Помощь студентам в учебе
РАЗВИТИЕ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ КОМПЕТЕНЦИИ ИНЖЕНЕРОВ НА БАЗЕ ОСВОЕНИЯ МАТЕМАТИКИ
|
Введение 3
Глава 1. Теоретические аспекты развития исследовательских компетенций студентов 9
1.1 Компетентностный подход в формировании исследовательских
компетенций студентов инженерных направлений 9
1.2 Развитие исследовательской компетенции студентов с
применением проектных технологий 21
1.3 Организация исследовательской деятельности при изучении
математических дисциплин при подготовке инженеров 25
Вывод по 1 главе 30
Глава 2. Экспериментальная проверка эффективности развития исследовательских компетенций инженеров на базе изучения математики 32
2.1 Описание педагогических условий развития исследовательских
компетенций 32
2.2 Организация и проведение опытно-экспериментальной
деятельности в ФГАОУ ВО КГАСУ, при изучении математики 38
2.3 Анализ результатов по проверке эффективности педагогических условий развития исследовательских компетенций студентов -
будущих инженеров архитектурно-строительной отрасли 42
Вывод по 2 главе 47
Заключение 48
Список литературы 52
Приложения
Глава 1. Теоретические аспекты развития исследовательских компетенций студентов 9
1.1 Компетентностный подход в формировании исследовательских
компетенций студентов инженерных направлений 9
1.2 Развитие исследовательской компетенции студентов с
применением проектных технологий 21
1.3 Организация исследовательской деятельности при изучении
математических дисциплин при подготовке инженеров 25
Вывод по 1 главе 30
Глава 2. Экспериментальная проверка эффективности развития исследовательских компетенций инженеров на базе изучения математики 32
2.1 Описание педагогических условий развития исследовательских
компетенций 32
2.2 Организация и проведение опытно-экспериментальной
деятельности в ФГАОУ ВО КГАСУ, при изучении математики 38
2.3 Анализ результатов по проверке эффективности педагогических условий развития исследовательских компетенций студентов -
будущих инженеров архитектурно-строительной отрасли 42
Вывод по 2 главе 47
Заключение 48
Список литературы 52
Приложения
Компетентностный подход в образовании является образующим при составлении основных профессиональных образовательных программ, в связи с этим важно, чтобы модули и дисциплины наилучшим образом обеспечивали формирование компетенций, заявленных в образовательной программе. Особенно выделяются исследовательские компетенции, так как на сегодняшний день выпускник инженерного вуза должен обладать навыками решения нестандартные задач, умением быстрого поиска новых знаний, умением систематизировать информацию. Выпускник должен соответствовать требованиям, которые предъявляют на рынке труда.
К сожалению, многие выпускники школ зачастую слабо подготовлены по математике, они плохо владеют математическим языком и не готовы решать задачи, требующие постановки, выбора алгоритма и метода их решения. Система итогового тестирования, к сожалению, не ориентирует их на поиск путей решения задачи, определения наилучшего алгоритма, а требует «заучивание» тестовых примеров. Тестирование ЕГЭ, как таковое, направлено на преодоления минимального порога знания нескольких типовых задач. Задачи второй части теста ЕГЭ, наоборот направлены только на олимпиадный уровень владения материалом. Поэтому, многие выпускники, сдав итоговую аттестацию, не способны решать задачи, выходящие за круг тех, что были на ЕГЭ.
Поэтому весьма остро стоит вопрос формирования у студентов компетенций, связанных с умением находить из многообразия решений единственно верное, удовлетворяющее заданным требованиям и условиям, со способностью работать с информацией, получать новые знания, все это часть исследовательской работы.
Отметим, что формирование исследовательских компетенций должно начинается с довузовской подготовке. Формирование исследовательских
компетенций происходит во время решения задач, требующих помимо знания формул и законов, умения находить нужный путь решения, способность поиска информации. Анализирование и систематизация информации, напрямую связаны с развитием логического мышления, которое формируется при изучении дисциплин математического цикла. Знание математических законов позволяет на их основе моделировать процессы и находить решения широкого круга задач.
Таким образом, помимо развития компетенций, владение которыми обеспечит выпускникам вузов соответствовать профессиональным
требованиям, предъявляемым к специалистам, выполняющим трудовые функции, в современных условиях необходимы также компетенции, связанные с навыками исследовательской работы.
Интерес к теме формирования и развития исследовательских компетенций посвящено много научных работ, это в большей степени связано с тем, что компетентностный подход является основополагающим при составлении образовательно программы, согласно новым
образовательным стандартам. Среди российских авторов можно отметить исследования Зимней И.А. [25], Сахаровой Н. С. [44], Шестаков, Валерия Павловича и Надежду Владимировну [53] и ряд других авторов, например, [32, 37]. Среди зарубежных авторов отметим работы Lifeng Z., Kan S. [55], книгу Jelly May [56]. Вместе с тем, разработка представленной темы проводилась авторами применительно к конкретным условиям. А значит, существует ещё поле для исследования развития исследовательских компетенций, особенно применительно к высшему образованию, поскольку для высшей школы изучалось развитие исследовательских компетенций в основном с написанием выпускной работы, а развитием на протяжении освоения учебных модулей и дисциплин освещено недостаточно полно.
Противоречия. С одной стороны - быстро меняющиеся условия технологичные сферы с потребностью принятия нестандартных решений требует от будущих специалистов наличие исследовательских компетенций, которые могут успешно развиваться на курсе математики и способны удовлетворять возрастающее требования к инженеру. С другой стороны - школьная подготовка ориентирует на сдачу ЕГЭ в форме тестового задания и направлена на выполнение стандартных операционных действий, а не вести исследовательскую работу, поэтому выпускникам сложно соответствовать растущим требованиям с стороны общества.
Выявленные противоречия, позволили сформулировать проблему исследования: каковы педагогические условия для эффективного развития исследовательских компетенций студентов технических вузов (инженеров) на математике.
Цель исследования - обоснование эффективного эффективности развития исследовательских компетенций студентов технических ВУЗов инженеров в учебной деятельности при освоении математики.
Объект исследования - образовательный процесс нацелены на освоение математике в ВУЗе.
Предмет исследования - педагогические условия развития исследовательских компетенций студентов технических вузов (инженеров) на математике.
Г ипотеза исследования - развитие исследовательских компетенций на базе освоения математики будет эффективным, если в ходе реализации дисциплины будут реализованы следующие педагогические условия:
- осуществление входной диагностики уровня сформированности исследовательских компетенций на основе выделенных компонентов их показателей и критериев;
- реализация в процессе обучения математики проектной- исследовательской деятельности, связанной с решением практикоориентированных задач профессиональной направленности;
- мониторинг и самооценка развития исследовательских компетенций в процессе проектно-исследовательской деятельности студента;
Задачи исследования
1. Раскрыть сущность, структуру исследовательских компетенций будущих инженеров в контексте компетентностного подхода.
2. Содержательно раскрыть организационные аспекты исследовательской деятельности с помощью проектных технологий при изучении математических дисциплин.
3. Теоретически обосновать и экспериментально проверить эффективность педагогических условий развития исследовательских компетенций.
Теоретико-методологической основой исследования составляют основные положения общенаучных подходов: компетентностного (В.И. Байденко, А.А. Вербицкий, Э.Ф. Зеер, И.А. Зимняя, Г.И. Ибрагимов, А.М. Новиков, П.П. Терехов, А.В. Хуторской и др.).
Теоретической основой исследования явились основные положения основные положения теории непрерывного образования (А.М. Новиков, Ю.А. Кустов, Е.М. Ибрагимова и др.), теории проектного обучения (В.С.Безрукова, Г.Л.Ильин, А.М.Новиков, К.Н.Поливанова и др.),
Методы педагогического исследования - теоретический анализ педагогической литературы по проблеме исследования; анкетирование, тестирование, педагогическое наблюдение, изучение и обобщение передового педагогического опыта, педагогический эксперимент (констатирующий, формирующий, контрольный); методы математической обработки результатов исследования.
Этапы исследования:
Исследование выполнялось в период с 01.09.2017 по 06.06.2019 гг. и включало в три этапа.
На первом этапе (01.09.2017-01.09.2018 гг.) осуществлялось теоретическая подготовка исследования, т.е. проводилось ознакомление с существующим состоянием исследуемой проблемы, степенью ее изученности, на основе изучения научных статей; определялась методология научного исследования, выбор и разработка программы и методики экспериментальной работы, осуществлялась подготовка необходимого диагностического инструмента. Выявлялись содержание, состав и уровни развития исследовательской компетенции студентов.
На втором этапе (01.09.2018-01.03.2019 гг.) проводился педагогический эксперимент с целью проверки гипотезы исследования и условия формирования исследовательской компетенции студентов. Продолжалась работа по изучению научно-педагогической литературы и анализу предмета исследования.
На третьем этапе (01.03.2019-06.06.2019 гг.) проводилась работа по обработке и интерпретации экспериментальных данных, оформлялись результаты теоретического и экспериментального исследования.
Научная новизна исследования:
1. Раскрыта сущность, структура исследовательских компетенций будущих инженеров в контексте компетентностного подхода.
2. Выделены педагогические условия развития исследовательских компетенций.
3. Разработана программа дисциплины «Математика» для бакалавров с применением проектных технологий, позволяющая формировать исследовательские компетенции.
Практическая значимость исследования: результаты исследования носят прикладной характер и могут быть использованы в образовательном процессе, а предложенные педагогические условия обеспечат эффективное развитие исследовательских компетенций во время реализации дисциплины «Математика» на инженерных направлениях подготовки бакалавриата.
Апробация результатов исследования: основные результате
исследования обсуждались на заседании кафедры «Высшая математика» КГАСУ, докладывались в виде постерной сессии на «Андреевских чтениях», на 13 Международной научно-практической конференции «Высшее и среднее профессиональное образование как основа профессиональной социализации обучающихся», проходимой в КГАСУ, на секции «Педагогика высшего и профессионального образования», К(П)ФУ.
К сожалению, многие выпускники школ зачастую слабо подготовлены по математике, они плохо владеют математическим языком и не готовы решать задачи, требующие постановки, выбора алгоритма и метода их решения. Система итогового тестирования, к сожалению, не ориентирует их на поиск путей решения задачи, определения наилучшего алгоритма, а требует «заучивание» тестовых примеров. Тестирование ЕГЭ, как таковое, направлено на преодоления минимального порога знания нескольких типовых задач. Задачи второй части теста ЕГЭ, наоборот направлены только на олимпиадный уровень владения материалом. Поэтому, многие выпускники, сдав итоговую аттестацию, не способны решать задачи, выходящие за круг тех, что были на ЕГЭ.
Поэтому весьма остро стоит вопрос формирования у студентов компетенций, связанных с умением находить из многообразия решений единственно верное, удовлетворяющее заданным требованиям и условиям, со способностью работать с информацией, получать новые знания, все это часть исследовательской работы.
Отметим, что формирование исследовательских компетенций должно начинается с довузовской подготовке. Формирование исследовательских
компетенций происходит во время решения задач, требующих помимо знания формул и законов, умения находить нужный путь решения, способность поиска информации. Анализирование и систематизация информации, напрямую связаны с развитием логического мышления, которое формируется при изучении дисциплин математического цикла. Знание математических законов позволяет на их основе моделировать процессы и находить решения широкого круга задач.
Таким образом, помимо развития компетенций, владение которыми обеспечит выпускникам вузов соответствовать профессиональным
требованиям, предъявляемым к специалистам, выполняющим трудовые функции, в современных условиях необходимы также компетенции, связанные с навыками исследовательской работы.
Интерес к теме формирования и развития исследовательских компетенций посвящено много научных работ, это в большей степени связано с тем, что компетентностный подход является основополагающим при составлении образовательно программы, согласно новым
образовательным стандартам. Среди российских авторов можно отметить исследования Зимней И.А. [25], Сахаровой Н. С. [44], Шестаков, Валерия Павловича и Надежду Владимировну [53] и ряд других авторов, например, [32, 37]. Среди зарубежных авторов отметим работы Lifeng Z., Kan S. [55], книгу Jelly May [56]. Вместе с тем, разработка представленной темы проводилась авторами применительно к конкретным условиям. А значит, существует ещё поле для исследования развития исследовательских компетенций, особенно применительно к высшему образованию, поскольку для высшей школы изучалось развитие исследовательских компетенций в основном с написанием выпускной работы, а развитием на протяжении освоения учебных модулей и дисциплин освещено недостаточно полно.
Противоречия. С одной стороны - быстро меняющиеся условия технологичные сферы с потребностью принятия нестандартных решений требует от будущих специалистов наличие исследовательских компетенций, которые могут успешно развиваться на курсе математики и способны удовлетворять возрастающее требования к инженеру. С другой стороны - школьная подготовка ориентирует на сдачу ЕГЭ в форме тестового задания и направлена на выполнение стандартных операционных действий, а не вести исследовательскую работу, поэтому выпускникам сложно соответствовать растущим требованиям с стороны общества.
Выявленные противоречия, позволили сформулировать проблему исследования: каковы педагогические условия для эффективного развития исследовательских компетенций студентов технических вузов (инженеров) на математике.
Цель исследования - обоснование эффективного эффективности развития исследовательских компетенций студентов технических ВУЗов инженеров в учебной деятельности при освоении математики.
Объект исследования - образовательный процесс нацелены на освоение математике в ВУЗе.
Предмет исследования - педагогические условия развития исследовательских компетенций студентов технических вузов (инженеров) на математике.
Г ипотеза исследования - развитие исследовательских компетенций на базе освоения математики будет эффективным, если в ходе реализации дисциплины будут реализованы следующие педагогические условия:
- осуществление входной диагностики уровня сформированности исследовательских компетенций на основе выделенных компонентов их показателей и критериев;
- реализация в процессе обучения математики проектной- исследовательской деятельности, связанной с решением практикоориентированных задач профессиональной направленности;
- мониторинг и самооценка развития исследовательских компетенций в процессе проектно-исследовательской деятельности студента;
Задачи исследования
1. Раскрыть сущность, структуру исследовательских компетенций будущих инженеров в контексте компетентностного подхода.
2. Содержательно раскрыть организационные аспекты исследовательской деятельности с помощью проектных технологий при изучении математических дисциплин.
3. Теоретически обосновать и экспериментально проверить эффективность педагогических условий развития исследовательских компетенций.
Теоретико-методологической основой исследования составляют основные положения общенаучных подходов: компетентностного (В.И. Байденко, А.А. Вербицкий, Э.Ф. Зеер, И.А. Зимняя, Г.И. Ибрагимов, А.М. Новиков, П.П. Терехов, А.В. Хуторской и др.).
Теоретической основой исследования явились основные положения основные положения теории непрерывного образования (А.М. Новиков, Ю.А. Кустов, Е.М. Ибрагимова и др.), теории проектного обучения (В.С.Безрукова, Г.Л.Ильин, А.М.Новиков, К.Н.Поливанова и др.),
Методы педагогического исследования - теоретический анализ педагогической литературы по проблеме исследования; анкетирование, тестирование, педагогическое наблюдение, изучение и обобщение передового педагогического опыта, педагогический эксперимент (констатирующий, формирующий, контрольный); методы математической обработки результатов исследования.
Этапы исследования:
Исследование выполнялось в период с 01.09.2017 по 06.06.2019 гг. и включало в три этапа.
На первом этапе (01.09.2017-01.09.2018 гг.) осуществлялось теоретическая подготовка исследования, т.е. проводилось ознакомление с существующим состоянием исследуемой проблемы, степенью ее изученности, на основе изучения научных статей; определялась методология научного исследования, выбор и разработка программы и методики экспериментальной работы, осуществлялась подготовка необходимого диагностического инструмента. Выявлялись содержание, состав и уровни развития исследовательской компетенции студентов.
На втором этапе (01.09.2018-01.03.2019 гг.) проводился педагогический эксперимент с целью проверки гипотезы исследования и условия формирования исследовательской компетенции студентов. Продолжалась работа по изучению научно-педагогической литературы и анализу предмета исследования.
На третьем этапе (01.03.2019-06.06.2019 гг.) проводилась работа по обработке и интерпретации экспериментальных данных, оформлялись результаты теоретического и экспериментального исследования.
Научная новизна исследования:
1. Раскрыта сущность, структура исследовательских компетенций будущих инженеров в контексте компетентностного подхода.
2. Выделены педагогические условия развития исследовательских компетенций.
3. Разработана программа дисциплины «Математика» для бакалавров с применением проектных технологий, позволяющая формировать исследовательские компетенции.
Практическая значимость исследования: результаты исследования носят прикладной характер и могут быть использованы в образовательном процессе, а предложенные педагогические условия обеспечат эффективное развитие исследовательских компетенций во время реализации дисциплины «Математика» на инженерных направлениях подготовки бакалавриата.
Апробация результатов исследования: основные результате
исследования обсуждались на заседании кафедры «Высшая математика» КГАСУ, докладывались в виде постерной сессии на «Андреевских чтениях», на 13 Международной научно-практической конференции «Высшее и среднее профессиональное образование как основа профессиональной социализации обучающихся», проходимой в КГАСУ, на секции «Педагогика высшего и профессионального образования», К(П)ФУ.
Исходя из обзора теоретического материала, представленного в первой главе по теоретическим аспектам развития исследовательских компетенций, раскрыта сущность, структура исследовательских компетенций будущих инженеров в контексте компетентностного подхода. Исследователи в данной области, как российские, так и зарубежные выдвигали свое видение сущности и структуры исследовательских компетенций. Но во многом их позиции совпадают, отличаясь лишь степенью обобщения. За основу моего
предложенную Г. К. Селевко, в виде «комплекса трех компонентов: когнитивный, поведенческий и аффективный». И такое представление структуры обобщает многие структуры других авторов.
Содержательно раскрыты организационные аспекты исследовательской деятельности с помощью проектных технологий при изучении
математических дисциплин. Исследователями, изучающими инновационные методы преподавания, замечено, что проектные методы в своей основе содержат элементы исследовательской деятельности, которые связаны с активной самостоятельной работой студентов по самостоятельному получению знаний, требуемых для реализации проекта, развиваются навыки исследовательской работы, системное и критическое мышление.
Использование проектных технологий может улучшить освоение учебного материала по математике, а опыт ведения проектной деятельности может быть полезным студентам для решения их профессиональных задач. Организация учебного процесса по дисциплине может быть осуществлена следующим образом: теоретический материал необходимо излагать в аспекте их профессиональной деятельности и делать акцент на задачи геометрической направленности. Теоретический материал необходимо иллюстрировать задачами, носящими прикладной характер. Решение практических задач средствами математики замотивирует студентов изучать математику. Критерием оценивания качества образовательного процесса по РПД дисциплины может выступать, в том числе, уровень сложности проекта, его объем, кроме того, вклад каждого участника проекта.
Экспериментально проверена эффективность предложенных в работе следующих педагогических условий развития исследовательских компетенций: начальная диагностика уровня развития исследовательских компетенций у студентов экспериментальной группы; реализация проектной деятельности на занятиях по математике; мониторинг и педагогическое сопровождение проектной деятельности студентов преподавателем;
организация защиты проектов и получение оценки деятельности от преподавателя, взаимооценки и рефлексии; самооценка студентов способности к ведению исследовательской деятельности.
Исследование уровня развития исследовательской компетенции проводилось по выделенным компонентам: знаниевой, деятельностной и эмоциональной.
По результатам тестирования по знаниевой компоненте было получено увеличение уровня знаний, число слабо занимающихся студентов сократилось и возросло число отлично занимающихся студентов. Это может быть объяснено и тем, что работа над проектами в малых группах оказала полезное влияние на всех участников, их уровень знаний в среднем повысился.
Изучение деятельсного компонента исследовательской компетенции показало, что уровень развития исследовательской компетенции у студентов повысился.
Предложенные педагогические условия позволили организовать учебный процесс по дисциплине «математика» в группах архитекторов. В результате было отмечено, что по сравнению с предыдущими годами, интерес к изучению математики у студентов вырос, о чем свидетельствуют признания других преподавателей, ведущих занятия на архитектурном направлении подготовки, а также активное участие этих студентов в научных конференциях с докладами. По результатам проектной деятельности лучшие работы в группах были заслушаны на студенческой конференции, проводимой кафедрой «Высшая математика», проходившей в рамках международной научно-практической конференции по проблемам архитектуры и строительства. А три лучшие работы на конференции были отмечены грамотами КГАСУ. Кроме того, одним из результатов эксперимента явилось написание методического пособия для архитекторов [методичка], в котором отражена разработанная рабочая программа курса с использованием проектирования, снабженная примером выполнения проектного задания, которое я представила в приложении к настоящей работе.
Кроме того, экспериментальные данные показали, что студенты за время ведения проектной деятельности повысили по сравнению с начальным этапом тестирования свои способности к ведению исследовательской деятельности, тем самым эффективно развивали исследовательскую компетенцию.
предложенную Г. К. Селевко, в виде «комплекса трех компонентов: когнитивный, поведенческий и аффективный». И такое представление структуры обобщает многие структуры других авторов.
Содержательно раскрыты организационные аспекты исследовательской деятельности с помощью проектных технологий при изучении
математических дисциплин. Исследователями, изучающими инновационные методы преподавания, замечено, что проектные методы в своей основе содержат элементы исследовательской деятельности, которые связаны с активной самостоятельной работой студентов по самостоятельному получению знаний, требуемых для реализации проекта, развиваются навыки исследовательской работы, системное и критическое мышление.
Использование проектных технологий может улучшить освоение учебного материала по математике, а опыт ведения проектной деятельности может быть полезным студентам для решения их профессиональных задач. Организация учебного процесса по дисциплине может быть осуществлена следующим образом: теоретический материал необходимо излагать в аспекте их профессиональной деятельности и делать акцент на задачи геометрической направленности. Теоретический материал необходимо иллюстрировать задачами, носящими прикладной характер. Решение практических задач средствами математики замотивирует студентов изучать математику. Критерием оценивания качества образовательного процесса по РПД дисциплины может выступать, в том числе, уровень сложности проекта, его объем, кроме того, вклад каждого участника проекта.
Экспериментально проверена эффективность предложенных в работе следующих педагогических условий развития исследовательских компетенций: начальная диагностика уровня развития исследовательских компетенций у студентов экспериментальной группы; реализация проектной деятельности на занятиях по математике; мониторинг и педагогическое сопровождение проектной деятельности студентов преподавателем;
организация защиты проектов и получение оценки деятельности от преподавателя, взаимооценки и рефлексии; самооценка студентов способности к ведению исследовательской деятельности.
Исследование уровня развития исследовательской компетенции проводилось по выделенным компонентам: знаниевой, деятельностной и эмоциональной.
По результатам тестирования по знаниевой компоненте было получено увеличение уровня знаний, число слабо занимающихся студентов сократилось и возросло число отлично занимающихся студентов. Это может быть объяснено и тем, что работа над проектами в малых группах оказала полезное влияние на всех участников, их уровень знаний в среднем повысился.
Изучение деятельсного компонента исследовательской компетенции показало, что уровень развития исследовательской компетенции у студентов повысился.
Предложенные педагогические условия позволили организовать учебный процесс по дисциплине «математика» в группах архитекторов. В результате было отмечено, что по сравнению с предыдущими годами, интерес к изучению математики у студентов вырос, о чем свидетельствуют признания других преподавателей, ведущих занятия на архитектурном направлении подготовки, а также активное участие этих студентов в научных конференциях с докладами. По результатам проектной деятельности лучшие работы в группах были заслушаны на студенческой конференции, проводимой кафедрой «Высшая математика», проходившей в рамках международной научно-практической конференции по проблемам архитектуры и строительства. А три лучшие работы на конференции были отмечены грамотами КГАСУ. Кроме того, одним из результатов эксперимента явилось написание методического пособия для архитекторов [методичка], в котором отражена разработанная рабочая программа курса с использованием проектирования, снабженная примером выполнения проектного задания, которое я представила в приложении к настоящей работе.
Кроме того, экспериментальные данные показали, что студенты за время ведения проектной деятельности повысили по сравнению с начальным этапом тестирования свои способности к ведению исследовательской деятельности, тем самым эффективно развивали исследовательскую компетенцию.