автореферат и диссертация по педагогике 13.00.02 для написания научной статьи или работы на тему: Взаимосвязь математических и специальных дисциплин в подготовке инженера

Автореферат диссертации по теме "Взаимосвязь математических и специальных дисциплин в подготовке инженера"

На правах рукописи

I 004600277 Гридчина Ирина Николаевна

Взаимосвязь математических и специальных дисциплин в подготовке инженера

13.00.02 - теория и методика обучения и воспитания (математика)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

1 ДПР 2910

Орел-2010

004600277

Работа выполнена на кафедре математического анализа и элементарной математики ГОУ ВПО "Орловский государственный университет"

Научный руководитель доктор педагогических наук, профессор

Саввина Ольга Алексеевна

Официальные оппоненты: доктор педагогических наук, профессор

Дробышева Ирина Васильевна

кандидат педагогических наук, доцент Кириченко Ольга Евгеньевна

Ведущая организация Московский государственный гуманитарный

университет имени М.А. Шолохова

Защита состоится 23 апреля 2010 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.183.04 при Орловском государственном университете, адрес: 302026, г. Орел, ул. Комсомольская, 95.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Орловского государственного университета.

Автореферат разослан 19 марта 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Селютин В. Д.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования.

В настоящее время существует объективная необходимость повышения качества инженерного образования, обусловленная как стремительным развитием науки, внедрением наукоемких технологий в производственные процессы, так и возрастающими требованиями к специалисту-инженеру, в руках которого зачастую находится не только обеспечение нормальной жизнедеятельности людей, но и их безопасность. Развитие научно-технического прогресса требует узкой специализации инженерных кадров и приводит к необходимости все более глубокого изучения дисциплин, непосредственно связанных с профессиональной деятельностью.

Техногенный характер развития нашей цивилизации, усиливающий ответственность специалиста за свои действия, с одной стороны, и, как следствие этого, признанный сегодня компетентностный подход к образованию, с другой, требуют формирования личностных качеств профессионала, таких, как стремление постоянно обновлять знания, готовность к активному участию в научно-исследовательской, конструкторской, изобретательской, рационализаторской деятельности.

Указанные выше факторы определяют необходимость постоянного совершенствования инженерного образования. Однако при анализе исследований, посвященных данной проблеме, невозможно не заметить, что преимущественно они раскрывают вопросы оптимизации содержания как математических, так и специальных дисциплин. Значительно меньше внимания уделяется четкой преемственности и систематичности изучения дисциплин различных блоков, их изложение осуществляется разрозненно и изолированно, нет единой многоуровневой логики преподавания, способной сформировать у обучаемых современную научно-техническую картину мира и очертить в ней сферу их деятельности.

Следует отметить, что в получении необходимых знаний и формировании указанных качеств важная роль отводится математике, т.к. профессиональная сфера деятельности инженера требует особого склада мышления, характеризующегося точностью, обоснованностью и определенностью, то есть теми качествами, которые воплощаются в математической деятельности.

Следовательно, изучение математики должно проходить при постоянном контакте со специальными дисциплинами. Сегодня в практике профессионального образования существует интеграция математики и специальных дисциплин на уровне межпредметных связей, когда делается упор на изменение содержания математических дисциплин посредством внедрения в него прикладных задач, но такой путь зачастую противоречит требованиям государственных образовательных стандартов, осуществляется чаще всего бессистемно и эпизодически.

Поэтому, на наш взгляд, оптимальным средством повышения качества инженерного образования является сбалансированное преподавание математических и специальных дисциплин, подразумевающее гармонизацию этого процесса. Под гармонизацией математического образования инженера будем понимать комплексное и соразмерное взаимодействие

преподавания математических и специальных дисциплин. Отметим, что в общем смысле гармония в древнегреческой философии - организованность космоса (в противоположность хаосу). Между понятиями «гармонизация» и «интеграция» существует определенная корреляция. Гармонизация более узкое понятие, чем интеграция. Понятие «интеграция» пришло в педагогику из философии: в гносеологии интеграция рассматривается как форма взаимосвязи наук. Однако развитие науки и социума непременно требует не только интеграции, но и дифференциации. Без разделения науки на отдельные области ее изучение становится невозможным. Гармонизация, в отличие от интеграции и дифференциации, предполагает не только восстановление частей в целое, но и требует, чтобы при этом каждая из частей не потеряла свою индивидуальность и не растворилась в целом.

В контексте нашего исследования взаимосвязь между математическими и специальными дисциплинами заключается в использовании в образовательном процессе исторического и содержательного аспектов между ними; прикладных задач; информационных технологий. Решение этой проблемы возможно благодаря гармоничному преподаванию математических и специальных дисциплин в процессе подготовки специалистов-инженеров.

Важность этой задачи обуславливается тем фактом, что в профессиональной деятельности инженера в большей степени сконцентрированы интеллектуальные и творческие потенции производительного труда, инженер выступает в качестве связующего звена в цепочке «наука-техника-производство», осуществляющего внедрение новейших достижений науки и техники в производственные процессы. Сегодня с учетом сложности технических устройств становится понятным, что современный инженер все более и более нуждается в математике. Тем не менее, большинство инженеров используют только малую долю познаний, почерпнутых из математических курсов, прослушанных в высшей школе, в процессе обучения у них не было развито в достаточной мере умение самостоятельно формулировать математическое содержание заданной технической задачи. Таким образом, существует потребность не столько в том, чтобы дать «побольше математики», сколько в том, чтобы получше пояснить возможность ее применения.

Проблема математической подготовки будущих инженеров рассматривалась многими исследователями: Н. П. Бородиным, Б.В. Гнеденко, Т. Ю. Горюновой, М. J1. Груздевой, Ю.А. Дробышевым, О. В. Зиминой, A.C. Калитвиным, А.Н. Колмогоровым, Ю.М. Колягиным, Л.Д. Кудрявцевым, А.Г. Мордковичем, В.Е. Медведевым, С.А. Розановой, В. А.Шершневой и др. Однако в этих исследованиях недостаточно представлено такое направление совершенствования математической подготовки будущего инженера, как взаимосвязь математических и специальных дисциплин.

Таким образом, назрела необходимость устранения противоречий между:

- целостностью научной картины мира и необходимостью ее разделения на отдельные области и дисциплины в целях ее познания;

- исторически обусловленной взаимосвязью общих математических и естественнонаучных дисциплин, общих профессиональных дисциплин и дисциплин специализации в подготовке инженера и отсутствием теоретических и практических разработок, гармонично реализующих эту взаимосвязь.

Проблема недостаточной разработанности педагогических условий, форм, средств и методов реализации взаимосвязи математических и специальных дисциплин определяет актуальность темы исследования.

Цель исследования состоит в обосновании и разработке методики реализации взаимосвязи математических и специальных дисциплин в подготовке инженера.

Исходя из цели исследования, нами поставлены следующие задачи:

- определить педагогическую сущность процесса взаимосвязи математических и специальных дисциплин и доказать необходимость введения в научно-методический оборот понятия гармонизации как необходимого условия реализации этих взаимосвязей;

- установить межпредметные связи между математическими и специальными дисциплинами;

- определить место информационных технологий в гармонизации преподавания математических и специальных дисциплин в подготовке инженера;

- провести опытно-экспериментальную работу по выявлению эффективности гармонизации преподавания математических и специальных дисциплин в подготовке инженера.

Объект исследования - обучение фундаментальной и прикладной математике студентов инженерных факультетов вузов.

Предмет исследования - взаимосвязь математических и специальных дисциплин в подготовке инженера.

В ходе исследования проверялась гипотеза о том, что взаимосвязь математических и специальных дисциплин будет способствовать выполнению современных требований к уровню подготовки инженера, если:

- гармонизация преподавания рассматривается в качестве условия реализации взаимосвязи математических и специальных дисциплин;

- методическая система обучения математике будущих специалистов инженерного профиля будет дополнена и скорректирована в соответствии с условием гармонизации преподавания математических и специальных дисциплин.

Теоретико-методологической основой исследования являются: - исследования, посвященные профессиональной направленности обучения математике через: а) содержательный компонент (прикладные задачи межпредметного характера, математическое моделирование) (А.А. Никитин, В.П. Кузовлев, И.В. Дробышева, Н.Г. Подаева и др.); б) методический компонент (проблемное, контекстное обучение, самостоятельная исследовательская деятельность, сочетание коллективных и индивидуальных форм обучения) (Е.И. Трофимова, Е.В. Сливинский и др.); в) мотивационно-психологический компонент (Е.А. Василевская, Р.П. Исаева, О.Г. Ларионова, Н.В. Чхеидзе и др.);

- идеи ТРИЗ-педагогики (Г.С. Альтшуллер, Ю.С. Мурашковский, Н.Т. Петрович, A.B. Хуторской и др.);

- фундаментальные исследования в области математической культуры студентов технических университетов (С.А. Розанова, Р.П. Исаева и др.);

- принципы историзации обучения математическим дисциплинам (Ю.М. Колягин, O.A. Саввина, Т.С. Полякова, О.В. Тарасова и др.);

- идеи компьютеризации обучения математике (М.П. Лапчик, З.В. Семенова, Е.В. Клименко и др.).

Методы нсследования:

- изучение, анализ, систематизация философской, психолого-педагогической, предметной литературы, нормативных документов;

- анализ и обобщение опыта преподавания математики в технических вузах России;

- анкетирование и тестирование студентов, будущих инженеров;

- опытно-экспериментальная работа по проблеме исследования;

- статистическая обработка и анализ результатов опытно-экспериментальной работы.

Этапы и база нсследования.

Исследование проводилось на базе ЕГУ им. И.А. Бунина с 2004 по 2009 г. и состояло из следующих этапов.

На первом этапе (2004-2005 гг.) изучалась и анализировалась философская, педагогическая и учебно-методическая литература по проблеме исследования, разрабатывались учебно-методические материалы, проводился констатирующий эксперимент.

На втором этапе (2005-2007 гг.) конструировались механизмы гармонизации преподавания математических и специальных дисциплин. Определялся комплекс методов и средств для ее осуществления; продолжалась разработка учебно-методических пособий для студентов, проводились наблюдения и поисковый эксперимент.

На третьем этапе (2007-2009 гг.) проводился формирующий эксперимент с целью проверки эффективности гармонизации преподавания математических и специальных дисциплин. Были обобщены результаты опытно-экспериментальной работы, сделаны выводы и внесены коррективы в комплекс педагогических условий, методов и средств реализации цели исследования.

Положения, выносимые на защиту: 1. Взаимосвязь математических и специальных дисциплин в подготовке инженера предполагает гармонизацию их преподавания, включающую:

а) процессуальный компонент, состоящий из исторического аспекта взаимосвязи математических и специальных дисциплин при подготовке специалистов инженерного профиля, межпредметных связей (взаимопроникновение) между математическими и специальными дисциплинами, научно-исследовательской деятельности как основополагающего фактора взаимосвязи математических и специальных дисциплин в подготовке инженера, информационных технологий как средства взаимосвязи преподавания математических и специальных дисциплин;

б) содержательный компонент, подразумевающий рассмотрение при-

кладных задач, приведенных в соответствие со всеми составляющими процессуального компонента.

2. Реализация взаимосвязи математических и специальных дисциплин осуществляется посредством внесения соответствующих корректив в методическую систему обучения математике, включающих:

а) конкретизацию целей обучения: формирование профессиональной компетентности будущего инженера;

б) расширение содержания (внедрение задач прикладного характера в разделы: «Дифференциальное и интегральное исчисление», «Ряды Фурье»; изучение тем: «Гамма функция», «Бесселевы функции»);

в) интенсификацию различных форм учебной и исследовательской деятельности студентов: постановка дифференцированных аудиторных и семестровых заданий, привлечение к работе в студенческом конструкторском бюро, усиление математической составляющей выпускных квалификационных работ и т.п.;

г) применение различных, в том числе инновационных, средств обучения (учебного пособия «Математические расчеты в инженерной деятельности» и компьютерных математических пакетов).

Научная новизна заключается в том, что:

- выявлен исторический аспект взаимосвязи математических и специальных дисциплин при подготовке специалистов инженерного профиля (показано, что на любом этапе развития математики и техники взаимосвязь указанных дисциплин в подготовке инженера осуществлялась на интуитивном уровне как отражение объективных требований научно-технического прогресса);

- раскрыто взаимопроникновение между математическими и специальными дисциплинами (установлено, что со временем класс инженерных задач, базирующийся на специальных математических методах, расширяется);

- определены роль и место научно-исследовательской работы студентов (НИРС) в гармонизации преподавания математических и специальных дисциплин (предложенная организация НИРС способствует повышению уровня математических знаний и наиболее эффективно реализуется при работе студентов в СКБ (студенческом конструкторском бюро));

- создано методико-математическое сопровождение прикладных задач, базирующееся на принципах личностно-ориентированного обучения и информационно-технологической поддержке.

Теоретическая значимость исследования состоит в том, что:

- доказано, что взаимосвязь математических и специальных дисциплин является исторически обусловленной закономерностью, которая вынужденно нарушается в процессе подготовки инженера в вузе;

- предложено и раскрыто понятие гармонизации преподавания математических и специальных дисциплин в подготовке инженера (включающее процессуальный и содержательный компоненты);

- показано, что процессуальный компонент гармонизации математических и специальных дисциплин может обеспечивать оптимизацию содержания математического образования будущего инженера.

Практическая значимость:

- модернизированная методическая система обучения математике позволит обогатить профессионально-ориентированные знания, умения и личностные качества студентов инженерных специальностей;

- результаты исследования могут быть применены для совершенствования профессиональной подготовки на инженерных факультетах вузов;

- разработанное методико-математическое сопровождение прикладных задач может быть использовано при создании дидактических средств по математике для студентов технических специальностей.

Обоснованность и достоверность результатов исследования обеспечиваются согласованностью полученных выводов, адекватных поставленной цели, предмету и задачам исследования; подтверждаются достаточным количеством изученных литературных источников по педагогике, теории и методике обучения математике, совокупностью различных методов исследования, а также сочетанием количественного и качественного анализов процесса и результатов подготовки студентов.

Апробация результатов исследования и их внедрение осуществлялись посредством чтения лекций и проведения практических занятий по математике в ЕГУ им. И.А. Бунина на сельскохозяйственном, инженерно-физическом факультетах. Основные положения и результаты исследования сообщались в докладах и выступлениях на заседаниях научно-методического семинара кафедры математического анализа и элементарной математики ЕГУ им. И.А. Бунина, на всероссийских (Орел, 2007) и межвузовских научно-методических конференциях (Елец, 2006, Липецк, 2007).

Структура диссертации. Работа включает введение, две главы, заключение, библиографический список из 225 наименований и приложения. В работе имеется 8 рисунков, 5 схем, 24 таблицы.

В приложениях содержатся прикладные задачи, контрольные работы, копии диплома и медали за второе место на фестивале научно-технического творчества молодежи, патент на изобретение.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационного исследования, поставлена его проблема и рассмотрена степень ее изученности, определены цель, объект, предмет, задачи; выдвинута гипотеза; раскрыты научная новизна, теоретическая и практическая значимость работы; указаны методы исследования; сформулированы положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Теоретические аспекты взаимосвязи математических и специальных дисциплин в подготовке инженера» освещается проблема гармонизации преподавания математических и специальных дисциплин в подготовке инженера.

Математическое знание принято разделять на теоретическое и практическое, но, естественно, такое деление условно. История развития математики показывает, что математическое знание возникает, прежде всего,

как знание практическое, представляющее собой совокупность приемов решения задач, возникающих в реальной жизни.

Научные достижения математики тесно связаны с изменениями и развитием научных представлений о явлениях материального мира. Из-за специфики предмета и метода исследования математические методы часто теоретически предваряют открытие физических и других законов природы. В процессе своего развития естественные науки все чаще и больше обращаются к методу математического анализа изучаемого материала, и математика (особенно методы математического моделирования), таким образом, становится инструментом исследования последних. Это сближение различных областей естествознания доказывает единство предмета естественнонаучного исследования и вместе с тем единство материального мира. Проявление этого единства в истории развития науки и техники демонстрирует таблица 1. Таким образом, обращение к историческим аспектам согласованного развития математики и техники на начальном этапе их становления, а затем все более углубляющейся их дифференциации является первым важным компонентом гармонизации преподавания математических и специальных дисциплин.

Таблица 1.

Взаимосвязь развития теоретических и практических аспектов математики

Теоретические аспекты Практические аспекты

Появление арифметики Необходимость ведения счета

Зарождение геометрии Измерение площадей, объемов, потребности проектирования строительных сооружений

Период элементарной математики: создание современного начертания чисел, разработка основных положений алгебры, открытие логарифмов, понятие переменной величины и функции, развитие общей теории функции комплексного переменного Развитие механики непрерывных сред, термодинамики, теории электричества и магнетизма, теории упругости, решение задач математического естествознания, в частности в области аэро- и гидродинамики, а также электротехники

Расширение области применения математического анализа: создание неэвклидовой геометрии, аксиоматического метода теории множеств, новых аспектов теории вероятностей, теории групп, топологии, функционального анализа, теории графов Развитие военного дела, транспорта, металлургии, химической технологии, горного дела, управление сложными техническими системами посредством компьютерных технологий

Как отмечает Б.В. Гнеденко, развитие инженерного дела оказывало мощное воздействие на прогресс математики. Можно указать десятки направлений математической мысли, проявившихся только за последние шестьдесят лет, подавляющее большинство которых испытало воздействие инженерной практики как при постановке первичных вопросов, так и при развитии теории (например, теория случайных процессов, оптимальное

управление, исследование операций, теория массового обслуживания, теория графов). Справедливо и обратное: стремительное развитие различных сфер промышленности, в том числе связанных с внедрением наукоемких технологий, во многом обусловлено развитием математической науки. Все вышесказанное позволяет говорить не только о межпредметных связях математики и различных технических дисциплин. Глубина и двусторонний характер этих связей дают возможность сделать вывод об их взаимопроникновении, содержательная сущность которого в обобщенном виде представлена в таблице 2.

Таблица 2.

Взаимопроникновение между математическими _и специальными дисциплинами_

Содержание дисциплины Математический аспект содержания

1. Теоретическая механика: решаются многие инженерные задачи и осуществляется проектирование новых машин, конструкций и сооружений. Решение задач по статике и кинематике с помощью системы линейных уравнений; по динамике - с помощью численного интегрирования дифференциального уравнения.

2. Теория прочности: вырабатываются правила, которые позволяли бы делать технические изделия более долговечными, безотказными и лучше приспособленными к проведению восстановительных работ. Решение задач следующего содержания: 1) расчет надежности системы по известным надежностям ее элементов; 2) построение теории испытаний на надежность; 3) управление качеством изделий в период изготовления; 4) разработка методов повышения надежности; 5) оптимизационные задачи теории надежности.

3. Сопротивление материалов: вопросы прочности и жесткости отдельных элементов сооружения или машины. Решение задач на исследование устойчивости равновесия упругих систем с помощью метода Эйлера.

4. Электротехника: применение электрических и магнитных явлений для преобразования энергии, получения и изменения химического состава веществ, производства и обработки материалов, передачи информации; вопросы получения, преобразования и использования электрической энергии в практической деятельности человека Математическое описание указанных процессов основано на решении уравнений Максвелла, тензорном исчислении, теории графов, теории матриц, операционном исчислении (например, при расчете нелинейных цепей, а также возникающих в них гармонических и субгармонических колебаний используются методы анализа и синтеза, разработанные ранее для линейных цепей в трудах A.M. Ляпунова, Н.М. Крылова, H.H. Боголюбова, Н.Д. Папалекси, A.A. Андронова и др.).

Объективное существование взаимопроникновения, являющегося вторым компонентом гармонизации преподавания математических и специальных дисциплин, указывает на необходимость разработки методических аспектов тех разделов математики, которые необходимы для усвоения специальных дисциплин.

В процессе реализации взаимосвязи математических и специальных дисциплин важная роль отводится научно-исследовательской работе студентов, которая является основой (фундаментом) будущей инженерной деятельности, тесно связанной с математикой и ее методами. Как показывают результаты педагогических исследований (в частности, технологии ТРИЗ), НИРС необходимо уделять не меньше внимания, чем аудиторным занятиям, что и происходит в настоящее время в тех вузах, где повышение качества профессионального образования является необходим условием подготовки конкурентоспособного специалиста. Это третий компонент, на основе которого осуществляется гармонизация преподавания математических и специальных дисциплин.

Последним, четвертым, компонентом гармонизации преподавания математических и специальных дисциплин является осуществление инженерных расчетов на базе компьютерных математических пакетов. О значимости внедрения информационных технологий в процесс профессиональной подготовки инженера дает представление следующая таблица.

Таблица 3.

Применение информационных технологий в профессиональной подготовке инженера

Внедрение информационных технологий

повышает способствует

уровень подготовки специалистов за счет совершенствования технологий обучения, получения доступа к мировым информационным ресурсам, т.е. создает в вузе атмосферу специальной профессионально-ориентированной обучающей среды, способствующей поступательному развитию информационного взаимодействия между обучающимися и преподавателями. овладению выпускником вуза комплексом знаний, навыков и умений, формированию качеств личности, обеспечивающих успешное выполнение задач профессиональной деятельности и комфортное функционирование в условиях информационного общества, в котором информация становится решающим фактором высокой эффективности труда.

Выделенные выше четыре компонента составляют процессуальный аспект гармонизации преподавания математических и специальных дисциплин. Вторым аспектом является содержательный, который представлен определенным классом задач, раскрывающим выявленные компоненты процессуального аспекта. В целом взаимосвязь математических и специальных дисциплин, базирующаяся на гармоничном преподавании последних, представлена в общем виде на схеме 1.

Взаимосвязь математических и специальных дисциплин

Гармонизация преподавания

1

Процессуальный компонент

Исторический аспект взаимосвязи математических и специальных дисциплин при подготовке специалистов инженерного профиля

Взаимопроникновение как основное условие реализации взаимосвязи математических и специальных дисциплин

X

Научно-исследовательская деятельность как фактор взаимосвязи математических и специальных дисциплин

Информационные технологии как средство взаимосвязи преподавания математических и специальных дисциплин

Формирование понятия геометрической фигуры и числа, изобретение арифметических операций, появление дедуктивной математической системы, разработка математических моделей зависимости (функция) и ускоренного движения (анализ бесконечно малых), в XX веке наметилось несколько опасных тенденций: чрезмерно узкая специализация, изоляция от практических задач.

Решение задач по статике и кинематике с помощью системы линейных уравнений; по динамике-с помощью численного интегрирования дифференциального уравнения; математическое описание таких процессов основано на решении уравнений Максвелла, а также тензорного исчисления, теории графов, теории матриц, операционного исчисления.

Решение прикладных задач по следующим разделам: дифференциальное и интегральное исчисление, введение в теорию обыкновенных дифференциальных уравнений, Гамма функция, Бесселевы функции, ряды Фурье

Изучение таких разделов, как численные методы, теория оптимизации, общение с очень большими базами данных, имитация искусственного интеллекта, кодирование звуковых и видеоданных; использование пакетов специальных программ, таких, как МаЮас!, МаЙЬаЬ, ТеЯех, СошраБЗО

Содержательный компонент

Схема 1. Гармонизация преподавания математических и специальных дисциплин

Вторая глава «Методические аспекты обучения математике будущих специалистов инженерного профиля в контексте взаимосвязи математических и специальных дисциплин» состоит из трех параграфов.

В первом из них рассмотрен содержательно-целевой компонент методической системы взаимосвязи математических и специальных дисциплин, проанализированы государственные образовательные стандарты высшего профессионального образования (ГОС ВПО) для различных технических специальностей (например, 110301 - Механизация сельского хозяйства, квалификация - инженер; 654600 - Информатика и вычислительная техника, квалификация - инженер; 230701 - Сервис бытовой радиоэлектронной аппаратуры, квалификация - специалист по сервису).

Второй параграф посвящен разработке методико-математического сопровождения прикладных задач. Рассмотрены задачи о движении, об уравнении цепной линии, задача из теории смазки, разложение в ряд Фурье линии прогиба.

В данной главе мы дополнили существующую методическую систему обучения математике будущих инженеров и подробно рассмотрели каждый ее компонент, что представлено на схеме.

Методическая система обучения математике

. \

Цели Содержание Формы, методы, средства Мониторинг

Формирование математической составляющей профессиональной компетентности будущего инженера

Задачи прикладного характера по следующим разделам: «Дифференциальное и интегральное исчисление», «Ряды Фурье».

Изучение тем: «Гамма функция», «Бесселевы функции»

Использование, учебного пособия «Математические расчеты в инженерной деятельности», научно-исследовательская работа студентов, информационные технологии

Выступление на конференциях с докладами, написание работ прикладного характера и участие с ними на различных Всероссийских конкурсах

Схема 2. Модернизированная методическая система. В процессе обучения математике будущих инженеров установлено, что традиционная методика организации деятельности студентов на лек-

ционных и практических занятиях и круг вопросов, изучаемых в дисциплине «Математика», недостаточно ориентируют студентов на формирование у них осознанных представлений о значении прикладных знаний в их дальнейшей профессиональной деятельности.

Цель педагогического эксперимента заключалась в том, чтобы выяснить, может ли разработанная методическая система обучения математике, гармонизирующая математические и специальные дисциплины, способствовать улучшению профессиональной подготовки будущих инженеров.

Задачей нашей экспериментальной работы явилось подтверждение рабочей гипотезы, согласно которой гармоничной реализации взаимосвязи математических и специальных дисциплин в процессе подготовки будущего инженера можно добиться, если:

а) студенты усвоили систему обобщенных теоретических знаний методологического значения, формирующую представление о логике и структуре научного познания и отдельных элементах его эмпирической составляющей;

б) студенты умеют применять знания специальных и математических дисциплин для решения практических задач.

Средством реализации цели был обучающий эксперимент по формированию у студентов экспериментальной группы:

- представления о логике и структуре научного познания и роли в нем фундаментальной и прикладной составляющих математики;

- умений выполнять действия, входящие в состав учебно-познавательной, учебно-исследовательской и научно-исследовательской деятельности на занятиях;

- умений использовать полученные знания при решении задач профессионального характера.

Подтверждение гипотезы мы искали в экспериментальной работе, проходившей в течение нескольких этапов, каждый из которых имел свою специфику. Основную работу по конструированию педагогического исследования необходимо было проделать, опираясь на принцип моделирования конечного результата и вероятностные представления о тех этапах, которые обеспечат его достижение:

- констатирующий эксперимент - определение исходных данных для дальнейшего исследования;

- организационно-практический - проверка гипотезы, уточнение отдельных теоретических выводов;

- обучающий эксперимент - реализация разработанной методической системы (результаты которого представлены на схеме 3).

Схема 3. Этапы обучающего эксперимента Также отдельно проводился пролонгированный эксперимент, цель которого состояла в наблюдении за профессиональным становлением выпускников инженерно-физического факультета, участвующих в студенческие годы в СКБ. Мы проследили индивидуальные траектории становления наиболее успешных выпускников, научная и профессиональная карьера которых сложилась удачно, многие из них стали преподавателями вуза.

Проиллюстрируем для примера факты по трем испытуемым. Благодаря СКБ, они уже в студенческие годы определили сферу своей научной деятельности (из этических соображений не будем приводить их имена полностью).

Таблица 4.

Направление научной деятельности испытуемых_

Р.С. Т.О. П.О.

Совершенствование гидравлических демпферов виброзащитных систем транспортных средств Расчет основных конструктивных параметров перспективного технического решения устройства, предназначенного для смазки гребней колес локомотивов в кривых участках пути Перспективная конструкция торсионной рессоры для рельсовых экипажей

Так как изучаемых на занятиях разделов математики было недостаточно для научной деятельности испытуемых, с ними были более подробно рассмотрены такие разделы, как: дифференциальное и интегральное исчисление, ряды Фурье, а также изучены Гамма функция и Бесселевы функции. Это позволило им решить поставленные перед ними исследовательские задачи.

Все названные выпускники в студенческие годы участвовали в конференциях с докладами, а также по данным работам ими были получены патенты на изобретения.

P.C. - получил медаль за лучшую студенческую работу, а будучи аспирантом, - премию Коцаря.

Т.О. - отмечен дипломом за лучшую студенческую работу в Московском автомобильно-дорожном институте (Государственном техническом университете) (МАДИ).

П. О. - занял третье место в фестивале научно-технического творчества молодежи.

Все испытуемые учились хорошо, двое закончили университет с красным дипломом. Более того, в настоящее время они продолжают научно-исследовательскую деятельность.

P.C. - ассистент кафедры прикладной математики и инженерной графики ЕГУ им. И.А. Бунина, аспирант Орловского государственного технического университета (ОГТУ).

Т.О. - аспирант МАДИ (ГТУ).

П.О. - ассистент кафедры прикладной математики и инженерной графики ЕГУ им. И.А. Бунина, аспирант ОГТУ.

Из приведенных данных можно сделать вывод, что участие в научно-исследовательской деятельности является одним из факторов успешности гармоничного преподавания математических и специальных дисциплин в подготовке инженера.

В заключении приведены выводы, которые сформулированы на основе теоретического анализа исследуемой проблемы и опытно-экспериментальной работы.

Исследование посвящено взаимосвязи математических и специальных дисциплин в подготовке инженера, которая в настоящее время характеризуется недостаточной сбалансированностью между математическими и специальными дисциплинами.

В ходе данного диссертационного исследования было установлено, что рассмотрение реализации взаимосвязи математических и специальных дисциплин в подготовке инженера предполагает внедрение в научно-методический оборот понятия гармонизации преподавания этих дисциплин, включающей процессуальный и содержательный компоненты. Процессуальный компонент состоит из исторического аспекта взаимосвязи математических и специальных дисциплин при подготовке специалистов инженерного профиля, взаимопроникновения как основного условия реализации взаимосвязи математических и специальных дисциплин, научно-исследовательской деятельности как основополагающего фактора взаимо-

связи математических и специальных дисциплин в подготовке инженера, информационных технологий как средства взаимосвязи преподавания математических и специальных дисциплин. В содержательном контексте представлен определенный класс задач, относящийся к каждому компоненту процессуального аспекта.

Реализация взаимосвязи математических и специальных дисциплин осуществляется посредством внесения соответствующих корректив в существующую вузовскую методику обучения математике будущих инженеров. Это достигается с помощью расширения целей обучения (формирование профессиональной компетентности будущего инженера); расширения содержания (включение задач прикладного характера по следующим разделам: «Дифференциальное и интегральное исчисление», «Ряды Фурье»; изучения тем: «Гамма функции», «Бесселевы функции»).

Взаимосвязь математических и специальных дисциплин возможно реализовать с помощью таких форм и средств, как использование учебного пособия «Математические расчеты в инженерной деятельности» и научно-исследовательская работа студентов. Помимо заданий, имеющихся в опубликованных учебниках и пособиях, добавляются новые учебные задания, ориентированные на восприятие и обработку мультимедийной информации. Выполнение таких заданий (лабораторные работы, решение профессионально-прикладных задач, предполагающих проведение опыта, и т.д.) составит основу формирования новых элементов предметной культуры и компетентности будущих инженеров в области математического образования, что, в свою очередь, позволит усилить профессионально-прикладной потенциал математики.

Проведенное исследование не охватывает всех аспектов проблемы поиска условий, форм и методов реализации взаимосвязи между математическими и специальными дисциплинами в подготовке инженера. Предметом дальнейших научно-методических изысканий может стать такой вопрос, как гармонизация преподавания естественнонаучных и специальных дисциплин, так и гармонизация содержания инженерного образования в целом.

МАТЕРИАЛЫ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ АВТОРА: Статьи в рецензируемых журналах и изданиях, рекомендованных ВАК

1. Гридчина, И.Н. Гармонизация математических и специальных дисциплин средствами информационных технологий при подготовке будущих инженеров / И.Н. Гридчина // Информатика и образование. - 2009. -№8. - С. 114-115.(0,13 п.л.)

Статьи в научных журналах

2. Гридчина, И.Н. Роль и место математики в профессиональной подготовке инженера / И.Н. Гридчина // Вестник Елецкого государственного университета им. И.А. Бунина. Вып. 17: Серия «Педагогика». - Елец: ЕГУ им. И.А. Бунина, 2008. - С. 358-363. (0,38 п.л.)

3. Гридчина, И.Н. Информационные технологии как средство гармонизации математических и специальных дисциплин / И.Н. Гридчина,

O.A. Саввина, C.B. Щербатых // Педагогическая информатика. - 2009. -№1. - С. 61-67. (0,44 п.л., авторский вклад - 80%)

Работы в материалах Всероссийских и Международных конференций

4. Гридчина, И.Н. К использованию математического аппарата при расчетах конструктивных параметров перспективных технических решений при выполнении НИРС по линии СКБ в ЕГУ им. И.А. Бунина / И.Н. Гридчина, Е.В. Сливинский // Технические науки - региону: сб. научн. тр. Липецк: ЛГТУ, 2007. - С. 23-31. (0,56 п.л., авторский вклад -60%)

5. Гридчина, И.Н. Организация патентно-лицензионной работы и математическое обоснование параметров перспективных технических решений при подготовке студентов инженерного профиля в ЕГУ им. И.А. Бунина / И.Н. Гридчина, Е.В. Сливинский // Системы управления, технические системы: пути и методы исследования: материалы межвузовской научно-практической конференции. Выпуск 1. - Елец: ЕГУ им. И.А. Бунина, 2008. - С. 51-55. (0,31 п.л., авторский вклад - 80%)

6. Гридчина, И.Н. Организация патентно-лицензионной работы при подготовке студентов инженерного профиля в ЕГУ им. И.А.Бунина / И.Н. Гридчина, Е.В. Сливинский // Всероссийская научно-методическая конференция «Основы проектирования и детали машин - XXI век». - Орел,

2007. - С. 78-84. (0,44 п.л., авторский вклад - 60%)

7. Гридчина, И.Н. Модернизация моечных машин струйного типа / И.Н. Гридчина, Е.В. Сливинский // Фестиваль научно-технического творчества молодежи, 2009. - 35 с. (2,19 п.л., авторский вклад - 80%)

Учебно-методические работы

8. Гридчина, ИЛ. Математические расчеты в инженерной деятельности: Учебное пособие / И.Н. Гридчина. - Елец: ЕГУ им. И.А. Бунина,

2008. - 76 с. (4,75 п.л.)

Гридчина И.Н.

Взаимосвязь математических и специальных дисциплин в подготовке инженера: автореф. дис.... канд. пед. наук. - Орел, 2010. -19 с.

Подписано в печать 18.03.10. Формат 60x80 1/16 Печатается на ризографе. Бумага офисная. Гарнитура Times. Объем 1,19 усл. п.л. Тираж 100 экз. Заказ № 62

Отпечатано с готового оригинал макета на полиграфической базе редакционно-издательского отдела ГОУ ВПО «Орловский государственный университет» 302026 г. Орел, ул. Комсомольская, 95. Тел. (486) 74-75-08.