Методика использования компьютерного эксперимента в процессе преподавания математического анализа в условиях модульной системы обучения

Соколова, Анна Николаевна

Темы диссертаций по педагогике » Теория и методика обучения и воспитания (по областям и уровням образования)

автореферат и диссертация по педагогике 13.00.02 для написания научной статьи или работы на тему: Методика использования компьютерного эксперимента в процессе преподавания математического анализа в условиях модульной системы обучения

Автореферат

Автор научной работы: Соколова, Анна Николаевна
Ученая степень: кандидата педагогических наук
Место защиты: Киров
Год защиты: 2012
Специальность ВАК РФ: 13.00.02

Диссертация

Автореферат диссертации по теме "Методика использования компьютерного эксперимента в процессе преподавания математического анализа в условиях модульной системы обучения"

На правах рукописи

005047

СОКОЛОВА Анна Николаевна

МЕТОДИКА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОМПЬЮТЕРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА В ПРОЦЕССЕ ПРЕПОДАВАНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА В УСЛОВИЯХ МОДУЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ОБУЧЕНИЯ

13.00.02 - Теория и методика обучения и воспитания (математика)

Автореферат диссертации на сонскание ученой степени кандидата педагогических наук

2 7 СЕН 2012

Москва 2012

005047322

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования

«Вятский государственный гуманитарный университет» на кафедре математического анализа и методики обучения математике

Научный руководитель: Калинин Сергей Иванович,

доктор педагогических наук, доцент

Официальные оппоненты: Тестов Владимир Афанасьевич,

доктор педагогических наук, профессор, профессор кафедры математики и методики преподавания математики ФГБОУ ВПО «Вологодский государственный педагогический университет»

Кпековкин Геннадий Анатольевич, кандидат физико-математических наук, доцент, профессор кафедры высшей математики и информатики Самарского филиала ФГБОУ ВПО г. Москвы «Московский городской педагогический университет»

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный педагогический университет имени В. Г. Белинского»

Защита состоится 18 октября 2012 г. в 15.00 часов на заседании диссертационного совета Д 008.008.04 при Федеральном государственном научном учреждении «Институт содержания и методов обучения» Российской академии образования по адресу: 105062, Москва, ул. Макаренко, 5/16.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГНУ ИСМО РАО. Автореферат диссертации размещен на сайте ВАК Министерства образования и науки РФ: http://vak2.ed.gov.ru и на сайте ФГНУ ИСМО РАО: http://ismo.ioso.ru.

Автореферат разослан «

2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета д-р биол. наук, проф.

Е. Н. Дзятковская

Общая характеристика исследования

Актуальность исследования. Как известно, математическое образование играет значимую роль для формирующегося в настоящее время информационного общества, поскольку во многих отраслях человеческой деятельности наблюдается потребность в специалистах, владеющих современными, универсальными математическими методами моделирования и исследования реальных процессов и явлений. На удовлетворение указанных запросов ориентированы актуальные математико-информационные направления подготовки будущих специалистов (например, «Прикладная математика и информатика», «Математика. Компьютерные науки» и т. п.), сочетающие традиционную фундаментальность математического образования с приложениями математических знаний.

Значительная часть осваиваемых студентами математических методов формируется в курсе математического анализа, который является методологической базой для ряда прикладных дисциплин (например, «Дифференциальные уравнения», «Уравнения математической физики», «Численные методы», «Методы оптимизации», «Методы решения нелинейных задач оптимизации»).

В то же время, важной тенденцией современного отечественного образования является осуществление комплекса мер по приведению системы образования в соответствие с современными мировыми стандартами. В отношении высшей школы интеграции России в международное образовательное пространство способствует переход на двухуровневую модель образования. Реализация данной модели предполагает, как правило, уменьшение временного ресурса на освоение основных дисциплин учебных планов и увеличение доли самостоятельной работы студентов в сравнении с подготовкой специалистов в недавнем прошлом. Для бакалавриата и магистратуры стоит принципиальная задача сохранения высокого качества подготовки выпускников. В данных условиях традиционные подходы к выстраиванию образовательного процесса не обеспечивают решения поставленной задачи, поэтому целесообразно внедрение модульной системы обучения, которая позволяет студентам более мобильно и интенсивно изучать разделы важных курсов. Следует отметить, что модульный принцип построения обширных курсов, каковым, в частности, является математический анализ, может приводить к нарушению их внутренней логики и, в конечном итоге, к потере фундаментального характера данной дисциплины.

На сегодняшний день можно констатировать, что традиционный курс математического анализа, построенный в идущей от Г. В. Лейбница и Г. Лопиталя

форме «исчисления», фактически исчерпал свой методический потенциал. Для современного студента, «вооруженного» программами МаШСас), МаЛЬаЬ и др., как показывает практика, он малоинтересен.

В этих условиях становится актуальной проблема поиска новых методических подходов к построению курса математического анализа при модульной системе обучения, реализующих требования сохранения его фундаментальности и направленности на решение задач практики. Целями изучения математического анализа по-прежнему должны оставаться фундаментальные предметные знания, формирование навыков математического моделирования, приобщение к профессиональной деятельности, а также развитие логического, алгоритмического и эвристического мышления студентов.

Следует также подчеркнуть: математический анализ представляет собой постоянно развивающуюся область математической науки, что, с одной стороны, должно отражаться в содержании образования, а с другой - открывает возможность для организации научных исследований студентов.

В указанных обстоятельствах перспективным направлением в методическом обеспечении курса математического анализа в условиях модульной системы обучения в вузе является использование компьютеров, в частности для организации и проведения численного эксперимента. На широкие возможности экспериментальной деятельности в обучении математике указывал, например, академик В. И. Арнольд1. В школе имени академика А. Н. Колмогорова при МГУ имени М. В. Ломоносова в рамках так называемого математического практикума целенаправленно применялся математический эксперимент2. На важность использования компьютерных экспериментов в обучении математике обращали внимание Е. В. Ашкинузе, С. А. Бешенков, Э. И. Кузнецов, Н. К. На-телаури и др. Именно наглядные результаты компьютерного эксперимента раскрывают актуальность и проясняют студентам целесообразность освоения современных аспектов математического анализа: явлений бифуркации и фракталов, элементов нелинейной динамики и негладкого анализа и т. п. Посредством вовлечения в экспериментальную работу студенты получают реальную возможность выдвигать гипотезы, проводить первичную проверку и искать им

'Арнольд В. И. Экспериментальное наблюдение математических фактов. М: МЦНМО, 2006. 120 с.

2 Колмогоров А. Н., Вавилов В. В., Тропин И. Т. Физико-математическая школа при МГУ. М.: Знание, 1981. 64 с.

теоретическое обоснование. В данных условиях компьютерный эксперимент служит мощным методическим средством формирования научного стиля мышления, что является одной из главных общеобразовательных задач современного курса математического анализа при модульной системе обучения в вузе.

Проблема исследования определяется противоречием между широкими потенциальными возможностями математического эксперимента для развития современного научного мировоззрения студентов, а также представлений об общей методологии познания и отсутствием методики его использования при обучении математическому анализу в условиях модульной организации образовательного процесса в вузе.

Объект исследования — процесс обучения математическому анализу студентов направления подготовки «Прикладная математика и информатика» в вузах.

Предмет исследования - методика обучения студентов университета направления подготовки «Прикладная математика и информатика» математическому анализу в условиях перехода на двухуровневую модель высшего образования при модульной организации образовательного процесса.

Цель диссертационного исследования заключается в изучении педагогической целесообразности и эффективности использования компьютерного эксперимента как методического инструмента преподавания математического анализа студентам - будущим бакалаврам направления подготовки «Прикладная математика и информатика» в условиях модульной системы обучения в вузе.

Гипотеза исследования:

Обучение математическому анализу студентов - будущих бакалавров направления подготовки «Прикладная математика и информатика» в условиях модульной системы обучения можно сделать более эффективным и отвечающим современным требованиям к уровню математического образования, если:

1) изучение фундаментальных основ математического анализа будет предваряться математическими экспериментами с использованием программного обеспечения, которые позволяют формировать интуитивные представления о познаваемых объектах и подготавливать студентов к осознанному восприятию строгих определений понятий и математических фактов;

2) в процессе изучения анализа будет сделан акцент на связь математических понятий с явлениями и процессами внешнего мира;

3) содержание обучения будет насыщено новыми научными фактами, отражающими современное состояние и методологию предметной области, что

будет способствовать решению проблемы качественной математической подготовки студентов и их подготовки к профессиональной деятельности.

В соответствии с целью и гипотезой исследования были поставлены следующие задачи.

1. Проанализировать особенности построения модульных систем обучения математике в вузе и выявить основные проблемы для преподавания математического анализа студентам направления подготовки «Прикладная математика и информатика» в условиях данной системы.

2. Выявить методические подходы к обучению студентов вузов математическому анализу, которых целесообразно придерживаться в условиях модульной системы обучения.

3. Осуществить отбор моделей для компьютерного эксперимента, согласующихся с общими целями и содержанием обучения студентов математическому анализу.

4. Разработать методику использования компьютерного эксперимента в преподавании математического анализа студентам направления подготовки «Прикладная математика и информатика» и экспериментально проверить ее эффективность.

Теоретико-методологическую основу исследования составляют:

- работы по методологическим основам математики и методологии математического образования (Ж. Адамар, А. Д. Александров, В. И. Арнольд, Д. Гильберт, Б. В. Гнеденко, М. Клайн, Ф. Клейн, А. Н. Колмогоров, Л. Д. Кудрявцев, М. Нугмонов, Д. Пойа, М. М. Постников, А. Пуанкаре, В. А. Садовничий, Г. И. Саранцев, В. М. Тихомиров, А. Я. Хинчин и др.);

-теория деятельностного подхода в образовании и теория развивающего обучения (Л. С. Выготский, В. В. Давыдов, О. Б. Епишева, Л. В. Занков, В. П. Зинченко, А. Н. Леонтьев, Е. И. Лященко, А. А. Столяр, Н. Ф. Талызина, Д. Б. Эльконин и др.);

-теории системного подхода в образовании и их реализации в обучении математике школьников и студентов (В. А. Гусев, В. С. Леднев, В. М. Монахов, А. М. Пышкало, А. И. Уемов, П. Г. Щедровицкий и др.);

- психолого-педагогические исследования познавательно-поисковых процессов и концепции учебной мотивации (Е. П. Ильин, Р. С. Немов, Ж. Пиаже, К. Роджерс, М. А. Родионов, С. Л. Рубинштейн и др.);

- концепции дифференциации и индивидуализации обучения математике (М. И. Башмаков, В. Г. Болтянский, Г. Д. Глейзер, В. А. Гусев, Л. Н. Журбенко, Е. Е. Семенов, И. М. Смирнова, М. В. Ткачева, Р. А. Утеева, В. В. Фирсов и др.);

- работы по использованию задач в обучении математике (В. Г. Болтянский, Н. Я. Виленкин, В. А. Далингер, Г. В. Дорофеев, М. И. Зайкин, Е. С. Канин, Ю. М. Колягин, В. И. Крупич, В. И. Мишин, В. М. Монахов, А. Г. Мордкович, Ф. Ф. Нагибин, Д. Пойа, H. X. Розов, В. И. Рыжик, Г. И. Саранцев, А. Д. Семушин, 3. И. Слепкань, А. А. Столяр, JI. М. Фридман, И. Ф. Шарыгин, П. М. Эрдниев и др.);

- исследования по модульной организации обучения (Е. А. Бутко, К. Я. Вазина, М. Т. Громкова, В. А. Ермоленко, С. А. Каинова, А. А. Муравьева, П. И. Третьяков, М. А. Чошанов, Т. И. Шамова, П. А. Юцявичене, Дж. Рассел, Г. Оуенс и др.);

- работы по изучению возможностей применения систем компьютерной математики в образовательном процессе вузов разных профилей (М. В. Бушма-нова, В. П. Дьяконов, С. А. Дьяченко, М. А. Зарецкая, M. Е. Иванюк, Ю. Г. Игнатьев, Т. В. Капустина, Г. А. Клековкин, Е. В. Клименко, О. П. Одинцова, Л. П. Судакова и др.);

- современные научные и научно-методические исследования по дифференциальному исчислению функций одной переменной (Г. Г. Брайчев, В. Ф. Демьянов, С. И. Калинин, Ф. Кларк, А. М. Рубинов, В. А. Попов, H. Alzer, M. Benzce, T. M. Flett, A. Ulrich и др.).

Для решения поставленных задач были использованы следующие методы исследования: теоретический анализ психолого-педагогической, методической и технической литературы, программ и учебников по вопросам преподавания математического анализа в вузе; анализ литературы по вопросам использования средств ИКТ в обучении; изучение возможностей применения программных продуктов в обучении математическому анализу; педагогическое наблюдение, опросы и анкетирование студентов, тестирование; обобщение педагогического опыта; педагогический эксперимент по проблеме исследования; статистическая обработка результатов педагогического эксперимента.

Научная новизна исследования заключается в том, что исследованы возможности использования компьютерного эксперимента как методического инструмента при изучении студентами вуза математического анализа в условиях модульной системы, способствующего их подготовке к будущей профессиональной деятельности.

дульной организации образовательного процесса как современного средства формирования научного мышления будущих математиков-прикладников.

Практическая значимость исследования состоит в том, что разработана система модулей по курсу математического анализа для студентов направления подготовки «Прикладная математика и информатика», методические рекомендации для проведения лекционных и практических занятий, рекомендации по осуществлению компьютерного эксперимента в организации аудиторной и самостоятельной научно-исследовательской работы студентов.

Этапы исследования. Констатирующий и поисковый эксперименты проходили в Вятском государственном гуманитарном университете.

На первом этапе (2007—2008 гг.) осуществлялись проведение констатирующего эксперимента; исследование особенностей модульной системы организации образовательного процесса, обсуждение проблемы математического образования; изучение и анализ теоретических исследований по данной проблеме; постановка целей и задач диссертационной работы.

Второй этап (2009-2011 гт.) был посвящен изучению возможности компьютерного эксперимента; отбору содержания обучения; проведению формирующего эксперимента и теоретическому обобщению результатов экспериментальной работы.

На третьем этапе (2011-2012 гг.) осуществлялись обсуждение и публикация теоретических и экспериментальных результатов, корректировка разработанных модулей, оформление текста диссертационного исследования.

Обоснованность и достоверность результатов исследования обеспечены применением методов, адекватных его проблеме, объекту, предмету, целям и задачам; внутренней согласованностью выдвигаемых теоретических положений, их опорой на фундаментальные работы математиков, методистов, философов, психологов; характером и итогами экспериментальной работы при преподавании дисциплины «Математический анализ» студентам специальности 010501.65 и направления подготовки 010400.62 «Прикладная математика и информатика».

Апробация результатов исследования проводилась в виде выступлений и обсуждений на заседаниях кафедры математического анализа и методики обучения математике, а также кафедры прикладной математики и информатики Вятского государственного гуманитарного университета; на Всероссийских и Международных научных и научно-практических конференциях и семинарах (Пенза, 2008, 2009; Пермь, 2008; Киров, 2009, 2012; Екатеринбург, 2009, 2011; Москва, 2010; Елабуга, 2011; Арзамас, 2011).

На защиту выносятся следующие положения:

1.В математическом образовании центральным элементом является обучение моделированию, поэтому включение в содержание обучения математическому анализу современных представлений об актуальных научных разделах («Неравенства», «Выпуклые и логарифмически выпуклые функции», «Элементы негладкого анализа», «Вопросы теории расходящихся рядов» и др.) обеспечивает студентов инструментарием для исследования моделей, более адекватно отражающих процессы реального мира.

2. Модульная система обучения предполагает большую долю активной самостоятельной работы студентов, поэтому интенсификация обучения математическому анализу студентов направления подготовки «Прикладная математика и информатика» может быть реализована путем интеграции учебной и внеучебной деятельности, а также эффективного использования потенциала современных средств ИКТ в образовательном процессе. В таком случае возникает задача разработки и внедрения таких методических подходов, которые учитывают специфику сферы деятельности математика-прикладника.

3. Основным методическим инструментом, позволяющим обеспечить решение поставленной задачи, является компьютерный эксперимент. Обретение студентами навыков проведения численных экспериментов с математическими объектами посредством компьютерных программ учит их выдвигать гипотезы, искать эффективные пути доказательства или опровержения таковых, при этом сам эксперимент в рамках как учебной, так и внеучебной деятельности служит мощным методическим средством формирования научного стиля мышления, что способствует решению проблемы качественной подготовки будущих математиков-прикладников к профессиональной деятельности.

4. Применение в исследовательской деятельности систем компьютерной математики выводит математический эксперимент на качественно новый уровень, при этом сохраняется его смысловое наполнение: сбор и анализ эмпирических данных, выдвижение гипотез, их первичная проверка, поиск контрпримеров. Данное обстоятельство необходимо должно отражаться в современном содержании обучения студентов профильных направлений подготовки, в частности, при изучении ими математического анализа.

Основное содержание диссертации

Во Введении обосновывается актуальность исследования, указываются объект и предмет, формулируются цель и задачи, гипотеза исследования, раскрываются научная новизна, теоретическая и практическая значимость работы, кратко характеризуются этапы исследования, формулируются положения, выносимые на защиту, приводятся данные об апробации и внедрении полученных результатов.

В Главе 1 «Теоретические основы обучения математическому анализу студентов направления подготовки "Прикладная математика и информатика" в условиях модульной системы образования» представлена характеристика основных тенденций, процессов и явлений, свойственных сегодняшним преобразованиям в образовательной сфере.

Проведенный анализ основных направлений модернизации образования позволил сформулировать ее цели применительно к вузовскому математическому образованию:

1. Требуется сохранение свойственных ему высоких российских образовательных традиций, в первую очередь, фундаментальности подготовки специалистов.

2. В обучении математике должны эффективно применяться современные методы обучения, в том числе основанные на использовании средств ИКТ.

3. При обучении математике необходима реализация межпредметных связей с другими дисциплинами, обеспечивающая разностороннее развитие личности, формирование целостной научной картины мира.

4. В содержании образования важно отражать новые, актуальные результаты исследований и достижений в предметной области, а также обучение характерным для нее современным методам научного исследования.

Внедрение модульной системы обучения в практику высшей школы требует пересмотра традиционных подходов к организации образовательного процесса с целью приведения его в соответствие современным стандартам образования.

В характеризуемой главе определенное внимание акцентируется на том, что для сохранения преемственности в образовательной среде при проектировании педагогических систем, функционирующих на уровне высшего профессионального образования, необходимо учитывать изменения, которые происходят в общем среднем образовании, в частности, проведение итоговой аттестации выпускников в форме тестирования, введение профильного обучения в старшей школе и выделение внеучебной деятельности в структуре базисного

образовательного плана3. Данные процессы обусловливают необходимость адаптации студентов первого курса направления подготовки «Прикладная математика и информатика» (далее - ПМиИ) к учебному процессу вуза, которая в условиях модульной системы обучения может быть реализована посредством интенсификации их обучения математике.

В рассматриваемой главе также проведен анализ существующих подходов к модульной организации учебного процесса в целом (М. А. Чошанов, Т. И. Шамова, П. А. Юцявичене, Дж. Рассел, Г. Оуенс и др.), рассмотрены особенности модульного обучения математике в вузе (Н. Ю. Коробова, Т. П. Ма-хаева, Т. Н. Щеднова и др.). В результате рассмотрения работ указанных авторов выделены основные элементы модулей по математическому анализу: дидактическая цель, содержательная часть, методическое руководство для студента и выходной контроль, при этом каждый модуль может содержать как базовые, так и вариативные элементы.

Одним из преимуществ модульной организации образовательного процесса является относительно небольшое количество базовых понятий, используемых внутри каждого модуля, что способствует эффективному усвоению студентами содержания обучения. Однако при разбиении таких объемных курсов, как математический анализ, на отдельные модули существует объективная угроза утраты логических связей между разделами. В данных условиях связующим элементом выступает универсальная математическая деятельность студентов, включаемая в каждый модуль и направленная на усвоение его содержательного наполнения. В качестве одной из таких деятельностных составляющих содержания обучения математическому анализу может использоваться компьютерный эксперимент, организованный на программном материале курса.

Для автоматизации больших объемов вычислений крайне удобно привлекать современные системы компьютерной математики (СКМ), в частности, такие, как MathCad, Maple, MatLab, Mathematica, Derive, Maxima. Подчеркнем, что для будущего математика-профессионала крайне важно иметь представление о доступных инструментальных средствах решения математических задач и уметь эффективно их использовать в своей работе.

Кроме того, в современных условиях подготовки будущих математиков-прикладников важно в содержание обучения включать элементы реальной

3 ФГОС основное общее образование. URL: http://standart.edu.ru/catalog.aspx7CatalogId-2588

научно-исследовательской работы студентов. Востребованность данного подхода к организации образовательного процесса подтверждается тем фактом, что в новых федеральных государственных образовательных стандартах для среднего (полного)4 и высшего5 образования большое внимание уделяется овладению основами научных методов познания окружающего мира, а также нацеленности выпускников на творчество и современную инновационную деятельность.

Система модулей по курсу математического анализа должна сочетать интенсификацию обучения и его фундаментальность, для чего представляется важным исследование данных явлений в образовании и возможностей их реализации в математической подготовке студентов направления подготовки ПМиИ.

В результате осмысления и сравнительного анализа подходов к определению понятия интенсификации обучения (А. А. Абдукадыров, Е. В. Клименко, Н. В. Мясоедова, О. П. Околелов, В. Т. Петрова, Т. В. Рыбакова, С. С. Тасмура-това, П. М. Эрдниев и др.) и основных тенденций, свойственных развитию современного образования, сформулировано синтетическое определение данного понятия, обобщающее и развивающее существующие трактовки.

В рамках данного исследования под интенсификацией обучения понимается система мер, обеспечивающая повышение его информативной емкости в сочетании с фундаментальностью предметной подготовки при снижении временных затрат. В данной системе мер существенная роль отводится интеграции образовательного процесса. Термин «интеграция» употребляется в самом широком смысле: затрагивается интеграция образования и науки, междисциплинарная интеграция, интеграция педагогических технологий и т. д.

На сегодняшний день информатизация образования является одним из важнейших феноменов, оказывающих значительное влияние на всю систему образования, поэтому некоторые исследователи связывают интенсификацию обучения математике главным образом с использованием различных средств ИКТ. Такой подход не отражает системности интенсификации образования, ее влияния на весь образовательный процесс. В то же время существует необходимость формирования у будущих математиков-прикладников навыков активной деятельности в условиях формирующегося информационного общества. На данный момент уже накоплен большой практический опыт по использова-

4 ФГОС основное общее образование. URL: http://standart.edu.ru/cata1og.aspx?CatalogId=2588

3 ФГОС ВПО по направлению подготовки 010400 Прикладная математика и информатика (квалификация (степень) бакалавр). URL: ww\v.osu.ш/docs^achelor/fgos/project^'010400b.pdf

нию средств ИКТ в процессе обучения на разных уровнях образования и по различным дисциплинам. Опираясь на существующий опыт интенсификации обучения через внедрение в учебный процесс средств ИКТ, в конструируемую систему модулей целесообразно включать те из них, которые соответствуют целям обучения математическому анализу в вузе, комбинируя их с другими «некомпьютерными» направлениями интенсификации. В частности, синтез различных видов деятельности обучаемых реализуется при проведении экспериментального исследования математических объектов с привлечением компьютера и последующем анализе полученных результатов.

Современная деятельность человека при решении профессиональных задач так тесно связана с использованием различных средств ИКТ, что система высшего образования не может функционировать изолированно от данной объективной реальности. В этой связи информатизацию образования следует рассматривать как один из главных путей модернизации образовательной системы, при этом соответствующие преобразования должны осуществляться не только через насыщение образования информационными технологиями, но и через ряд мер по повышению интеллектуального уровня обучаемых. Устранить перекос в сторону технологизма образовательного процесса возможно при непременной ориентации на фундаментальность образования.

В рамках представляемого исследования фундаментализация вузовского математического образования характеризуется системой мер, «направленных на развитие таких компонентов содержания обучения студентов математическим дисциплинам, как предметные математические знания, адекватные этим знаниям и требованиям современного информационного общества к результатам образования учебные действия, эвристические и исследовательские способы математической деятельности, место математических разделов в системе знаний (естественнонаучных, технических, гуманитарных), их роль в изучении человеком явлений окружающего мира, этапы становления и развития отдельных областей математики»6.

В характеризуемой главе также подчеркивается, что на уровне высшей школы явления интенсификации и фундаментализации образования оказывают взаимное влияние друг на друга и являются взаимопроникаемыми. Интеграцию про-

'' Калинин С. И. Методическая система обучения студентов педвуза дифференциальному и интегральному исчислению функций в контексте фундаментализации образования: дис. ... д-ра пед. наук. М.: ИСМО РАО, 2010. 318 с.

граммного материала и исследования открытых вопросов, примыкающих к изучаемым в рамках курса, можно рассматривать не только как одно из направлений фун-даментапизации образования (в приведенной трактовке данного понятия), но и как интенсификацию обучения за счет организации активной самостоятельной научно-исследовательской работы студентов. В то же время целенаправленное сближение процесса изучения математики с современными научными исследованиями и использование достижений методики обучения математике способствуют реализации интенсификации процесса обучения математике студентов вуза.

Система модулей по курсу математического анализа должна, с одной стороны, обеспечивать фундаментальность образования, а с другой - включать в себя современные факты, сведения и способы деятельности, характеризующие актуальное состояние данной предметной области. В связи с этим в представляемой главе уделяется внимание анализу предмета математического анализа и его влияния на конструирование содержания образования студентов направления подготовки ПМиИ.

Первым логическим блоком в структуре рассматриваемого курса является «Введение в анализ». Поскольку в рамках данного модуля осуществляется пропедевтика изучения таких разделов, как дифференциальное исчисление, интегральное исчисление и т. д., формирование его содержательного наполнения направлено на освоение студентами ключевых понятий и методов дисциплины. Этому способствует предварительный этап компьютерного эксперимента с такими объектами, как, например, окрестность точки, предел последовательности, предел функции, непрерывные функции, обеспечивающий формирование первичных интуитивных представлений об объектах и прочное усвоение в дальнейшем строгих определений принципиальных понятий. Для повышения мотивации . и формирования представлений о роли и месте математического анализа в современной научной картине мира необходимо уделять внимание историческим аспектам становления данной предметной области, а также персоналиям.

С учетом специфики подготовки будущих математиков-прикладников особое значение имеет изучение тех математических объектов, которые являются моделями реальных процессов и явлений. В данном контексте дифференциальное исчисление обладает большим образовательным потенциалом, поскольку с использованием производной функции моделируется большой спектр реальных процессов и явлений. При конструировании модулей по курсу математического анализа для обучения студентов направления подготовки ПМиИ ядро содержания

образования по дифференциальному исчислению должны составлять именно схемы построения моделей и методы их исследования, а также задачи прикладной направленности, иллюстрирующие данные схемы. Приводимое обстоятельство обусловливает выбор раздела «Дифференциальное исчисление функций одной переменной» для подробной характеристики соответствующего модуля.

Кроме того, программный материал должен отражать вопросы компьютерного моделирования и проведения численного эксперимента. Это современный метода научного познания, потому в свете информатизации образования и научной сферы необходимо, чтобы будущие специалисты-математики владели методикой его организации. Более подробно организация экспериментальной деятельности в процессе обучения студентов математическому анализу представлена в Главе 2 диссертации.

Проведенное в Главе 1 исследование закономерностей модульной организации обучения математике, особенностей интенсификации обучения и фунда-ментализации образования, специфики предмета математического анализа позволило выделить принципы проектирования модулей и отбора их содержания.

Как одна из стратегий обучения, обеспечивающая качественную математическую подготовку и подготовку к будущей профессиональной деятельности, в конструируемую систему модулей включается организация научно-исследовательской работы студентов.

Проектирование модулей курсу математического анализа осуществляется в соответствии со следующими системообразующими принципами:

- соответствие последовательности модулей возрастающей сложности содержания обучения, наличие в каждом модуле базовой и вариативной части;

- относительная независимость модулей за счет выделения крупных блоков по основным разделам математического анализа, включенным в ФГОС ВПО направления подготовки;

- фундирование7 ключевых понятий курса анализа по мере освоения модулей;

- использование компьютерного эксперимента в учебном процессе как метода обучения и научного познания;

- включение реальной научно-исследовательской работы студентов в каждый модуль как одной из его главных деятельностных составляющих.

7 Афанасьев В. В.. Поваренков Ю. П., Смирнов Е. И., Шадриков В. Д. Подготовка учителя математики: инновационные подходы. М.: «Гардарики», 2001. 384 с.

Кроме того, в работе обосновывается то, что помимо перечисленных необходимо соблюдать общедидактические принципы, на которых строится процесс обучения математике в вузе.

Отбор содержания проводится с учетом выбранной стратегии обучения. Перспективы для исследований студентов открываются при расширении традиционного содержания раздела «Дифференциальное исчисление функций одной переменной» посредством элементов негладкого анализа. Такой подход, с одной стороны, органично вписывается в концепцию фундаментализации математического образования, а с другой - обеспечивает реальную интенсификацию образовательного процесса.

В Главе 2 диссертации «Методика организации компьютерного эксперимента при модульной системе обучения студентов математическому анализу» представлены схемы проектирования модулей на примере разделов «Введение в анализ» и «Дифференциальное исчислений функций одной переменной», описана методика использования компьютерного эксперимента при реализации соответствующего содержания обучения.

Непосредственная характеристика модулей по курсу математического анализа предваряется общими рекомендациями по их конструированию. В методическое руководство к освоению содержания образования включены как традиционные методы обучения, так и методы, средства и формы, специфичные для обучения в условиях модульной организации образовательного процесса. Например, в качестве формы обучения студентов математическому анализу, способствующей его интенсификации, представлен так называемый «вертикальный» коллоквиум- форма контроля и оценивания знаний, при которой студенты старших курсов проводят собеседование со студентами младших курсов по некоторому заранее определенному перечню вопросов. В ходе данной деятельности студенты-старшекурсники не просто проводят опрос, но и отвечают на дополнительные вопросы опрашиваемых, дают разъяснения, приводят примеры, в результате чего у студентов формируется коммуникативная компетенция. Преимущества «вертикального» коллоквиума позволяют использовать его в качестве одной из форм выходного контроля при завершении изучения материала модуля.

Модульная система образования предполагает большую долю самостоятельной работы студентов, поэтому как направление реализации интенсификации обучения рассматривается интеграция учебной и внеучебной деятельности, поскольку данный подход к организации образовательного процесса способствует более эф-

фективному усвоению материала, а также реализации интересов личности студента. В методическом руководстве к модулям определяются виды внеучебной деятельности, согласующиеся с содержанием образования и направленные на достижение поставленных дидактических целей, что позволяет более эффективно использовать время аудиторных занятий. За счет разноуровневых заданий для самостоятельной работы студентов обеспечивается индивидуальный подход, учитываются способности каждого обучаемого и достигается высокая продуктивность их деятельности. Еще одним подходом к интеграции учебной и внеучебной деятельности студентов является организация и проведение мероприятий, направленных на развитие кругозора, творческого мышления студентов-математиков. Примерами таких мероприятий являются предметные олимпиады, математические бои и различные интеллектуальные игры по темам, связанным с изучаемым материалом.

В контексте развития творческого мышления студентов компьютерный эксперимент выступает как мощный источник задач для стимулирования исследовательской деятельности. Д. Пойа в своей книге «Математика и правдоподобные рассуждения» писал, что «в своем творчестве математик так же пользуется наблюдением и обобщением, гипотезой и экспериментом, как это делает всякий естествоиспытатель»8. Экспериментальная работа с привлечением средств ИКТ позволяет получить первичные сведения о некотором математическом объекте. Эти эмпирические данные могут служить основанием для формулирования гипотез относительно свойств изучаемого объекта.

Кроме того, необходимость теоретического обоснования результатов эксперимента обусловливает потребность изучения студентами современных разделов математического анализа, что способствует формированию навыков самостоятельной исследовательской деятельности, актуальных для формирующегося информационного общества.

Такой современный метод научного познания, как компьютерный эксперимент в образовательном процессе обеспечивает эффективный метод обучения, способствующий повышению интенсивности учебного труда и осознанному привлечению средств ИКТ к решению математических задач.

Фактический материал, полученный в ходе экспериментальной деятельности, позволяет сформулировать открытые исследовательские задачи, для решения которых студентам требуются соответствующие умения поиска и анали-

8 Попа Д. Математика и правдоподобные рассуждения. М.: Изд-во иностр. лит., 1957. 463 с.

за информации. В характеризуемой Главе организация самостоятельной научно-исследовательской работы студентов (НИРС) в условиях модульной системы обучения рассматривается как стратегическое направление сохранения фундаментальности образования.

В процессе НИРС студенты обучаются навыкам информационного поиска и работы с такими источниками, как статьи в отечественных и зарубежных научных изданиях, доступных в фондах ВИНИТИ, сайты академических журналов, специализированные Интернет-форумы и др. Следует заметить, что процесс осмысления нового фактического материала сопряжен с умением оценивать его качество и надежность источника информации. Данные способности формируются только при условии регулярной работы с различными хранилищами научной информации. Систематическая исследовательская работа студентов является эффективным средством обучения эвристическим приемам, характерным для математики, и способом вовлечения студентов в деятельность по исследованию открытых вопросов данной предметной области.

Можно заключить, что модульная система обучения математическому анализу студентов-прикладников должна включать НИРС как необходимую составляющую часть, обеспечивающую реализацию выбранной образовательной стратегии. Схематично место НИРС в модульной организации процесса обучения представлено на рис. 1. Подробные комментарии к данной схеме изложены в тексте диссертации.

Модуль 1

Методические рекомендации к модулю

Содержание образования

Модуль 2

Методические4 рекомендации к модулю

Содержание образования

Научно-исследовательская работа студентов

Рис. 1. Место НИРС в модульной организации процесса обучения

Поскольку информатизация затронула не только образование, но и научную сферу, при организации НИРС необходимо использовать существующие технологические достижения и обучать студентов поиску эффективных методов применения средств ИКТ в их профессиональной и исследовательской деятельности. При организации НИРС привлечение средств ИКТ целесообразно для следующих направлений деятельности: использование сетевых сервисов для взаимодействия исследователей, поиск и обработка информации, компьютерное моделирование, наглядное представление результатов исследовательской работы.

Кроме того, в НИРС должны быть включены виды деятельности, специфические для профессии математика. В качестве иллюстрации подхода, обеспечивающего формирование научного стиля мышления в комплексе с освоением современных технологий, рассматривается обучение верстке математического текста в формате ТеХ.

В качестве иллюстрации изложенных выше идей в Главе 2 приведены два модуля: «Введение в анализ» и «Дифференциальное исчисление функций одной переменной». Проектирование каждого из них начинается с определения частных дидактических целей. Исходя из последних, определяются содержание, целевой план действий и методическое руководство, в котором описываются методы, средства и формы обучения, используемые для достижения поставленных образовательных задач. После целей обучения характеризуются содержательные аспекты конструируемых модулей.

Успешное овладение студентами содержанием модуля «Введение в анализ» влияет на дальнейшее освоение ими курса математического анализа. В то же время у первокурсников возникают значительные затруднения, одна из причин которых - массовый недостаточный уровень школьной подготовки. В связи с этим содержание модуля «Введение в анализ» должно учитывать объективную необходимость повторения и систематизации школьной программы по математике.

Кроме того, на начальном этапе изучения анализа важную роль играет качественное усвоение его фундаментальных понятий. Работа с новыми математическими объектами и понятиями состоит из следующих этапов: экспериментальное исследование свойств или поведения познаваемого объекта на компьютере, изучение строгого определения понятия, соотнесение результатов эксперимента с теоретическими положениями, формулирование выводов и открытых вопросов.

Данная деятельность обнаруживает в себе значительный потенциал для организации НИРС уже с первого курса обучения. В рамках модуля «Введение

в анализ» как соответствующая иллюстрация рассматривается применение численного эксперимента для формулирования и проверки гипотез в отношении неравенств Ки Фана. Выходной контроль направлен на проверку сформированное™ у студентов, таких понятий, как предел, непрерывность функции и др.

Большое значение в прикладной математической подготовке студентов направления ПМиИ имеет модуль «Дифференциальное исчисление функций одной переменной». Изложение базовой части содержания обучения предваряется историческим экскурсом, посвященным становлению данного раздела анализа. Традиционно выделяются две его линии: первая восходит к идеям и методам Г. В. Лейбница, а вторая - к исследованиям И. Ньютона. Достоинствами линии Лейбница являются ее систематичность и универсальность используемой символики, что, очевидно, несет большой образовательный потенциал. Недостатком же данного подхода выступает относительно слабая связь его с решением реальных задач практики. Более ярко прикладной аспект дифференциального исчисления функций отражает линия И. Ньютона, в которой оно выстраивается с учетом потребностей практической деятельности. Тем не менее, с точки зрения образовательного процесса упоминаемая линия имеет издержки, связанные с высоким уровнем сложности ее изложения и осмысления для обучаемых.

Содержательное наполнение модуля «Дифференциальное исчисление функций одной переменной» должно в полной мере использовать образовательные преимущества линии Г. В. Лейбница и в то же время - обеспечивать восприятие учебного материала в тесной взаимосвязи с его практическим смыслом. Достижение требуемой согласованности теории и практики в обучении студентов математическому анализу возможно за счет привлечения компьютерного эксперимента, расширения содержания образования, а также организации систематической научно-исследовательской деятельности обучаемых.

В классическом университетском курсе математического анализа рассматриваются модели с дифференцируемыми («гладкими») функциями. Такие модели описывают многие процессы, однако они являются идеальными. При попытке уточнения модели нередко возникает необходимость ослабления или отказа от условия дифференцируемое™ функции, что вынуждает обращаться к понятиям негладкого анализа.

Построение исчисления «негладких» функций строится на обобщении понятия производной функции в точке. Выделяются два основных содержательных направления в исследовании негладких функций. Первое направление

опирается на исследование функций лишь в терминах односторонних производных функции (В. Finta, С. И. Калинин). Второе предполагает полный отказ от дифференцируемое™ функции в обычном смысле (В. Ф. Демьянов, А. М. Рубинов, В. А. Рощина). Рассматриваемые подходы являются логичным расширением спектра методов исследования функций одной переменной.

В существующих исследованиях по вопросам обучения студентов математических специальностей методические аспекты преподавания основ негладкого анализа практически не затрагиваются, хотя они в плане прикладной подготовки студентов-математиков имеют важное значение.

Вариативная часть содержания обучения характеризуемого модуля включает элементы негладкого анализа. Экспериментальная работа студентов основана на исследовании поведения функции в терминах различных производных (обычной производной по Коши, П-производной, двусторонней производной, /-производной, односторонних производных), выдвижении гипотез относительно необходимых и достаточных условий экстремумов функции в терминах упоминаемых производных и т. п. Полученные эмпирические данные являются основой для дальнейшей аналитической работы и собственных исследований студентов.

Кроме того, одним из важнейших профессиональных качеств для будущих математиков-прикладников является умение формализовать прикладную задачу с целью ее дальнейшего аналитического исследования. Формированию данного качества способствует система задач, включающая разноуровневые задания из различных областей приложения дифференциального исчисления (физика, экономика, химия, биология и др.).

В условиях модульной системы обучения студентов математическому анализу моделирование процесса познания посредством сочетания экспериментальной и аналитической деятельности обеспечивает формирование у них научного стиля мышления, что, в свою очередь, способствует решению проблемы качественной подготовки будущих математиков-прикладников к профессиональной деятельности в сфере быстроразвивающихся информационных технологий.

В практике нашей работы другие модули по курсу математического анализа конструируются также по представленной схеме.

В Главе 3 диссертации «Педагогический эксперимент и его результаты» приводится описание экспериментальной проверки эффективности функционирования модульной системы обучения математическому анализу студентов направления подготовки ПМиИ.

Педагогический эксперимент проводился с 2007 по 2011 гг. на факультете информатики (с 2011 г. факультет информатики, математики и физики) Вятского государственного гуманитарного университета.

В разделе 3.1 диссертационной работы описан ход констатирующего и поискового этапов педагогического эксперимента.

Целью констатирующего этапа являлось проведение анализа известных методических систем обучения студентов математике, а также выявление существующих проблем ее преподавания в условиях модульной системы обучения. Для ее достижения по научно-методическим источникам исследовались актуальные вопросам преподавания математического анализа в вузе, проводились беседы с учителями и вузовскими преподавателями. В результате проведенной работы была сформулирована гипотеза исследования.

Поисковый этап эксперимента осуществлялся в 2007-2009 гг. на базе факультета информатики Вятского государственного гуманитарного университета. В этот период обоснована стратегия обучения математическому анализу в современных условиях, подготовлены методические материалы по модулям «Введение в анализ» и «Дифференциальное исчисление функций одной переменной» (презентации для лекционных занятий, карточки с задачами для практических занятий и т. п.). Разработанные материалы использовались в процессе обучения математическому анализу студентов первого курса специальности и направления подготовки ПМиИ. В разделе приводятся результаты вертикального коллоквиума и фрагмент доклада студента на научно-исследовательском семинаре по математическому анализу.

Для формирующего этапа педагогического эксперимента целью была проверка результативности разработанного модуля для обучения студентов направления подготовки ПМиИ разделу «Дифференциальное исчисление функций одной переменной. Всего в эксперименте принимало участие 110 студентов.

В 2009-2010 уч. г. и 2010-2011 уч. г. в начале второго семестра среди студентов I курса направления подготовки ПМиИ осуществлялся входной контроль по теме «Производная». Статистические различия уровней подготовки в контрольной и экспериментальной группах до экспериментального воздействия оценивались посредством критерия однородности х2-

Для выяснения качества усвоения раздела «Дифференциальное исчисление функций одной переменной» была проведена итоговая контрольная работа, состоявшая из 6 задач. Усвоение знаний фиксировалось по уровням, предло-

женным В. П. Беспалько. Динамика результатов за два учебных года приведена

в таблице.

Уровень усвоения Располагаемые знания 2009-2010 уч. г. 2010-2011 уч. г.

Экспериментальная группа Контрольная группа Экспериментальная группа Контрольная группа

Кол-во студентов % от общего числа Кол-во студентов % от общего числа Кол-во студентов %от общего числа Кол-во студентов % от общего числа

1 Знания -«знакомства» 1 3,70 3 12,00 0 0,00 3 10,00

11 Знания -«копии» 4 14,81 10 40,00 2 7,14 10 33,33

III Знания -«умения» 12 44,44 10 40,00 15 53,57 13 43,33

IV Знания — «трансформации) 10 37,04 2 8,00 11 39,29 4 13,33

27 100 25 100 28 100 30 100

Анализ полученных данных показывает, что большинство студентов успешно усвоило материал модуля «Дифференциальное исчисление функций одной переменной». В первый год для контрольной и экспериментальной групп качество знаний составляет 48% и 81,5% соответственно. Во второй год этот показатель составил 56,7% для контрольной и 92,9% для экспериментальной группы.

Кроме того, оба года в экспериментальной группе наблюдалось преобладание Ш и IV уровней усвоения. На рис. 2 представлено распределение результатов контрольной работы по уровням усвоения в 2010-2011 учебном году.

2010-2011 учебный год

14 -12 ■

Знания -«знакомства»

Знания - «копии» Знания - «умения»

Знания -«тра нсформ а ции »

и Экспериментальная группа о Контрольная группа |

Рис. 2. Распределение по уровням усвоения в 2010-2011 учебном году

Помимо уровней усвоения по результатам контрольной работы был определен также коэффициент усвоения учебного материала по формуле В. П. Бес-

палько: £ = где п— количество баллов, набранных участниками эксперимента, N — максимально-возможное количество баллов.

Для 2009-2010 учебного года эмпирическое значение критерия однородности х2Эмп = 9. При уровне значимости а = 0,05, при числе градаций ¿=4 критическое значение выбранного критерия х2крит = 7,82. Имеем х2эмп> Х2кР«т, следовательно, уровни усвоения в контрольной и экспериментальной группах статистически различны, что обусловлено применением системы модулей.

Для 2010-2011 учебного года эмпирическое значение критерия однородности х2эмп составляет 11,7, что превосходит критическое значение. Следовательно, можно констатировать, что эффект от применения модульной системы обучения математическому анализу устойчив.

В Заключении диссертации сформулированы основные результаты работы, сделаны выводы о степени решения поставленных задач.

Приложения содержат программу курса с разбиением на модули, лекционный материал, бланк анкеты, задания для самостоятельной работы студентов, а также материалы педагогического эксперимента.

Основные результаты, полученные в исследовании, можно сформулировать следующим образом.

1. Исследованы методические возможности использования компьютерного эксперимента в условиях модульной организации обучения математическому анализу студентов вуза на примере направления подготовки «Прикладная математика и информатика».

2. Разработана система модулей по курсу математического анализа для обучения студентов данного направления подготовки, учитывающая фундамен-тализацию и интенсификацию обучения и включающая в себя экспериментальную деятельность студентов как метод обучения и научного познания.

3. Определены роль и место научно-исследовательской работы студентов в условиях модульной системы обучения.

4. Экспериментально подтверждено, что предложенная методика использования компьютерного эксперимента при обучении студентов математическому анализу в условиях модульной организации образовательного процесса способствует:

- положительным изменениям в качестве усвоения фундаментальных теоретических знаний по математическому анализу;

-развитию у студентов исследовательских навыков, познавательной активности, самостоятельности, что подтверждается результатами опытной работы;

- эффективному овладению различными методами научного познания.

Основные результаты исследования отражены в следующих публикациях автора

Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК

1. Соколова А. Н. Работа студентов математических специальностей с периодическими научными изданиями в контексте интенсификации образования // Образование и саморазвитие: Научный журнал. - Казань: Центр инновационных технологий, 2010. - № 1(17). - С. 63-69.

2. Соколова А. Н. Использование компьютерной модели для проверки гипотез о неравенствах // Информатика и образование. - 2010. - № 8. - С. 8992.

3. Соколова А. Н. Использование численного эксперимента при обучении учащихся математике в профильных классах // Профильная школа. -2011.-№3. -С. 58-63.

Статьи и тезисы в сборниках научных трудов

4. Соколова А. Н. К исследованиям по уточнению положения промежуточной точки в формуле Тейлора // Вестник ВятГГУ. Информатика. Математика. Язык. - Киров: Изд-во ВятГГУ, 2007. - № 4. - С. 189-197.

5. Соколова А. Н. Использование математических ресурсов Интернета в исследовательской работе студентов // Современное образование: научные подходы, опыт перспективы: Материалы IV Всерос. науч.-практ. конф. «Артемов-ские чтения». - Пенза, 2008. - Т. 1. - С. 232-233.

6. Соколова А. Н. Некоторые аспекты обучения студентов-математиков элементам негладкого анализа // Проблемы многоуровневой подготовки учителей математики для современной школы: Материалы XXVII Всерос. семинара преподавателей математики университетов и педагогических вузов, поев. 70-летию со дня рождения профессора И. Д. Пехлецкого (24-26 сентября 2008 г., г. Пермь); Перм. гос. пед. ун-т. - Пермь, 2008. - С. 143-144.

7. Соколова А. Н. Об использовании ресурсов Интернет в учебной и научно-исследовательской работе студентов-математиков // Информатика. Математика. Язык. - Киров: Изд-во ВятГГУ, 2008. -№ 5. - С. 196-199.

8. Соколова А. Н. Организация работы студентов-математиков с периодической научной литературой в контексте интенсификации обучения // Проблемы современного математического образования в вузах и школах России: Оценка качества математических знаний студентов и школьников: Материалы IV Всерос. науч.-метод, конф., поев. 100-летию со дня рождения профессора Ф. Ф. Нагибина. - Киров: Изд-во ВятГГУ, 2009. - С. 110.

9. Соколова А. Н. Об использовании информационных технологий в курсе математического анализа при обучении студентов-прикладников // Современное образование: научные подходы, опыт, проблемы, перспективы: Материалы V Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием «Артемовские чтения» / Под общ. ред. М. А. Родионова. - Пенза, 2009. - Т. 1. - С. 266-268.

10. Соколова А. Н. Об изучении студентами математических специальностей понятия производной функции в контексте преемственности обучения математике // Проблемы преемственности в обучении математике на уровне общего и профессионального образования: Материалы XXVIII Всерос. семинара преподавателей математики университетов и педагогических вузов. - Екатеринбург: ГОУ ВПО УрГПУ, ГОУ ВПО РГППУ, 2009.-С. 241-242.

11. Соколова А. Н. Численный эксперимент в профессиональной подготовке студентов-математиков // Профессионально-педагогическая направленность математической подготовки учителя математики в педвузах и университетах в современных условиях: Материалы 29-го Всерос. науч. семинара преподавателей математики вузов (23-24 сентября 2010 г.) / Отв. ред. В. И. Глиз-бург. - М.: Изд-во МГ1ТУ, 2010. - С. 79-80.

12. Соколова А. Н. О взаимодействии с информационно-коммуникативной средой при организации исследовательской работы студентов // Реализация национальной образовательной инициатива «Наша новая школа» в процессе обучения физике, информатике и математике: Материалы Междунар. науч.-практ. конф., 4-5 апреля 2011 г., Екатеринбург, Россия: в 2 ч. Ч. 2 / Урал, гос. пед. ун-т; отв. ред. Т. Н. Шамало. - Екатеринбург, 2011. - С. 151-153.

13. Соколова А. Н. Об организации самостоятельной работы студентов-математиков посредством Интернет-блога // Инновационные технологии

обучения математике в школе и вузе: Материалы XXX Всерос. семинара преподавателей математики высших учебных заведений (29-30 сентября 2011г., г. Елабуга). - Елабуга, 2011. - С. 83-84.

14. Соколова А. Н. О приобщении студентов к математическому творчеству в условиях интенсификации образования // Педагогические технологии математического творчества: Сб. ст. участников Междунар. науч.-практ. конф. / Под общ. ред. М. И. Зайкина. - Арзамас: Изд-во АГПИ, 2011. - С. 434^136.

15. Соколова А. Н. Организация исследовательской деятельности студентов математических направлений подготовки в условиях модульной системы обучения // Концепт: Науч.-метод, электронный журн. официального сайта эвристических олимпиад «Совенок» и «Прорыв». - Февраль 2012, ART 1211.-Киров, 2012 г. - URL: http://www.covenok.ru/koncept/2012/1211.htm.- Гос. per. Эл № ФС 77-46214. - ISSN 2225-1618.

16. Соколова А. Н. Интерактивный аспект организации научно-исследовательской работы студентов в условиях модульной системы обучения математике // Проблемы современного математического образования в вузах и школах России: Интерактивные формы обучения математике студентов и школьников: Материалы V Всерос. науч.-метод. конф. - Киров: Изд-во ВятГГУ, 2012.-С. 236-237.

Подписано в печать 12.09.2012 г. Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Усл. печ. л. 1,75. Тираж 100 экз. Заказ № 240.

Отпечатано

в полиграфическом цехе Издательства ВятГГУ, 610002, г. Киров, ул. Ленина, 111, т. (8332) 673-674

Содержание диссертации автор научной статьи: кандидата педагогических наук, Соколова, Анна Николаевна, 2012 год

Введение.

Глава 1. Теоретические основы обучения математическому анализу студентов направления подготовки «прикладная математика и информатика» в условиях модульной системы образования.

1.1. Парадигма математического образования в условиях модернизации всех его уровней.

1.2. Модульная система обучения студентов вузов математическому анализу.

1.3. Ведущие принципы конструирования системы модулей по курсу математического анализа

1.3.1. Интенсификация обучения и ее реализация в математической подготовке студентов.

1.3.2. Фундаментализация образования как направление его модернизации.

1.4. Предмет математического анализа и его влияние на конструирование содержания обучения студентов направления подготовки «Прикладная математика и информатика».

1.5. Применение систем компьютерной математики при обучении студентов математическому анализу.

1.6. Принципы отбора содержания курса математического анализа в условиях модульной системы образования. выводы по главе

Глава 2. Методика организации компьютерного эксперимента при модульной системе обучения студентов математическому анализу.

2.1. Общая характеристика системы модулей по курсу математического анализа.

2.1.1. Общие цели обучения и образовательные результаты.

2.1.2. Методическое руководство к освоению содержания модулей по курсу математического анализа.

2.1.3. Организация самостоятельной научно-исследовательской работы студентов в условиях модульной системы обучения как стратегическое направление сохранения фундаментальности образования.

2.1.4. Связь содержания обучения по математическому анализу с практической деятельностью.

2.2. Модуль «Введение в анализ».

2.2.1. Дидактические цели модуля.

2.2.2. Содержание обучения модуля «Введение в анализ».

2.2.3. Методика использования компьютерного эксперимента в условиях модульной системы обучения.

2.3. Модуль «Дифференциальное исчисление функций одной переменной».

2.3.1. Дидактические цели модуля.

2.3.2. Содержательные аспекты модуля.

2.3.3. Методика использования компьютерного эксперимента в рамках модуля «Дифференциальное исчисление функций одной переменной».

Выводы но главе 2.

Глава 3. Педагогический эксперимент и его результаты.

3.1. Констатирующий и поисковый этапы педагогического эксперимента.

3.2. Формирующий этап педагогического эксперимента.

3.2.1. Установление отсутствия статистически значимого различия уровня контрольной и экспериментальной групп до экспериментального воздействия.

3.2.2. Статистический анализ результатов после экспериментального воздействия.

Выводы по главе 3.

Введение диссертации по педагогике, на тему "Методика использования компьютерного эксперимента в процессе преподавания математического анализа в условиях модульной системы обучения"

Актуальность исследования. Наша сегодняшняя действительность характеризуется формированием информационного общества, модернизацией всех сфер деятельности человека, что сопровождается повышением роли информации и фундаментальности знаний, массовым применением информационных технологий.

В данных условиях одной из главных задач системы высшего образования является обеспечение потребностей страны в соответствующих квалифицированных кадрах, ориентированных на инновационную деятельность.

В связи с этим особую роль играет математическое образование, поскольку во многих отраслях человеческой деятельности наблюдается потребность в специалистах, владеющих современными, универсальными математическими методами моделирования и исследования реальных процессов и явлений. На удовлетворение указанных запросов ориентированы актуальные математико-информационные направления подготовки будущих специалистов (например, «Прикладная математика и информатика», «Математика. Компьютерные науки» и т. п.), сочетающие традиционную фундаментальность математического образования с приложениями математических знаний.

Следует констатировать, в последние годы многими исследователями отмечается устойчивое падение уровня общего образования. Ухудшающееся качество подготовки выпускников общеобразовательных учебных заведений обусловливает, в частности, нарушение преемственности между средней и высшей школой. Данное обстоятельство усугубляет разрыв в требованиях, предъявляемых к подготовке учащихся школ и студентов вузов. В то же время, принятая в 2002 году «Концепция модернизации российского образования на период до 2010 года» декларирует «информатизацию образования и оптимизацию методов обучения, . углубление интеграционных и междисциплинарных программ, соединение их с высокими технологиями; повышения статуса вузовской науки» [66]. Данная политика государства находит свое продолжение и в «Концепции долгосрочного социально-экономического развития до 2020 года» [64], где первой из приоритетных задач в области развития образования является «обеспечение качества образовательных услуг». Обозначенное направление включает в себя «расширение использования современных образовательных технологий», при котором в условиях сохранения сроков обучения учащиеся осваивают больше компе-тентностей. При этом особое значение имеют метапредметные знания, которые обеспечивают глубокое, системное понимание окружающей действительности и позволяют быстро овладевать новыми способами деятельности.

Целью указанных государственных мер является приведение качества образования в соответствие современным мировым стандартам. В отношении высшей школы интеграции России в международное образовательное пространство способствует переход на двухуровневую модель системы образования. Ее преимуществом является возможность осваивать образовательные программы по частям, чему способствует модульный принцип их построения. Важно отметить, что указанный модульный принцип построения обучения для достаточно обширных курсов, каковым, в частности, является математический анализ, может приводить к нарушению их внутренней логики и, в конечном итоге, к потере фундаментального характера данной дисциплины и ее замене набором рецептов решения типовых задач.

Из отмеченного следует, что перед вузами стоит принципиальная задача - в условиях сокращения сроков обучения по причине перехода к бакалавриату и внедрения модульной системы образования не допустить снижения уровня фундаментальности математической подготовки.

На сегодняшний день можно говорить о том, что традиционный курс математического анализа, построенный в идущей от Г. В. Лейбница и Г. Ло-питаля форме «исчисления», фактически исчерпал свой методический потенциал. Для современного студента, «вооруженного» программами МаЛСаё, МаЛЬаЬ и др., как показывает практика, он малоинтересен.

В указанных обстоятельствах перспективным направлением в методическом обеспечении курса математического анализа в условиях модульной системы обучения является использование компьютеров, в частности для организации и проведения численного эксперимента. На широкие возможности экспериментальной деятельности в обучении математике указывал, например, академик В. И. Арнольд [5]. В школе имени академика А. Н. Колмогорова при МГУ имени М. В. Ломоносова в рамках так называемого математического практикума целенаправленно применялся математический эксперимент1. На важность использования компьютерных экспериментов в обучении математике также обращали внимание Е. В. Ашкинузе, С. А. Бешенков, Э. И. Кузнецов, Н. К. Нателаури и др. Именно наглядные результаты компьютерного эксперимента раскрывают актуальность и проясняют студентам целесообразность освоения современных аспектов математического анализа: явлений бифуркации и фракталов, элементов нелинейной динамики и негладкого анализа и т. п. Посредством вовлечения в экспериментальную работу студенты получают реальную возможность выдвигать гипотезы и искать им теоретическое обоснование. В данных условиях компьютерный эксперимент служит мощным методическим средством формирования научного стиля мышления, что является одной из главных общеобразовательных задач современного курса математического анализа в вузе.

Объект исследования - процесс обучения математическому анализу студентов направления подготовки «Прикладная математика и информатика» в вузах.

Цель диссертационного исследования заключается в изучении педагогической целесообразности и эффективности использования компьютерного эксперимента как методического инструмента преподавания математического анализа студентам направления подготовки «Прикладная математика и информатика» в условиях модульной системы обучения в вузе.

Гипотеза исследования:

Обучение математическому анализу студентов - будущих бакалавров направления подготовки «Прикладная математика и информатика» в услови

1 h ttp:/Avww. mathschool.ru/show. html?id=475 ях модульной системы обучения можно сделать более эффективным и отвечающим современным требованиям к уровню математического образования, если:

3) содержание обучения будет насыщено новыми научными фактами, отражающими современное состояние и методологию предметной области, что будет способствовать решению проблемы качественной математической подготовки студентов и их подготовки к профессиональной деятельности.

В соответствии с целью и гипотезой исследования были поставлены следующие задачи.

Теоретико-методологическую основу исследования составляют:

- теория деятельностного подхода в образовании и теория развивающего обучения (Л. С. Выготский, В. В. Давыдов, О. Б. Епишева, Л. В. Занков,

В. П. Зинченко, А. Н. Леонтьев, Е. И. Лященко, А. А. Столяр, Н. Ф. Талызина, Д. Б. Эльконин и др.);

- теории системного подхода в образовании и их реализации в обучении математике школьников и студентов (В. А. Гусев, В. С. Леднев, В. М. Монахов, А. М. Пышкало, А. И. Уемов, П. Г. Щедровицкий и др.);

- работы по использованию задач в обучении математике (В. Г. Болтянский, Н. Я. Виленкин, В. А. Далингер, Г. В. Дорофеев, М. И. Зайкин, Е. С. Канин, Ю. М. Колягин, В. И. Крупич, В. И. Мишин, В. М. Монахов, А. Г. Мордкович, Ф. Ф. Нагибин, Д. Пойа, H. X. Розов, В. И. Рыжик, Г. И. Саранцев, А. Д. Семушин, 3. И. Слепкань, А. А. Столяр, Л. М. Фридман, И. Ф. Шарыгин, П. М. Эрдниев и др.);

- исследования по модульной организации обучения (Е. А. Бутко, К. Я. Вазина, М. Т. Громкова, В. А. Ермоленко, С. А. Каинова,

A. А. Муравьева, Г1. И. Третьяков, М. А. Чошанов, Т. И. Шамова, П. А. Юця-вичене, Дж. Рассел, Г. Оуенс и др.);

- работы по изучению возможностей применения систем компьютерной математики в образовательном процессе вузов разных профилей (М. В. Бушманова, В. П. Дьяконов, С. А. Дьяченко, М. А. Зарецкая, M. Е. Иванюк, Ю. Г. Игнатьев, Т. В. Капустина, Г. А. Клековкин, Е. В. Клименко, О. П. Одинцова, Л. П. Судакова и др.);

- современные научные и научно-методические исследования по дифференциальному исчислению функций одной переменной (Г. Г. Брайчев,

B. Ф. Демьянов, С. И. Калинин, Ф. Кларк, А. М. Рубинов, В. А. Попов, Н. А1-zer, M. Benzce, T. M. Flett, A. Ulrich и др.).

Теоретическая значимость исследования заключается в том, что обоснована педагогическая целесообразность применения компьютерного эксперимента в обучении студентов основам математического анализа в условиях модульной организации образовательного процесса как современного средства формирования научного мышления будущих математиков-прикладников.

На первом этапе (2007-2008 гг.) осуществлялись проведение констатирующего эксперимента; исследование особенностей модульной системы организации образовательного процесса, обсуждение проблемы математического образования; изучение и анализ теоретических исследований по данной проблеме; постановка целей и задач диссертационной работы.

Второй этап (2009-2011 гг.) был посвящен изучению возможности компьютерного эксперимента; отбору содержания обучения; проведению формирующего эксперимента и теоретическому обобщению результатов экспериментальной работы.

На защиту выносятся следующие положения:

1. В математическом образовании центральным элементом является обучение моделированию, поэтому включение в содержание обучения математическому анализу современных представлений об актуальных научных разделах («Неравенства», «Выпуклые и логарифмически выпуклые функции», «Элементы негладкого анализа», «Вопросы теории расходящихся рядов» и др.) обеспечивает студентов инструментарием для исследования моделей, более адекватно отражающих процессы реального мира.

Заключение диссертации научная статья по теме "Теория и методика обучения и воспитания (по областям и уровням образования)"

Основные результаты, полученные в исследовании, состоят в следующем.

1. Процесс модернизации российского образования обусловил переход к модульной организации учебного процесса в вузах с целью интеграции России в мировое образовательное пространство. На основе анализа существующего опыта модульной организации дисциплин определены ее методические возможности в отношении математического анализа при обучении студентов направления подготовки «Прикладная математика и информатика». В данных условиях одним из направлений сохранения фундаментальности подготовки, обеспечивающей традиционное высокое качество математического образования, является интенсификация учебного процесса.

2. Разработана система модулей по курсу математического анализа для обучения студентов направления подготовки «Прикладная математика и информатика», ориентированная на фундаментализацию образования. В работе обстоятельно представлены модули курса анализа, отвечаю!цие разделам «Введение в анализ» и «Дифференциальное исчисление функций одной переменной»: а) сформулированы цели обучения математическому анализу студентов рассматриваемого направления подготовки с учетом компетентностной модели, характерной для современной образовательной парадигмы; б) разработано содержание модуля «Введение в анализ», реализующее фундирование школьной программы по математике, а также подготовку к усвоению программного материала остальных модулей курса; в) разработано содержание модуля «Дифференциальное исчисление функций одной переменной», дополненное элементами негладкого анализа, что затрагивает современные вопросы математического анализа и открывает перспективные направления для организации научно-исследовательской деятельности студентов; г) включенные в модульную систему методы, средства и формы обучения образуют единство традиционных и современных подходов к организации образовательного процесса; д) выделены принципы конструирования модулей по курсу математического анализа, реализующие фундаментализацию математического образования студентов направления подготовки «Прикладная математика и информатика».

3. В работе обоснована целесообразность использования компьютерного эксперимента в качестве эффективного и современного метода обучения математическому анализу. Включение экспериментальной работы в обучение математике нацелено на подготовку студентов к будущей профессиональной деятельности средствами такой фундаментальной дисциплины, как математический анализ.

4. Обоснован тезис: научно-исследовательская работа студентов является необходимым компонентом образовательного процесса в вузе, реализующим сближение с современными направлениями исследований в области математики. В условиях модульной системы обучения студентов математическому анализу НИРС обеспечивает методологическое единство и усиление связи данной дисциплины с реальной профессиональной деятельностью будущего математика-прикладника.

5. Выявлены направления использования средств ИКТ в учебной и исследовательской деятельности студентов, обеспечивающие повышение интенсивности образовательного процесса при его модульной организации и сохраняющие фундаментальность математического образования.

6. Эффективность функционирования модульной системы обучения математическому анализу студентов направления подготовки «Прикладная математика и информатика» подтверждается результатами педагогического эксперимента. Проведенный эксперимент подтвердил, что сконструированная модульная система обучения способствует: развитию у студентов исследовательских навыков, познавательной активности, самостоятельности; положительным изменениям в качестве усвоения фундаментальных теоретических знаний по математическому анализу; овладению методами научного познания, в частности, методикой проведения компьютерного эксперимента.

Таким образом, полученные результаты исследования позволяют заключить, что все поставленные задачи решены, сформулированная гипотеза подтверждена, выносимые на защиту положения обоснованы.

Заключение

Модернизация всех сфер деятельности человека, сопровождающая формирование информационного общества, обусловливает повышение требований к качеству высшего образования, в частности математического. Востребованность в различных областях науки и производства профессионалов, образование которых сочетает фундаментальные математические знания и их прикладную направленность, определяет актуальность соответствующих направлений подготовки, например, таких как «Прикладная математика и информатика», «Математика. Компьютерные науки» и др.

Фундаментальная роль, которую играет дисциплина «Математический анализ» в освоении образовательных программ указанных направлений подготовки, побуждает педагогов высшей школы к постоянному поиску путей совершенствования методики ее преподавания. На сегодняшний день актуальность такого поиска обусловлена процессом перехода к двухуровневой модели высшего образования и возможностью использования модульной системы обучения. В указанных условиях одним из путей сохранения фундаментальности математической подготовки является интенсификация образовательного процесса.

Приступая к данному исследованию, мы ставили перед собой следующие основные задачи: проанализировать особенности построения модульных систем обучения математике в вузе и выявить основные проблемы в преподавании математического анализа студентам направления подготовки «Прикладная математика и информатика» в условиях данной системы. Кроме того, требовалось выявить методические подходы к обучению студентов вузов математическому анализу, которых целесообразно придерживаться при модульном построении обучения; исследовать возможности компьютерного эксперимента в процессе преподавания математического анализа; осуществить отбор содержания компьютерного эксперимента, согласующегося с общими целями обучения математическому анализу; разработать методику использования компьютерного эксперимента в преподавании математического анализа студентам направления подготовки «Прикладная математика и информатика» и экспериментально проверить ее эффективность.

Список литературы диссертации автор научной работы: кандидата педагогических наук, Соколова, Анна Николаевна, Киров

1. Абдукадыров А. А. Теория и практика интенсификации подготовки учителей физико-математических дисциплин: дис. . д-ра пед. наук. Ташкент, 1990.- 120 с.

2. Алгебра и начала математического анализа. 11 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений: базовый и профил. уровни / С. М. Никольский, М. К. Потапов, Н. Н. Решетников, А. В. Шевкин. 9-е изд. - М.: Просвещение, 2010.-464 с.

3. Арнольд В. И. «Жесткие» и «мягкие» математические модели. М.: МЦНМО, 2000. - 32 с.

4. Арнольд В. И. Экспериментальное наблюдение математических фактов. М.: МЦНМО, 2006. - 120 с.

5. Архангельский С. И. Некоторые новые задачи высшей школы и требования к педагогическому мастерству. М.: Знание, 1976. - 40 с.

6. Архипоеа Е. М. Проектирование содержания курса «Математический анализ» с усилением его прикладной направленности в области экономических специальностей: дис. . канд. пед. наук. Москва, 2007. - 187 с.

7. Асланов Р. М., Федорова А. А. Начала анализа и их приложения / под общей редакцией Матросова В. Л.: Учебное пособие. М.: МПГУ, 2008. -225 с.

8. Афанасьев, В. В. Подготовка учителя математики: инновационные подходы / В. В. Афанасьев, Ю. П. Поваренков, Е. И. Смирнов, В. Д. Шадриков. -М.: Изд-во «Гардарики», 2001. 384 с.

9. Ахтямов А. М. Математика для социологов и экономистов: Учеб. пособие. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. - 464 с.

10. Бабанский Ю. К., Поташник М. И. Об интенсификации и оптимизации учебно-воспитательного процесса // Народное образование. 1987. - № 1. -С. 103-112.

11. Байдак В. Ю. Содержание и методика адаптационной подготовки студентов-первокурсников математических специальностей вузов: дис. . канд. пед. наук. Орел, 2000. - 204 с.

12. Балашов Ю. К., Рыжов В. А. Профессиональная подготовка кадров в условиях капитализма. М.: Высшая школа, 1987. - 174 с.

13. Барбашова Г. Л. Технологический подход к обучению базовым понятиям математического анализа студентов педвуза: дис. . канд. пед. наук. Н. Новгород, 2005 - 265 с.

14. Башев В., Фрумин И. Д. Коллективное и индивидуальное в образовательном результате // На путях к новой школе. На стороне подростка. -2001. - № 2 // URL: http://ww.altruism.rU/sengine.cgi/5/7/8/2/2

15. Безгодкова О. В. Развитие субъективной позиции студентов при использовании МРТО в процессе применения технологии модульного обучения // URL: http://valpu.narod.ru/menu2/menu23/PZC/Bezgodcova.htm

16. Белик Е. В. Теория и методика реализации общекультурного потенциала математического анализа в процессе подготовки бакалавров физико-математического образования: дис. . канд. пед. наук. Ростов-на-Дону, 2007.-242 с.

17. Берман Г. Н. Сборник задач по курсу математического анализа: 22-е изд., перераб. СПб., 2001. - 432 с.

18. Беспалъко В. П. Опыт разработки и использования критериев качества усвоения знаний // Советская педагогика. 1968. - № 4. - С. 52-69.

19. Беспалъко В. Н., Татур Ю. Г. Системно-методическое обеспечение учебно-воспитательного процесса подготовки специалистов. М.: Высшая школа, 1989. - 144 с.

20. Бешенков С. А., Кузнецов Э. И. Основы компьютерного подхода к решению задач. Факультативный курс по информатике // Информатика и образование. 1987.-№6.-С. 43.

21. Бодряков В. Ю., Фомина Н. Г. ЕГЭ-тестирование студентов-математиков педагогического вуза как важный индикатор уровня профессиональной подготовленности // Aima mater. 2009. - № 1. - С. 50-54.

22. Бондаренко В. С. Теоретические аспекты интенсификации учебного процесса в высшей школе // Проблемы интенсификации учебного процесса в вузах. Гомель: Гомельский кооперативный институт, 1985. - С. 29-30.

23. Брайчев Г. Г. Введение в теорию роста выпуклых и целых функций. -М.: Прометей, 2005. 232 с.

24. Брайчев Г. Г., Меньшикова А. Л. Об одном обобщении понятия производной и его применения в математическом анализе // Научные труды математического факультета Моск. пед. гос. ун-та: Юбилейный сб. 100 лет. М.: Прометей, 2000. - С. 27-30.

25. Васенина Е. А. Интеллектуальное воспитание школьников в процессе обучения информатике. Киров: Изд-во ВятГГУ, 2008. - 164 с.

26. Вербицкий А. А. Активное обучение в высшей школе: контекстный подход: метод, пособие. М.: Высшая школа, 1991. - 207 с.

27. Вечтомов Е. М. О проблемах высшего профессионального образования в России // Вестник Сыктывкарского университета. 2009. - № 9. - С. 118127.

28. Викторова О. С. Научные основы изучения и предупреждения частно-методических затруднений студентов в овладении математическим анализом: На примере раздела «Введение в анализ»: дис. . канд. пед. наук. Таганрог, 2005. - 226 с.

29. Воеводин В. В. Параллельные вычисления и математическое образование // Математика в высшем образовании. 2005. - № 3. - С. 9-26.

30. Волков К. Н. Современные методические разработки в педагогике США. М.: Знание. - 1990. - № 2. - С. 55-60.

31. Гарев В. М. и др. Принципы модульного обучения // Вестник высшей школы, 1987,-№8.-С. 30-31.

32. Гнеденко Б. В. Математическое образование в вузах. М.: Высшая школа, 1981.- 174 с.

33. Демидович Б. П. Задачи и упражнения по математическому анализу. -М.: Наука. 1968.-472 с.

34. Демьянов В. Ф. Обобщение понятия производной в негладком анализе // Соросовский образовательный журнал. 1996.-№ 5.-С. 121-127.

35. Демьянов В. Ф. Программа специального курса «Негладкий анализ и квазидифференциальное исчисление» // URL: http://www.apmath.spbu.ru/ru/education/courses/special/demiansk.html

36. Дьяконов В. П. MATHCAD 8/2000: специальный справочник. СПб.: Издательство «Питер», 2000. - 592 с.

37. Ермоленко В. А., Данъкин С. Е. Блочно-модульная система подготовки специалистов в профессиональном лицее. М.: ЦПНО ИТОП РАО, 2002. -162 с.

38. Жильцов П. А. Пути интенсификации учебно-воспитательного процесса в педагогическом институте // Советская педагогика. 1987. - № 9. - С. 7783.

39. Журавлева Н. А. Формирование базовых ключевых компетенций студентов будущих учителей математики - в процессе обучения математическому анализу: автореферат дис. . канд. пед. наук. - Красноярск, 2012. - 24 с.

40. Загвязинский В. И., Атаханов Р. Методология и методы психолого-педагогического исследования: учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений. М.: Академия, 2001. - 208 с.

41. Задачи и упражнения по началам математического анализа: Пособие для учащихся школ и классов с углубленным изучением математики и для внеклассных занятий математикой. / Сост. Е. С. Канин, С. И. Калинин. Под общ. ред. Е. С. Канина. Киров, 1997. - 203 с.

42. Зильберберг И. И. Приобщение к математическому творчеству. Уфа: Башкирское книжное издательство, 1988. - 96 с.

43. Иванов О. А. ЕГЭ и результаты первого семестра обучения // Математика в школе. 2011. - № 5. - С. 34-39.

44. Иванова Т. А. Гуманитаризация общего математического образования. -Н. Новгород: Изд-во НГПУ, 1998. 206 с.

45. Ильченко А. Н., Солон Б. Я. Математическая культура основа профессиональной подготовки специалиста для инновационной экономики // Современные проблемы науки и образования. - 2010. - № 2. - С. 119-129.

46. История образования и педагогической мысли: Учеб. для студ. высш. учеб. заведений. М.: Изд-во ВЛАДОС-ПРЕСС, 2003. - 352 с.

47. Калинин С. И. Неравенство Ки Фана и его обобщения // Математическое образование. 2003. - № 3. - С. 59-76.

48. Калинин С. И. Методическая система обучения студентов педвуза дифференциальному и интегральному исчислению функций в контексте фунда-ментализации образования: дис. . д-ра пед. наук М.: ИСМО РАО, 2010. -318 с.

49. Калинин С. И. Обучение студентов математическому анализу в условиях фундаментализации высшего педагогического образования. Киров: Изд-во ВятГГУ, 2008. - 353 с.

50. Калинин С. И. Производная Каратеодори при изложении основ дифференциального исчисления функций одной переменной // Математическийвестник педвузов Волго-Вятского региона. Вып. 4. Киров: Изд-во Вятского госпед. ун-та, 2002. - С. 74-88.

51. Карлов Н. В. О фундаментальном и прикладном в науке и образовании, или «Не возводи свой дом на песке» // Вопросы философии. 1995. - № 11. — С. 35-46.

52. Карпов О. А. Исследовательское образование: ключевые концепты // Педагогика.-2011.-№3.-С. 20-30.

53. Кириллова И. А. Снижение уровня математических знаний. Их причины и пути преодоления // Фестиваль педагогических идей «Открытый урок» / URL: http://festival. 1 September.ru/articles/513010/

54. Кларк Ф. Оптимизация и негладкий анализ. М.: Наука, 1988. - 280 с.

55. Клековкин Г. А. Иванюк М. Е. Владение пакетами символьной математики специальная ключевая компетенция информационного общества // Информатика и образование. - № 1. - 2009. - С. 122-124.

56. Колмогоров А. Н. Математика наука и профессия. - М.: Наука, 1988. -288 с.

57. Кондаков Н. И. Логический словарь-справочник. М.: Наука, 1975. -718 с.

58. Концепция государственного стандарта общего образования // URL: http://standart.edu.ru/

59. Концепция долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации до 2020 года // URL: http://www.economv.gov.ru/wps/wcm/connect/economylib4/mer/activity/sections/ strategicplanning/concept/doc 1248450453794

60. Концепция информатизации образования // Информатика и образование.- 1990.-№ 1 С. 3-9.

61. Концепция модернизации российского образования на период до 2010 года. Правительство Российской Федерации. - Распоряжение № 1756-р* от 29.12.2001 г. //Вестник образования. 2002.-№ 6. - С. 11-42.

62. Коробова Н. Ю. Модульно-рейтинговая система обучения высшей математике в вузе: на примере специальности «Геология и поиски месторождений полезных ископаемых»: дис. . канд. пед. наук Новосибирск, 2000. -229 с.

63. Корчажкина О. М. Операционный стиль мышления: взгляд четверть века спустя // Информатика и образование. 2010. - № 5. - С. 28-36.

64. Кудрявцев Л. Д. Математический анализ. Т. 1-III. М.: Высшая школа, 1970.- 588 с.

65. Кудрявцев Л. Д. Мысли о современной математике и ее изучении. М.: Наука, 1977,- 112 с.

66. Кузнецов А. А., Рыжаков М. В. О стандарте второго поколения // Математика в школе. 2009. - № 2. - С. 3-7.

67. Кулешова Е. И. Формирование математической культуры студентов технических вузов на основе технологии модульного обучения: Дис. . канд. пед. наук. Барнаул, 2003. - 160 с.

68. Куряченко Т. П. Формирование приемов поисково-исследовательской деятельности будущих учителей математики в процессе обучения математическому анализу: дис. . канд. пед. наук Омск, 2006. - 234 с.

69. Лебедев В. Н Модульное обучение в системе профессионального дополнительного образования // Педагогика. 2005. - № 4. - С. 60-61.

70. Луканкин Г. Л. Научно-методические основы профессиональной подготовки учителя математики в педагогическом институте: дис. . д-ра пед. наук в форме науч. доклада. JL: ЛГПИ им. А. И. Герцена, 1989. - 59 с.

71. Львовский С. М. Набор и вёрстка в пакете LATEX. 3-е изд. - М.: МЦНМО, 2003.-448 с.

72. Малкова Г. В., Монахов В. М. Математическое моделирование необходимый компонент современной подготовки школьников // Математика в школе, 1984. - № 3. - С. 46-49.

73. Математическая энциклопедия / Гл. ред. И. М. Виноградов. Т. 4. Ок-Сло. М.: Сов. энциклопедия, 1984. - стб. 1143.

74. Махаева Т. /7. Формирование предметной компетентности будущего учителя математики в условиях модульно-рейтинговой системы обучения геометрии: дис. . канд. пед. наук Красноярск, 2005 - 192 с.

75. Нателаури Н. К. Методика решения задач с экономическим содержанием на факультативных занятиях по математике в старших классах средней школы с использованием вычислительного эксперимента: дис. . канд. пед. наук Москва, 2006. - 201 с.

76. Национальная образовательная инициатива «Наша новая школа» // URL: http://mon.gov.ru/dokyakt/6591/

77. Назиев А. X. Гуманитаризация основ специальной подготовки учителей математики в педагогических вузах: : дис. . д-ра пед. наук М.: МПГУ, 2000.-389 с.

78. Наследов А. Д. Математические методы психологического исследования: анализ и интерпретация данных: Учеб. пособие. 2-е изд., испр. и доп. -СПб.: Речь, 2006.-392 с.

79. Нечаева А. В. Интенсификация учебно-познавательной деятельности будущих менеджеров в техническом вузе на основе применения электронного учебно-методического комплекса: автореферат дис. . канд. пед. наук. -Барнаул, 2007. 23 с.

80. Новиков Д. А. Статистические методы в педагогических исследованиях (типовые случаи). М.: МЗ-Пресс, 2004. - 67 с.

81. Новые ценности образования: тезаурус для учителей и школьных психологов / Сост. Н. Б. Крылова. М., 1995. - 113 с.

82. Околелое О. Г1. Теория и практика интенсификации процесса обучения в вузе: дис. . д-ра пед. наук. Липецк, 1994. -303 с.

83. Перъкова Н. В. Методика организации самостоятельной деятельности студентов 1 курса педвуза на занятиях по математическому анализу: дис. . канд. пед. наук. СПб, 2002. - 154 с.

84. Петрова В. Т. Научно-методические основы интенсификации обучения математическим дисциплинам в высших учебных заведениях: дис. . д-ра пед. наук. Москва, 1998. - 410 с.

85. Петрова Д. Г. Методическое сопровождение научно-исследовательской работы студентов педвузов в предметной области «технология»: дис. . канд. пед. наук. СПб, 2005. - 159 с.

86. Пойа Д. Математика и правдоподобные рассуждения. М.: Изд-во Иностр. Лит. - 1957. - 463 с.

87. Половникова Н. А. Система и диалектика воспитания познавательной самостоятельности школьников // Воспитание познавательной активности и самостоятельности учащихся. Казань, 1969. - С. 45-61.

88. Пономарев Р. Е. Образовательное пространство как основополагающее понятие теории образования // Педагогическое образование и наука. 2003. -№ 1. - С. 29-31.

89. Попов В. А. Новые основы дифференциального исчисления: учеб. пособие для спецкурсов. Сыктывкар: «ПОЛИГРАФ-СЕРВИС», 2002. - 64 с.

90. Попов В. А. Элементарная математика и начала анализа: метод, статьи и задачи. Сыктывкар: Коми гос. пед. институт, 2002. - 300 с.

91. Поташник М. М. Эксперимент в школе: организация и управление. -М.: МГПУ, 1992.-212 с.

92. Разумовский В. Г. Научный метод познания и его образовательный потенциал // Педагогика. 2011. - № 2. - С. 15-25.

93. Роберт И. В. Научно-педагогические исследования в области информатизации профессионального образования // Ученые записки. Вып. 14. М.: ИИО РАО, 2004. - С. 3-14.

94. Российская педагогическая энциклопедия в двух томах. // Глав. ред. В. В. Давыдов. М.: «Большая Российская энциклопедия», 1993. - Том I (А-Л). - 608 с.

95. Российское образование 2020: Модель образования для экономики, основанной на знаниях // URL: www.hse.ru/data/363/069/1237/education-2020.pdf

96. Рыбакова Т. В. Интенсификация методической подготовки будущего учителя математики при изучении темы «векторы» и приложений векторов в школьном математическом образовании: дис. . канд. пед. наук. Москва, 2003.-222 с.

97. Рыжик В. И. ЕГЭ. Как много в этом звуке. // Математика в школе. -2011. № 9. - С. 58-64.

98. Садовников Н. В. Методическая подготовка учителя математики в педвузе в контексте фундаментализации образования. Пенза: Пензенский гос-педуниверситет, 2005. - 283 с.

99. Садовничий В. А. О математике и ее преподавании в школе // Доклад на Всероссийском съезде учителей математики в МГУ им. М.В. Ломоносова 28 октября 2010 г. / URL: http://www.mathedu.ru/dokladsadovnichego.pdf

100. Садовничий В. А. Традиции и современность // Высшее образование в России. 2003. -№ 1.-С. 11-18.

101. Саранцев Г. И. Методология методики обучения математике. Саранск, 2001.- 141 с.

102. Саранцев Г. И. Подготовка учителя математики в условиях фундаментализации образования // Проблемы современного математического образования в педвузах и школах России: Тез. докл. III Всерос. науч. конф. -г. Киров: Изд-во ВятГГУ, 2004. С. 50-51.

103. Сафуанов И. С. Генетический подход к обучению математическим дисциплинам в высшей педагогической школе: автореферат дис. . д-ра пед. наук. М., 2000. - 48 с.

104. Сидоров Е. А., Солдатов М. А. Обобщение некоторых теорем о пределах // Сб. Исследования по теории функций. Н.Новгород: Ун-т, 1992. - С. 7989. Деп. в ВИНИТИ 01.04.92 № 113 -В92, 108 е., УДК 517.3;378.147.

105. Сгибнев А. И. Как на уроке математики развивать исследовательские умения // Математика М.: Изд. дом «1 сентября». - 2009. - № 6. - С. 18-21.

106. Сгибнев А. И. Экспериментальная математика // Математика. М.: Изд. дом «1 сентября». - 2007. - № 3. - С. 2-8.

107. Сдвижков О. А. MathCAD-2000: введение в компьютерную математику. М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и Ко», 2002. - 204 с.

108. Скорнякова А. Ю. Генезис понятия «производная» на основе e-learning // Ярославский педагогический вестник. 2011. - № 2. - Том III (Естественные науки). - С. 7-11.

109. Смирнов Е. И., Шабалина А. И. Принцип вариативности в проектировании спиралей фундирования знаний по математическому анализу // Труды VII Международных Колмогоровских чтений: сборник статей. Ярославль: Изд-во ЯГПУ, 2009.-С. 306-318.

110. Соколова А. Н. Использование компьютерной модели для проверки гипотез о неравенствах // Информатика и образование. 2010. - № 8. - С. 8992.

111. Соколова А. Н. Использование численного эксперимента при обучении учащихся математике в профильных классах // Профильная школа. — 2011. — № З.-С. 58-63.

112. Соколова А. Н. К исследованиям по уточнению положения промежуточной точки в формуле Тейлора // Вестник ВятГГУ. Информатика. Математика. Язык. Киров: Изд-во ВятГГУ, 2007. - № 4. - С. 189-197.

113. Соколова А. Н. Об использовании ресурсов Интернет в учебной и научно-исследовательской работе студентов-математиков // Информатика. Математика. Язык. Киров: Изд-во ВятГГУ, 2008. - № 5. - С. 196-199.

114. Суханов А. Д. Концепция фундаментализации высшего образования и ее отражение в ГОСах // Высшее образование в России. 1996. - № 3. - С. 17— 23.

115. Тасмуратова С. С. Методические основы интенсификации обучения по курсу математического анализа в педвузе: дис. . канд. пед. наук,- Москва, 1997,- 174 с.

116. Терешин Н. А. Прикладная направленность школьного курса математики: книга для учителя. М.: Просвещение, 1990. - 96 с.

117. Тестов В. А. Проблема понимания при использовании информационных технологий в обучении математике // Информатика. Математика. Язык. -Киров: Изд-во ВятГГУ, 2010. № 6. - С. 10-15.

118. Тестов В. А. Стратегия обучения в современных условиях// Педагогика. -2005.-№7.-С. 12-18.

119. Тестов В. А. Стратегия обучения математике. М.: Технологическая школа бизнеса, 1999. - 304 с.

120. Толковый словарь русского языка: В 4 т. / Под ред. Д. Н. Ушакова. М.: ООО «Издательство Астрель», ООО «Издательство ACT», 2000. - 848 с.

121. Толковый словарь терминов понятийного аппарата информатизации образования. М.: ИИО РАО, 2009. - 96 с.

122. ФГОС ВПО по направлению подготовки 010400 Прикладная математика и информатика (квалификация (степень) бакалавр) // URL: www.osu.ru/docs/bachelor/fgos/proiect/010400b.pdf

123. ФГОС основное общее образование // URL: http://standart.edu.ru/catalog.aspx?CatalogId:=2588

124. Федеральная целевая программа развития образования на 2011-2015 годы // URL: http://fip.kpmo.ru/fip/info/13430.html

125. Фихтенголъц Г. М. Основы математического анализа: Учебник. Часть 1. 9-е изд., стер. СПб.: Издательство «Лань», 2008. - 448 с.

126. Фундаментальное ядро содержания общего образования: проект / под ред. В. В. Козлова, А. М. Кондакова. М.: Просвещение, 2009. - 48 с.

127. Чошанов М. А. Гибкая технология проблемно-модульного обучения. -М., 1996.- 160 с.

128. Чубук Ю. Ф., Таукач Г. Л. В поисках новых путей подготовки инженеров // Вестник высшей школы. 1969. - № 1. - С. 20-26.

129. Шерстнев А. В. Конспект лекций по математическому анализу: Учеб. пособие. Изд-во Казанского ун-та, 1993. - 301 с.

130. Шор Н. 3. Методы минимизации недифференцируемых функций и их приложения. Киев: Наук, думка, 1979. - 199 с.

131. Щеднова Т. Н. Реализация модульно-рейтинговой системы обучения математике студентов аграрного вуза: дис. . канд. пед. наук. Омск, 2003. -215 с.

132. Юцявичене П. А. Теория и практика модульного обучения. Каунас: Изд-во Швиеса, 1989.-271 с.

133. Ястребов А. В. Научное мышление и учебный процесс параллели и взаимосвязи. - Ярославль: ЯГПУ им. К.Д. Ушинского, 1997. - 137 с.

134. Advanced Grapher // URL: http://www.softsalad.ru/soitware/advanced-grapher.html

135. Alzer H. Ungleichungen fur geometrische und arithmetische Mittlewerte // Proc. Kon. Nederl. Akad. Wetensch. 1988. - 91. - S. 365-374.

136. Goldschmid В., Goldschmid M. Modular instruction in higher education: a review // Higher education. 1973. - V. 2. - N 2. - p. 15-32.

137. Finta В. A generalization of the Lagrange mean value theorem 11 Octogon, 1996.-4, №2.-P. 38-40.

138. Simons M. "Education through Research" at European Universities: Notes on the Orientation os Academic Research // Journal of Philosophy of Education. Oxford: Blackwell Publishing. 2006. - Vol. 40. - № 1.