а развитие личности каждого человека, расширение его профессиональной и социальной компетентности. В этих условиях главной задачей высшей школы становится научить будущего специалиста учиться, ориентироваться в потоке постоянно меняющейся информации, научить его мыслить самостоятельно, критически и творчески. Для решения этой задачи в реформировании отечественного высшего образования реализуются следующие основные идеи:

— фундаментализация и расширение профиля подготовки специалистов;

— гуманизация естественнонаучного и технического образования и технизация гуманитарного;

— демократизация профессионального образования как переход от жесткой централизованной и единообразной системы к созданию условий и возможностей для учебного заведения самостоятельно определять формы и содержание обучения;

— опережающий характер профессионального образования с учетом перспектив развития науки, техники и производства.

Эти идеи требуют переосмысления во всем образовательном процессе — содержании, формах и методах профессионального обучения и воспитания студентов, и в частности, в обучении естественнонаучным дисциплинам.

Для современного производства, основанного на последних достижениях научно-технического прогресса, требуются профессионалы с высоким духовным и интеллектуальным потенциалом. В основе этого потенциала — высокий уровень профессиональных и математических знаний, определяющих готовность специалиста к инженерной деятельности. Решение сложных инженерных задач требует использования оперативных и гибких, системных и обобщенных, прочных и действенных знаний математики, что определяет выбор аппарата исследования, алгоритма решения. Для этого студент должен сознавать значимость приобретаемых математических знаний для решения профессиональных задач, постоянно расширять сферу их применения. Поэтому обучение математике в техническом вузе должно реализовывать более широкие целиразвивать и формировать систему таких качеств математических знаний у студентов, которые ориентировали бы их на творческое решение профессиональных задач.

В реальной практике дело обстоит несколько иначе. Обучение математике в техническом вузе чаще всего ограничено информационными целями, оторвано от инженерной специальности, что затрудняет реализацию целей развития и формирования многих качеств математических знаний, особенно прикладной направленности. Это снижает уровень готовности будущего инженера к его профессиональной деятельности в целом, так как затрудняет использование математических моделей при исследовании технических процессов и решении инженерных задач. А поскольку студенты не осознают сферы применения математических знаний в своей будущей практической деятельности, эти знания не становятся личностно значимыми.

Поэтому процесс обучения математике, как общенаучной дисциплине, на наш взгляд, должен решать более широкие задачи по отношению к сложившейся практике, быть ориентированным на профессиональную деятельность, что повлечет за собой изменения во всех его компонентах: целях, содержании, формах, методах, средствах. Главной целью такого процесса обучения математике становится создание условий для формирования у студентов технического вуза системы математических знаний прикладной направленности, адекватных их будущей профессиональной деятельности.

Современный инженер должен быть специалистом, владеющим большим объемом математических знаний и умений профессиональной ориентации, обладающим потребностью в постоянном пополнении и обновлении своих знаний, осознающим значимость приобретаемых знаний в будущей работе, в качестве результатов будущего инженерного труда. Инженер, работающий в автоматизированных системах управления производством, должен уметь перевести техническую задачу на адекватный математический язык, выбрать оптимальный аппарат для исследования и решения полученной математической задачи, уметь мыслить алгоритмически, осознавать значимость изучаемых математических знаний для качественной специальной подготовки, для решения сферы решаемых задач и возможностей приложения их результатов. Однако формирование перечисленных интеллектуальных умений и качеств не происходит при усвоении только традиционных для инженерного образования разделов математики, для этого необходимо, чтобы математическая подготовка носила бы углубленный и усложненный характер, то есть включала бы в себя, кроме инвариантного компонента, вариативный-ориентированный на решение инженерных задач повышенной трудности. При таком подходе, на наш взгляд, каждый этап математического вузовского образования должен способствовать совершенствованию системы математических знаний и умений, преобразованию ее в компонент профессиональной готовности инженера к производственной деятельности.

Под профессиональной готовностью понимается сложное свойство личности, которое включает в себя компоненты и качества личности будущего профессионала и обеспечивает выполнение им функций, адекватных данной производственной деятельности. Такими компонентами являются: 1) содержательно-процессуальный, включающий в себя систему усваиваемых знаний и умений использовать их в практике решения учебно-производственных задач- 2) нравственный, выражающий степень развития личного отношения студента к знаниям и их применению в предстоящей деятельности- 3) мотивационно-целевой, отражающий побуждения к усвоению знаний и способам их применения в производственной деятельности, умения и стремления самостоятельно ставить цели по усвоению знаний и их использованию на практике- 4) ориентировочно-профессиональный, отражающий отношение к предстоящей производственной деятельности (Г.А. Бокарева).

Основываясь на этих представлениях и развивая их в нашей работе, мы полагаем, что в указанной структуре качества профессионально-ориентированных математических знаний входят в содержательно-процессуальный компонент и функционально связаны с остальными. Как показало исследование, они вносят свой вклад в становление будущего специалиста в избранной профессиональной деятельности в целом.

Математика в техническом вузе является методологической основой всего естественнонаучного знания, и система математического образования в вузе должна быть направлена на использование математических знаний при изучении общепрофессиональных и специальных дисциплин. Но сохраняется традиционное противоречие между объективной необходимостью определения и обоснования содержания математической подготовки, необходимой для современного специалиста, и неразработанностью данной научной проблемы.

Общепедагогическая проблема совершенствования математического образования с целью разрешения этого противоречия обсуждается в работах ученых-педагогов: М. А. Данилова, В. А. Далингера, Б.П. Есипо-ва, В. А. Загвязинского, И. Д. Зверева, В. Н. Келбакиани, H.A. Лошкаре-вой, В. М. Монахова, В. Н. Федоровой и др.- ученых-математиков П. С. Александрова, А. Д. Александрова, B.C. Владимирова, А. Н. Колмогорова, С. М. Никольского, С. П. Новикова, A.B. Погорелова, JI.C. Понтряги-на, C. J1. Соболева, А. Н. Тихонова и др. Психологические основы ее реализации обоснованы в работах психологов П. Я. Гальперина, E.H. Каба-новой-Меллер, Ю. А. Самарина, Н. Ф. Талызиной и др.

Различные аспекты проблемы углубленной математической подготовки рассматривались в работах М. И. Башмакова, Н. М. Бескина, В. Г. Болтянского, Н. Я. Виленкина, Г. Д. Глейзера, В. А. Гусева, Ю.М. Ко-лягина, Г. Л. Луканкина, А. Г. Мордковича, В. А. Оганесяна, В.В. Фирсо-ва, М. Н. Шабунина, Н. М. Шахмаева, С. И. Шварцбурда и др., однако здесь речь идет об учащихся средних школ.

В дидактике профессиональной школы идею выделения в содержании общеобразовательного предмета инвариантной и варьируемой частей развивали С .Я. Батышев, М. И. Махмутов, A.A. Пинский, A.A. Шибанов и др., которые считали, что варьируемый компонент должен отражать как специфику самого учебного заведения, так и узкую специальность. Однако в перечисленных работах вопросы отбора дополнительного материала рассматриваются лишь в аспекте осуществления политехнической и профессиональной направленности обучения в профессионально-технических училищах. Здесь проблема критериев отбора дополнительного компонента содержания математического образования решается с точки зрения отражения требований, предъявляемых к математике со стороны профессиональной подготовки. Эти требования характеризуют лишь необходимость включения дополнительного материала в курс математики, но возникают вопросы: каков должен быть уровень его сложности? Какие психологические особенности студентов обуславливают степень его усвоения? Какие качества мышления необходимо формировать у них в первую очередь? Работ, в которых бы при отборе содержания вариативного компонента математического образования в техническом вузе рассматривались бы перечисленные вопросы, нет.

В то же время исследования педагогов и психологов О.С. Гребеню-ка, В. И. Зыковой, Т. В. Кудрявцева, И. С. Якиманской позволяют говорить о том, что обучающимся свойственны некоторые психологические особенности, которые проявляются как при усвоении математических знаний, так и при их применении в процессе изучения технических дисциплин, что при обучении математике у учащихся следует формировать определенные качества мышления, необходимые для будущей трудовой деятельности по избранной специальности.

Все вышесказанное свидетельствует об актуальности исследования.

Проблема исследования — каковы содержание и структура углубленной математической подготовки, направленной на формирование современного инженера в области автоматизированных систем управления.

Объект исследования — содержание подготовки будущих инженеров по специальности «Автоматизация технологических процессов и производств» .

Предмет исследования — содержание и структура углубленной математической подготовки как средство формирования специалиста в области автоматизированных систем управления.

В соответствии с проблемой, объектом и предметом была определена цель исследования: спроектировать, экспериментально апробировать и реализовать в учебном процессе содержание углубленной математической подготовки, способствующее формированию профессионального мышления инженеров изучаемого профиля.

Гипотеза исследования.

Содержание и структура углубленной математической подготовки студентов, обучающихся по специальности «Автоматизация технологических процессов и производств», обеспечивает формирование их профессионального мышления как компонента готовности к профессиональной деятельности, если:

— эта подготовка состоит из компонентов, адекватных будущей профессиональной деятельности инженера по специальности АТПП;

— углубленное изучение математики будет реализовываться как посредством расширения спектра изучаемых разделов (вариативный компонент), так и путем повышения уровня сложности в изучении стандартных разделов (инвариантный компонент);

— содержание математических дисциплин, включенных в инвариантную и вариативные части, будет структурироваться целостными блоками, обеспечивая их взаимосвязь с общеинженерными и специальными дисциплинами;

— в процессе обучения будет учитываться уровень усвоения студентами математических знаний посредством использования задач разного уровня сложности;

— процесс обучения математике будет осуществляться с учетом индивидуально-психологических особенностей личности и мышления студентов.

Сформулированная проблема и проверка достоверности выдвинутой гипотезы потребовали решения следующих задач:

1. На основе анализа психолого-педагогических исследований выявить профессионально важные качества личности и мышления инженера по специальности АТПП и обосновать возможность их формирования в процессе углубленного изучения математики.

2. Разработать содержание математической подготовки инженеров по специальности «Автоматизация технологических процессов и производств» на уровне учебных предметов в соответствии с выделенными целями.

3. Выявить и обосновать зависимость между уровнем усвоения студентами математических знаний, составляющих содержание углубленной математической подготовки и сформированностью профессионально важных качеств мышления будущих инженеров изучаемого профиля.

4. Разработать и апробировать в учебном процессе дифференцированную систему задач по изучаемым разделам математики как средство для определения уровня усвоения студентами математических знаний.

В качестве методологических основ исследования использовались идеи:

— системного и деятельностного подходов (Б.Г. Ананьев, П. Я. Гальперин, А. Н. Леонтьев, Б. Ф. Ломов, Н. Ф. Талызина, В.Д. Шадриков);

— целостной личности и ее развития (К.А. Абульханова — Славская, Л. С. Выготский, М. А. Галагузова, С.Л. Рубинштейн);

— оптимизации педагогического процесса (Ю.К. Бабанский, B.C. Ильин, В.В. Краевский);

— педагогического проектирования (В.П. Беспалько, В. В. Давыдов, B.C. Леднев, В.А. Сластенин);

— индивидуализации и личностно — ориентированного (Г.Е. Зборовский, Э. Ф. Зеер, A.A. Кирсанов);

— взаимосвязи общего и профессионального образования (С. Я. Ба-тышев, А. П. Беляева, И. Я. Курамшин, М.И. Махмутов).

Основными методами исследования явились: системный анализ психолого — педагогической, научно — методической, специальной литературы, а также учебно — программной документациидидактическое проектирование и педагогический экспериментпсихологическое тестирование и наблюдение, анализ результатов самостоятельных, контрольных и творческих работ студентов, итогов сдачи экзаменов. Для обработки результатов эксперимента применялись методы математической статистики.

Исследование проводилось поэтапно, начиная с 1994 года.

На первом этапе изучалось состояние рассматриваемой проблемы в теории и практике обучения математике в техническом вузе, осуществлялся поисковый эксперимент.

На втором этапе осуществлялось изучение психолого — педагогической, математической, методической литературы по проблеме исследования с целью выявления дидактических основ проектирования содержания углубленной математической подготовки для студентов, обучающихся по специальности «Автоматизация технологических процессов и производств» .

На завершающем этапе разработаны и внедрены в учебный процесс педагогический проект содержания математической подготовки будущих инженеров — автоматчиковсистема дифференцированных по уровню сложности задач по всем разделам, включенным в педагогический проектпроведено психологическое тестирование для определения степени сформированности у студентов профессионально важных качеств мышления.

Научная новизна и теоретическая значимость исследования состоит в том, что в нем выявлены дидактические и методические основы отбора и структурирования содержания углубленной математической подготовки будущих инженеров по специальности «Автоматизация технологических процессов и производств» как средства формирования их профессиональных качестввыявлена взаимосвязь между уровнем усвоения студентами математических знаний и степенью сформированности у них профессионально важных качеств мышления.

Практическая значимость состоит в том, что разработанный педагогический проект математической подготовки и дифференцированная система задач как средство для контроля уровня усвоения студентами математических знаний, внедренные в Тобольском индустриальном институте ТюмГНГУ, позволяют осуществлять подготовку инженеров данного профиля в других вузах страны.

Обоснованность и достоверность полученных результатов, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации, обеспечиваются опорой на фундаментальные исследования педагогов, психологов, математиков, методистов, на анализ вузовской практики и собственного опыта (18 лет) работы диссертанта — преподавателя математики в техническом вузе, данными экспериментальной проверки предлагаемой методики реализации углубленной математической подготовки студентов, обучающихся по специальности «Автоматизация технологических процессов и производств» .

На защиту выносятся следующие положения.

1. Педагогический проект содержания математической подготовки студентов, обучающихся по специальности «Автоматизация технологических процессов и производств», который снижает остроту противоречия между существующим традиционным содержанием математической подготовки в технических вузах и объективными новыми требованиями к специалистам данного профиля, и обеспечивает формирование у них профессионального мышления как компонента готовности к профессиональной деятельности.

2. Степень усвоения содержания углубленной математической подготовки, включающей в себя инвариантный и вариативный компоненты, определяет уровень сформированности у студентов профессионально важных качеств мышления.

Апробация результатов исследования.

Основное содержание диссертации обсуждалось на заседаниях кафедры естественно — научных дисциплин Тобольского индустриального института, неоднократно докладывалось на научно-методических конференциях: межвузовской научно-практической конференции «Проблемы реализации государственных образовательных стандартов» (Тобольск, 1997 г.), 2-ой межвузовской научно-методической конференции «Оптимизация учебного процесса в современных условиях» (Казань,.

1997 г.), международной конференции «Современные технологии обучения» (Санкт-Петербург, 1998 г.), 4-ой Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы педагогики творческого саморазвития личности и педагогического мониторинга» (Казань, 1998 г.).

Структура диссертации.

Диссертация состоит из введения, двух глав, заключения, списка литературы, включающего 164 наименований, приложения, а также пе-реченя основных работ, опубликованных автором по проблеме диссертационного исследования.

Выводы по главе П.

1. На основе выделенных дидактических принципов и анализа производственной деятельности инженеров по специальности «Автоматизация технологических процессов и производств» разработана интегральная система их математической подготовки. Она включает в себя инвариантный и вариативный компонентыпервый из них предполагает изучение традиционных разделов математики, которые входят в общепрофессиональную подготовку инженеров любого профиля («Математический анализ», «Высшая алгебра», «Геометрия», «Операционное исчисление», «Уравнения математической физики» и др.), однако с ориентацией на более сложный уровень решаемых задач. Вариативный компонент состоит из специальных разделов и дополнительных подразделов математических дисциплин («Дискретная математика», «Разностные уравнения», «Элементы функционального анализа», «Дискретное преобразование Фурье», «Теория устойчивости Ляпунова», «Дискретное преобразование Лапласа», «Элементы теории случайных функций», «Характеристические функции» и др.). Изучение этих разделов закладывает у студентов информационный фундамент для последующего восприятия и усвоения специальных дисциплин. Кроме того, их изучение преследует еще одну цель — формирование и развитие профессионально важных качеств мышления будущего инженера-автоматчика.

Углубленная математическая подготовка позволяет также обеспечить опережающий характер профессионального образования инженеров-автоматчиков, что особенно важно для этой специальности, так как, если знания инженеров-механиков, приобретенные в вузе, остаются актуальными 7−8 лет (именно таков период морального старения техники и оборудования), то знания инженеров-автоматчиков устаревают намного быстрее (компьютерная техника в течение 1,5−2 лет переходит на качественно новый уровень развития). Следовательно, профессиональное образование инженеров по АТПП, основанное на математическом образовании, должно обеспечивать их профессиональную мобильность, формировать основу для последующего непрерьюного самообразования с целью поддержания квалификации на современном уровне.

2. Разработанный педагогический проект углубленной математической подготовки был внедрен в образовательный процесс Тобольского индустриального института Тюменского государственного нефтегазового университета в 1994 — 95 учебном году и действует поныне. Там же проводилась экспериментально-опытная работа с целью выявить зависимость между сформированностью профессионально важных качеств мышления будущих инженеров-автоматчиков и уровнем усвоения ими математических знаний. Для определения уровня усвоения математических знаний была разработана система задач по всем разделам, которые вошли в педагогический проект. Эта система включает в себя так называемые «репродуктивные» задачи, для решения которых необходим определенный объем математических знаний и умений (инвариантный компонент) и владение приемами решения типовых задач, и «продуктивные» задачи, решение которых требует глубокого понимания общих математических закономерностей и умения их применять к конкретным условиям частных нестандартных задач.

По результатам контроля, проведенного с помощью этой системы, студенты каждого курса были разделены на 2 группы: в I — вошли те, кто решает стандартные, репродуктивные задачи, во Игруппу — те, кто решает задачи повышенной сложности, то есть продуктивные.

В ходе экспериментального исследования также проводилось психологическое тестирование с помощью теста Беннета (для выявления уровня технического мышления), теста Айзенка (для изучения особенностей логического мышления) и проективного теста Гилфорда «Круги» (для изучения образного мышления).

3. В ходе экспериментально-опытной работы получены следующие основные результаты.

В процессе углубленного изучения студентами математических дисциплин происходит развитие технического мышления, причем степень этого развития определяется уровнем усвоения математических знаний. У студентов I — группы уровень технического мышления возрастает от низкого на 1 курсе до среднего — на 3 курсеу студентов же II группы эта положительная динамика выражена ярчена 1 курсе 24,38 (ниже среднего), на 2 курсе — 31,24 (средний), на 3 курсе — 45, 61 (высокий) (см. рис. 2. 9).

Изучение особенностей логического мышления привело нас к следующим результатам: выявлена общая тенденция роста показателей скорости вербального, пространственного и абстрактного мышления у студентов 1, 2, 3 курсов как в I, так и во II группе, однако параметры этого роста в выделенных группах имеют качественные отличия. Наиболее отчетливо это прослеживается на показателях скорости пространственного и абстрактного мышления, которые в большей степени, чем вербальное мышление, взаимосвязаны с изучением математики.

Образное мышление, будучи основой творческого мышления, составляло предмет нашего особого исследовательского интереса. Полученные результаты позволяют предположить, что студенты II группы, которые справляются с решением продуктивных задач, в своей мыслительной деятельности обращаются к зрительным образам, в отличие от студентов I группы, которые не владеют этим эффективным приемом решения нестандартных задач.

Показатель гибкости образного мышления наиболее наглядно отражает различия, имеющиеся между студентами I и II групп. Если в I группе он достигает своего максимума у студентов 3 курса лишь на уровне средних значений (3,77), то во II группе его значение нарастает равномерно, начиная со среднего уровня на 1 курсе, вплоть до высокого — на 3-ем.

Качественный анализ рисунков, сделанных студентами I и II групп позволил выявить еще одну закономерность: для студентов I группы наиболее характерен выбор самых обыденных тем — предметы обихода, спорт, природа. Большинство же рисунков, выполненных студентами из II группы, более необычны и относятся к категориям: наука, техника, человек, что свидетельствует об их более богатом воображении.

Таким образом, полученные экспериментальные результаты подтверждают выдвинутую нами гипотезу о том, что в процессе изучения математики происходит не только формирование информационного фундамента, необходимого для последующего усвоения специальных дисциплин, но и развитие профессионально важных качеств мышления будущего инженера по специальности «Автоматизация технологических процессов и производств» .

Заключение

.

Проектирование содержания углубленной математической подготовки будущих инженеров по специальности «Автоматизация технологических процессов и производств» осуществлено нами в следующей последовательности: 1) теоретический анализ проблемы профессиональной подготовки инженеров — автоматчиков с целью выявления роли математических знаний как компонента профессиональной готовности- 2) определение системы требований к профессионально важным качествам личности и мышления инженеров — автоматчиков как цели профессионального и математического образования- 3) разработка структуры и содержания математической подготовки инженеров — автоматчиков, включающей в себя как инвариантные, так и вариативные компоненты- 4) разработка системы задач по всем разделам, включенным в педагогический проект, как средства для контроля за уровнем усвоения математических знаний- 5) экспериментальная проверка качества разработанного проекта.

В диссертации раскрыт понятийный аппарат исследования, показано, что в педагогике высшей школы пока еще не разработаны теоретические основы углубленной математической подготовки инженеров определенного профиля, тогда как в дидактике средней и профессиональнотехнической школы подобные исследования имеют место. По мнению диссертанта, при разработке содержания математического образования в техническом вузе необходимо опираться на следующие общепедагогические и дидактические принципы:

— интеллектуализации профессионального образования, предполагающий преимущественное формирование творческо-поискового мышления, направленного на решение теоретических и практических задач;

— взаимосвязи профессиональной и математической подготовки, который реализуется посредством дидактических принципов профнаправленности, политехнизма, преемственности, межпредметных связей, про-блемносги;

— опережающего характера профессионального образования, который является отражением объективной тенденции быстрого старения компьютерной техники и технологий;

— принцип учета содержания профессиональной деятельности при формировании содержания обучения;

— принцип учета индивидуально-психологических особенностей студентов, определяющих их индивидуальный стиль усвоения информации.

В диссертации выделены требования к профессионально важным качествам личности и мышления современного инженера и определена их зависимость от характера производственной деятельности. Профессиональная деятельность инженера в автоматизированных системах управления технологическими процессами сопряжена с решением инженерных задач повышенной сложности, что требует от него не просто сформированное&tradeтехнического мышления, но и высокого уровня инженерного творчества, в основе которого лежит развитое математическое мышление, обеспечивающее познавательную самостоятельность, поисковые умения на высоком уровне обобщения, способность переносить имеющиеся знания и умения в новые ситуации, включать их в новые системы для расширения границ познания. Формирование такого способа мышления, необходимого для решения инженерных задач повышенной сложности, с которыми постоянно сталкивается в своей практической деятельности инженер — автоматчик, способствует углубленное изучение математических дисциплин.

Углубленное изучение математики предполагает, во-первых, изучение традиционных разделов, которые включены в общепрофессиональную подготовку инженера любого профиля, но с ориентацией на более сложный уровень решаемых задач, Во-вторых, оно предполагает вклю.

• пб чение в программу обучения специальных разделов и дополнительных подразделов математических дисциплин, знание которых, с одной стороны, является базой для последующего усвоения специальных дисциплин, а с другой стороны, изучение этих разделов способствует формированию более высокого уровня политехнического мышления, обладающего всеми качествами, необходимыми для современного инженера по специальности АТПП.

Математические знания в системе высшего технического образования выполняют роль фундаментальных знаний, значимость которых определяется их ролью в становлении будущего специалиста как личности, готовой к успешной профессиональной деятельности. Однако специалист, способный адаптироваться к условиям рыночной экономики, не может быть только носителем определенной суммы знаний. Это должен быть творческий работник — профессионал, способный освоить и создать новые технологии и усовершенствования, обладающий высоким техническим потенциалом. Такая направленность знаний и определяет главные функции математической подготовки специалиста: профессионально-ориентировочную и нравственно-мотивационно-целевую. Они обуславливают адекватную структуру знаний, отбор содержания, математических методов, эффективных и специфических для дисциплин выбранной специальности, позволяют расставить акценты в процессе обучения и формирования личности будущего специалиста.

Математическая подготовка в техническом вузе будет наиболее эффективно способствовать формированию у будущих инженеров системы профессионально важных качеств (стремление к поиску нового, инициативность, ответственность, творческое использование знаний и способов действий, логичность мышления, точность и обстоятельность аргументации), если ее объем и содержание будут адекватными будущей профессиональной деятельности, а сама она будет образовывать систему в единстве с содержанием общетехнических и специальных дисциплин.

На процесс отбора и структурирования содержания математического образования инженеров, готовых к работе в автоматизированных системах управления производством, оказывают влияние многие факторы, среди которых мы выделяем внешние по отношению к системе образования и внутренние, присущие самой системе. К внешним факторам мы относим:

— потребности общества и цели, которое оно ставит перед высшей технической школойэти общие цели трансформируются в систему частных целей, в том числе, в цели математического образования, которые, с одной стороны, являются общеобразовательными, а с другой — специальными, отражающими специфику инженерной деятельности;

— требования, предъявляемые к инженеру характером и содержанием профессиональной деятельности;

— наличие базисной программы, которая очерчивает контур математического образования инженеров по специальности АТПП в самых общих чертахконкретизация же того, какие именно разделы и темы математических дисциплин должны быть включены в программу обучения и в каком объеме, осуществляется на основе анализа структуры профессиональной деятельности инженера и требований к его личности и интеллекту;

— особенности математики как науки, которая имеет объективные ограничители глубины и объема отбираемого из нее содержания образования, доступного пониманию и усвоения студентами.

Под внутренними факторами мы понимаем элементы учебного процесса, влияющие на конструирование содержания образования на уровне учебного предмета. К ним мы отнесли:

— мотивационный фактор, действие которого проявляется в том, что знание преобладающих мотивов и интересов студентов должно учитываться при определении пропорций разных видов содержания, разных видов знаний и разного типа способов деятельности;

— закономерности усвоения информации, из которых следует, что понятия и факты, включаемые в учебную программу должны соответствовать уровню подготовленности студентов, в противном случае их усвоение окажется недоступным, и в результате — познавательные потребности не будут удовлетворены;

— специфика профессиональной и специальной подготовки инженера-автоматчика, которая обуславливает содержание математического образования на уровне учебного предмета и учебного материала.

Основываясь на изложенных представлениях, мы спроектировали содержание математической подготовки инженеров по специальности АТПП в виде логического графа структуры содержания, в виде рабочих программ специальных разделов и дополнительных подразделов, составляющих вариативный компонент, и конкретизировали его до уровня матриц «цель — средства» .

Разработанный педагогический проект был апробирован в ходе опытно-экспериментальной работы в Тобольском индустриальном институте Тюменского государственного нефтегазового университета. Для определения уровня усвоения студентами содержания математической подготовки использовалась система задач разной сложности по всем разделам математики, включенным в педагогический проект. Для определения степени сформированности профессионально важных качеств мышления проводилось психологическое тестирование с помощью отобранных интеллектуальных тестов.

Полученные экспериментальные результаты подтверждают гипотезу о том, что углубленная математическая подготовка студентов, обучающихся по специальности «Автоматизация технологических процессов и производств», обеспечивает формирование системы математических знаний прикладной направленности как компонента их готовности к профессиональной деятельности.