Тема: Реализация междисциплинарных связей математики и профессиональных дисциплин при обучении студентов компьютерному моделированию

Постоянно возрастающая степень интеграции информационных технологий (ИТ) со всеми сферами жизни и деятельности человека приводит к тому, что неуклонно увеличивается спрос на ИТ - специалистов, без которых не может обойтись уже ни одна отрасль экономики. Согласно стратегии развития отрасли информационных технологий в РФ на 2014-2020 гг. и на перспективу до 2025 г., утвержденной распоряжением Правительства РФ от 1 ноября 2013 г., для решения проблемы кадрового дефицита, учебными учреждениями до 2018 года должны быть подготовлены около 350 тысяч человек. Следовательно, перед системой высшего профессионального образования ставится задача формирования качественного человеческого капитала для отрасли информационных технологий.
В стратегии развития под отраслью информационных технологий понимается совокупность российских компаний, осуществляющих следующие виды деятельности: разработка тиражного программного обеспечения; предоставление услуг в сфере информационных технологий, в частности заказная разработка программного обеспечения, проектирование, внедрение и тестирование информационных систем, консультирование по вопросам информатизации; разработка аппаратно-программных комплексов с высокой добавленной стоимостью программной части; удаленная обработка и предоставление информации, в том числе на сайтах в информационно-телекоммуникационной сети Интернет [55].
В российской ИТ отрасли широко представлены сервисные компании, специализирующиеся на разработке, тестировании и сопровождении заказного программного обеспечения. В сегменте производства тиражного программного обеспечения присутствуют российские компании, успешно работающие на глобальных рынках. И еще одним важным и растущим сегментом, имеющим отношение к российской отрасли информационных технологий, является обработка информации и предоставление сервисов на сайтах в сети Интернет. [55]
Выпускник направления подготовки «Прикладная информатика», рассматриваемого в данной магистерской диссертации, может осуществлять свою профессиональную деятельность в представленных выше отраслях информационных технологий. Следовательно, перед преподавателем, ставится задача подбора эффективных методов преподавания, в рамках заданной образовательной программы, позволяющих сформировать личность будущего специалиста, готовую к успешной профессиональной деятельности.
Современное отечественное образование все более целенаправленно использует компетентностный подход, при котором для оценки качества образования применяются такие понятия как «компетенция» и «компетентность». В научно-педагогической литературе нет однозначного определения, что такое «компетенция/компетентность», также отсутствует однозначность в понимании соотношения этих понятий, их видов и классификации.
Автор полагает приемлемым определение Багировой А.П. и Щербиной Е.Ю. Компетентность специалиста - это проявленные им на практике стремление и готовность реализовать свой потенциал для успешной продуктивной деятельности в профессиональной и социальной сфере при осознании социальной значимости и личной ответственности за результаты этой деятельности [3].
Основой профессиональной подготовки студента являются дисциплины профессионального цикла. Однако в настоящее время в вузах существует ряд направлений подготовки, для которых будущая профессиональная деятельность предполагает обладание качественными прикладными знаниями и способность работать на стыке двух областей. Направление «Прикладная информатика», рассматриваемое нами, относится к таковым. Прикладные области для него, согласно ФГОС ВО, уточняются профилем подготовки.
Например, в Сибирском федеральном университете данное направление имеет профили: Прикладная информатика в экономике; Прикладная информатика в менеджменте; Прикладная информатика в государственном и муниципальном управлении; Прикладная информатика в области искусств и гуманитарных наук; Прикладная информатика в социальных коммуникациях.
В связи с комплексным характером будущей профессиональной деятельности выпускников, цикл профессиональных дисциплин включает дисциплины информатики и дисциплины, определяемые профилем.
Анализ учебных программ профессиональных дисциплин, показал, что часть их базируется на математическом аппарате. Так, например, информатика использует математические методы для построения и изучения моделей обработки, передачи и использования информации. Использование математических методов в социальном исследовании позволяют не только доказательно представлять те или иные выводы, но и строго логично строить весь его процесс.
Кроме того, ряд профессиональных компетенций, которыми должен овладеть выпускник, указывают на интеграцию математических и профессиональных дисциплин.
В связи, с этим можно сделать вывод, что курс математических дисциплин играет особую роль в профессиональной подготовке бакалавров направления «Прикладная информатика», и является важным не только с общеобразовательной, но и с профессиональной точки зрения. Следовательно, для формирования профессиональной компетентности студента направления «Прикладная информатика» необходимо осуществление междисциплинарных связей математики и профессиональных дисциплин.
В отдельных исследованиях изучаются сложные взаимосвязи в группах предметов, направленные на формирование целостной системы знаний: проводится дидактический анализ соответствующих областей научных знаний, обуславливающих их интеграцию как в рамках одного предмета, так и согласование между разными предметами. Кузнецова Л.Г. [31] рассматривает междисциплинарную связь математики и информатики с точки зрения их понятийного взаимодополнения. Тормасин С. И., Пучков Н. П. [58] рассматривают возможности построения междисциплинарного курса на основе анализа формируемых дисциплинами компетенций.
Междисциплинарные связи могут реализовываться как в аспекте содержания обучения, так и в аспекте деятельности.
В нашем исследовании мы рассматриваем реализацию междисциплинарных связей математики и профессиональных дисциплин в процессе компьютерного моделирования, которое на наш взгляд является эффективным средством, позволяющим реализовать необходимую нам междисциплинарность, на основе деятельностного подхода.
Компьютерное моделирование играет важную роль в профессиональной подготовке студента направления подготовки «Прикладная информатика». Разные аспекты использования компьютерного моделирования в качестве средства обучения рассмотрены в работах исследователей М.П. Лапчика [33], А.В. Могилева, Н.И. Пака, Е.К. Хеннера [38] и других. В них отмечается эффективность применения компьютерных моделей в процессе формирования знаний, умений и навыков при изучении различных дисциплин.
Жукова Л.А. [17] рассматривает компьютерное моделирование межпредметных задач как средство становления инновационного стиля мышления студентов. Кулева Л. В. [32] исследует компьютерное моделирование как средство развития профессиональных качеств специалистов экономико-управленческого профиля. Прокубовской А.О. [52] рассматриваются вопросы компьютерного моделирования как средства развития самостоятельной познавательной деятельности студентов вуза в процессе обучения общеобразовательным дисциплинам.
Однако анализ педагогической литературы показал, что проблема реализации междисциплинарных связей математики и профессиональных дисциплин при обучении компьютерному моделированию студентов направления подготовки «Прикладная информатика» и формирование тем самым у них умения осуществлять междисциплинарный перенос знаний при решении задач, разработана недостаточно.
Таким образом, актуальность данного исследования обусловливается противоречием
- между потребностью общества в высококвалифицированных специалистах в области ИТ, обладающих профессиональными компетенциями и достаточной фундаментальной подготовкой, и невозможностью подготовки таких выпускников в рамках традиционной узкодисциплинарной системы;
- между необходимостью формировать умение осуществлять
междисциплинарный перенос знаний при решении задач компьютерного моделирования у студентов направления «Прикладная информатика», и отсутствием эффективных методик обучения, направленных на его формирование;
- между имеющимися потенциальными возможностями формирования умения осуществлять междисциплинарный перенос знаний у студентов направления «Прикладная информатика» на основе подходов, связанных с будущей профессиональной деятельностью студентов в области компьютерного моделирования, и недостаточной разработкой теоретических основ обучения компьютерному моделированию им способствующих.
Необходимость разрешения указанных противоречий обусловливает актуальность настоящего исследования и определяет его проблему: каким должно быть обучение компьютерному моделированию студентов направления «Прикладная информатика», чтобы обеспечить реализацию междисциплинарных связей математики и профессиональных дисциплин?
Цель исследования - определение принципов реализации междисциплинарных связей математики и профессиональных дисциплин и разработка на их основе методического обеспечения обучения компьютерному моделированию студентов направления подготовки «Прикладная информатика».
Объектом исследования является процесс обучения компьютерному моделированию студентов направления «Прикладная информатика».
Предмет исследования - реализация междисциплинарных связей математики и профессиональных дисциплин при обучении компьютерному моделированию студентов направления подготовки «Прикладная информатика».
Гипотеза исследования заключается в том, что если в процессе обучения компьютерному моделированию студентов направления подготовки «Прикладная информатика» систематически и целенаправленно реализовывать междисциплинарные связи математики и профессиональных дисциплин, посредством согласования структур данных, алгоритмических структур и комплекса междисциплинарных задач, то это будет способствовать:
- формированию у студентов умения осуществлять междисциплинарный перенос знаний при решении задач компьютерного моделирования;
- повышению у студентов уровня мотивации изучения математических и профильных дисциплин.
Для достижения целей исследования и в соответствии с гипотезой исследования были поставлены следующие задачи исследования:
1. Провести анализ уровня изученности и разработанности проблемы реализации междисциплинарных связей математики и профессиональных дисциплин при обучении компьютерному моделированию студентов вузов направления подготовки «Прикладная информатика» в дидактике и методике.
2. Определить роль междисциплинарных связей математики и профессиональных дисциплин в процессе обучения студентов направления подготовки «Прикладная информатика» в формировании их профессиональной компетентности.
3. Разработать методическое обеспечение процесса обучения компьютерному моделированию студентов направления подготовки «Прикладная информатика», с учетом реализации междисциплинарных связей математики и профессиональных дисциплин.
4. Экспериментально проверить эффективность разработанного методического обеспечения в практике обучения.
Научная новизна исследования состоит в определении принципов реализации междисциплинарных связей математики и профессиональных дисциплин при обучении компьютерному моделированию студентов направления подготовки «Прикладная информатика».
Теоретическая значимость исследования:
- определены теоретические основы реализации междисциплинарных связей математики и профессиональных дисциплин;
- обоснована целесообразность использования комплекса междисциплинарных задач, включающих содержание профильных дисциплин, в реализации междисциплинарных связей на уровне знаний и на уровне видов деятельности посредством компьютерного моделирования.
Практическая значимость исследования:
- разработано методическое обеспечение дисциплины «Компьютерное моделирование и анализ данных» для студентов направления подготовки «Прикладная информатика», профиль «Прикладная информатика в социальных коммуникациях», позволяющее реализовать междисциплинарные связи математики и профессиональных дисциплин, включающее курс лекций, лабораторных работ, методические рекомендации, комплект междисциплинарных задач.
Положения, выносимые на защиту:
1. Междисциплинарные связи математики и профессиональных дисциплин при обучении компьютерному моделированию студентов направления подготовки «Прикладная информатика» целесообразно развивать посредством согласования структур данных и алгоритмических структур.
2. Реализация междисциплинарных связей математики и профессиональных дисциплин при обучении компьютерному моделированию студентов направления подготовки «Прикладная информатика» посредством согласования структур данных, алгоритмических структур и комплекса междисциплинарных задач, формирует умение студентов осуществлять междисциплинарный перенос знаний при решении задач компьютерного моделирования и повышает уровень мотивации изучения математических дисциплин.
3. Разработанное методическое обеспечение процесса обучения компьютерному моделированию студентов направления подготовки «Прикладная информатика», профиль «Прикладная информатика в социальных коммуникациях», позволяющее реализовать междисциплинарные связи математики и профессиональных дисциплин посредством согласования структур данных и алгоритмических структур, содержит курс лекций, курс лабораторных работ, методические рекомендации, комплекс междисциплинарных задач.
Основные положения и результаты исследования отражены в следующих публикациях:
1. Ерошина, А.А. Компьютерное моделирование в исследовательской деятельности студентов / А.А. Ерошина // ИКТ в образовании в течение всей жизни: материалы 1-й Международной конференции; Красноярск, 16-18 сентября 2014 / отв. за выпуск О.Г. Смолянинова. - Красноярск: Сиб. фед. ун-т, 2014. - 218 с.
2. Ерошина, А.А. Организация рефлексивной деятельности при обучении компьютерному моделированию / А.А. Ерошина // Электронный сборник материалов международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Проспект Свободный-2015», 15-25 апреля 2015 года - Красноярск: Сиб. фед. ун-т, 2015
3. Ерошина, А.А. Компьютерное моделирование как средство формирования информационно-математической компетентности студентов Вуза / А.А. Ерошина // Формирование человеческого капитала ресурсами системы образования : материалы второй Всероссийской научно-практической конференции, Красноярск, 28-29 апреля 2015 года / под. общ. ред. И.А. Ковалевича. - Красноярск : Сиб. фед. ун-т, 2015. - 186 с.
4. Ерошина, А.А. Реализация междисциплинарных связей математики и профессиональных дисциплин при обучении ИТ-специалистов / А.А. Ерошина // Формирование человеческого капитала ресурсами системы образования : материалы III Всероссийской научно-практической конференции, Красноярск, 21-22 апреля 2016 года / под. общ. ред. В.Т. Ковалевич. - Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2016. - 172 с. ISBN 978-5-7638-3441-3
Основные положения диссертации обсуждались на следующих конференциях:
1. Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Проспект Свободный-2015», Красноярск, 15-25 апреля 2015 г.
2. Вторая Всероссийская научно-практическая конференция «Формирование человеческого капитала ресурсами системы образования», Красноярск, 28-29 апреля 2015 г.
3. III Всероссийская научно-практическая конференция «Формирование человеческого капитала ресурсами системы образования», Красноярск, 21-22 апреля 2016.
4. III Всероссийская конференция с международным участием «Актуальные проблемы менеджмента в образовании», 12 ноября 2015 г.
5. Международная научно-практическая конференция “Молодежь и наука: Проспект свободный-2016”, Красноярск, 15-25 апреля 2016.

Купить

Магистерская диссертация посвящена разработке, теоретическому обоснованию и апробирования методического обеспечения, реализующего междисциплинарные связи математики и профессиональных дисциплин при обучении компьютерному моделированию студентов направления подготовки «Прикладная информатика», профиль подготовки «Прикладная информатика в социальных коммуникациях».
Проведенное педагогическое исследование подтвердило правомерность выдвинутой гипотезы, положений, выносимых на защиту, и позволило сделать следующие основные выводы:
В процессе исследования нами проанализированы различные подходы к определению понятия междисциплинарных связей. За основу мы взяли определение, приведенное Шершневой В.А., в котором, под междисциплинарной связью понимается применение знаний по одной дисциплине в предметном поле другой дисциплины.
Анализ состава компетенций и формирующих их дисциплин образовательной программы направления подготовки «Прикладная информатика», профиль «Прикладная информатика в социальных коммуникациях», а также анализ учебных программ дисциплин позволил сделать вывод о необходимости реализации междисциплинарных связей математических и профессиональных дисциплин для формирования профессиональной компетентности студентов.
Реализация междисциплинарных связей математики и профессиональных дисциплин в процессе компьютерного моделирования обеспечиваются посредством построения компьютерных моделей задач статистического анализа экспериментальных данных.
На основе анализа различных подходов к реализации междисциплинарных связей математики, информатики и социальных дисциплин выделены следующие принципы: согласование структур данных и алгоритмических структур предметных областей, на базе структур данных, используемых в информатике; междисциплинарные задания, используемые в процессе обучения должны удовлетворять, следующим требованиям: соответствие профилю специальности; возможность математического моделирования; обеспеченность компьютерной поддержкой.
В соответствии с выделенными принципами реализации междисциплинарных связей математики и профессиональных дисциплин разработано методическое обеспечение дисциплины «Компьютерное моделирование и анализ данных».
Проведена опытно-экспериментальная проверка и выполнена математико-статистическая обработка результатов его формирующего этапа. Полученные результаты подтверждают справедливость гипотезы о том, что систематическая и целенаправленная реализация междисциплинарных связей математики и профессиональных дисциплин в процессе обучения
компьютерному моделированию студентов направления подготовки «Прикладная информатика», профиль «Прикладная информатика в социальных коммуникациях», посредством согласования структур данных, алгоритмических структур и комплекса междисциплинарных задач, способствует развитию умения комплексно применять знания нескольких дисциплин и положительно влияет на уровень мотивации изучения математических дисциплин.
Исследование не является исчерпывающим в области решения проблемы реализации междисциплинарных связей математических и профессиональных дисциплин при обучении студентов направления подготовки «Прикладная информатика». Требуется дальнейшее развитие и совершенствование организации процесса междисциплинарной интеграции.

Купить