ІНТЕГРУВАННЯ ЗМІСТУ МАТЕМАТИЧНИХ І СПЕЦІАЛЬНИХ ДИСЦИПЛІН У ПРОФЕСІЙНІЙ ПІДГОТОВЦІ МОЛОДШИХ СПЕЦІАЛІСТІВ З ПРОГРАМУВАННЯ Автореферат

У вступі обґрунтовано актуальність теми дослідження та доцільність наукового пошуку, визначено мету, завдання, гіпотезу, об’єкт, предмет, концепцію дослідження, розкрито наукову новизну, теоретичне і практичне значення дослідження, вказано теоретико-методологічну основу й методи дослідження; подано відомості про експериментальну базу, апробацію та впровадження результатів досліджень, охарактеризовано особистий внесок здобувача, обґрунтовано висновки дисертаційної роботи.

У першому розділі – “Теоретичні засади інтеграції знань в процесі вивчення математики і спеціальних дисциплін у професійній підготовці молодших спеціалістів з програмування” – проаналізовано підготовку молодших спеціалістів з програмування як педагогічну проблему; зміст математичних і спеціальних дисциплін як компонентів професійної підготовки молодших спеціалістів з програмування, розглянуто теоретичні основи інтеграції знань.

Серед питань, висвітлених у розділі, значної уваги надається взаємозв’язку математичних і спеціальних дисциплін як передумові інтеграції змісту професійної підготовки молодшого спеціаліста з програмування та проблемам підготовки техніка-програміста у руслі сучасних запитів науки та виробництва.

Теоретичний аналіз проблеми дослідження дав можливість зробити висновок про наявність різних поглядів на інтеграцію, що є результатом процесів взаємопроникнення інтеграційних процесів не тільки в науці, а й у всіх сферах людської діяльності. Інтеграція у кожному конкретному випадку розглядається як сукупність суттєвих ознак взаємопроникнення його властивостей і характеристик (І.М. Козловська, Н.Г. Костюк, Р.З. Мустафіна). При цьому враховується, що ефективність процесів інтеграції залежить не тільки від структурних зв’язків компонентів інтеграції, а й від взаємозв’язку їхніх потенційних можливостей, інтересів, мотивів. Для інтегративних процесів, зокрема у професійній підготовці молодших спеціалістів з програмування, характерний тісний зв'язок спеціальних дисциплін з математикою, що зумовлює взаємопроникнення елементів спеціальних дисциплін і сприяє підвищенню теоретичного рівня математичних знань, прискоренню їх практичного застосування, підвищує мотивацію навчання. У результаті такого підходу до змісту визначальних понять дослідження (інтеграція, математична, спеціальна підготовка тощо) визначено основні проблеми, пов’язані із професійною підготовкою молодших спеціалістів з програмування в процесі вивчення математичних і спеціальних дисциплін, викладено результати аналізу сучасного стану розвитку загальнонаукових поглядів на проблему та її дидактичні аналоги.

Теоретичний аналіз стану вивчення різноциклових дисциплін, зокрема математики, числових методів та математичного програмування, дав можливість розв’язати проблему оптимального поєднання вивчення математики і спеціальних дисциплін шляхом використання інтегративного підходу до вивчення означених дисциплін. Оскільки інтеграція математичних і спеціальних дисциплін у професійній підготовці молодших спеціалістів з програмування є основою їхньої професійної компетенції, то в результаті інтегративного підходу до вивчення математичних і спеціальних дисциплін формується професійний поняттєвий апарат вищого рівня узагальнення, реалізується наступність у навчанні.

Підтвердженням цього є результати комплексних контрольних робіт майбутніх молодших спеціалістів з програмування. Виконані на етапі констатувального експерименту комплексні контрольні роботи, результати яких оцінювались показниками "справився – не справився", показали, що навіть низькі рівні інтеграції знань з математики і спеціальних дисциплін з ініціативи викладачів позитивно позначаються на якості професійних знань студентів. Результати комплексної контрольної роботи дали змогу дійти такого висновку: основною причиною низького рівня інтеграції математичних знань зі змістом спеціальних дисциплін є відсутність методики її впровадження. На основі аналізу даних, здобутих унаслідок проведеного експерименту, виявлено наявність значного зв'язку між рівнями підготовленості студентів з математичних і спеціальних дисциплін.

Вивчення проблеми свідчить, що інтегрування змісту математичних і спеціальних дисциплін у професійній підготовці молодших спеціалістів з програмування необхідно здійснювати на засадах діяльнісного, системно-синергетичного та модельного підходів з урахуванням надбань семіотики. Діяльнісний підхід реалізується з урахуванням семіотичного аспекту, дає підстави для обґрунтованого вибору форм, способів та засобів інтеграції; системно-синергетичний підхід дає можливість більш глибоко розглянути механізми процесу інтегрування, прогнозувати його кінцевий результат; модельний підхід несе в собі цілісність подання інформації про інтегрування змісту математичних і спеціальних дисциплін.

Інтегративний підхід до вивчення математики і спеціальних дисциплін ґрунтується на взаємодії понять, законів, формул зі спеціальних дисциплін із використанням математичних прийомів обчислення, що забезпечує підготовку майбутніх техніків-програмістів на рівні сучасних вимог до фахівців даного профілю.

У другому розділі – “Педагогічні умови інтеграції знань з математики і спеціальних дисциплін у професійній підготовці молодших спеціалістів з програмування” – визначено і обґрунтовано педагогічні умови інтегрування змісту математичної і спеціальної підготовки молодших спеціалістів з програмування: формування системи математичних і спеціальних знань комп’ютерного профілю на основі інтегративного підходу; використання системи коригуючих заходів щодо структурування змісту навчання математики і спеціальних дисциплін на засадах міждисциплінарної інтеграції; організації самостійної роботи з математичних і спеціальних дисциплін на основі інтегративного підходу.

Професійна підготовка молодших спеціалістів з програмування, яка здійснювалася шляхом вивчення спеціальних дисциплін у тісному взаємозв’язку з математичними дисциплінами дала можливість виділити такі дидактичні положення необхідності надання курсу математичних дисциплін професійної спрямованості: подолання формально-логічного викладання матеріалу і надання абстрактним математичним поняттям і положенням конкретного змісту; забезпечення органічної єдності понять спеціальних дисциплін з умовами математичних задач; ознайомлення студентів з числовими методами як необхідного елемента професійної підготовки; розвиток професійно-прикладного математичного мислення студентів (відпрацювання навичок постановки і розв’язання прикладних задач за допомогою математичних методів); забезпечення мотивації вивчення математичних дисциплін, як необхідного психологічного чинника, що сприяє підвищенню інтересу до вивчення спеціальних дисциплін.

У ході дослідження було виявлено, що сучасним критерієм ефективної професійної підготовки техніка-програміста є його спроможність поповнювати знання та уміння протягом життя відповідно до постійно зростаючих вимог до його компетентнісних характеристик: особливої значущості при цьому набуває проблема збереження попередньо здобутих знань та умінь.

Значну увагу приділено етапу планування коригуючих професійно спрямованих заходів викладача на заняттях математики. Обґрунтовано, що планування заходів коригуючої діяльності доцільно здійснювати на підставі аналізу особливостей внутрішньої структури курсу математики та її професійної спрямованості. При цьому в процесі здійснення запланованої коригуючої діяльності викладачем ретельно досліджуються саме ті навчальні елементи, якість коригування яких значно підвищить рівень засвоєння матеріалу спеціальних дисциплін. На етапі планування керівної коригуючої діяльності викладача ефективними виявилися «план-карти коригування».

Виділено основні функції коригування професійно спрямованих знань та умінь студентів у процесі вивчення математики: навчальну (сприяє осмисленню, усвідомленню, розширенню, уточненню, систематизації за закріплення математичних знань та умінь студентів); розвивальну (сприяє розвитку алгоритмічного мислення студента, розкриттю перспектив застосування математичних знань у майбутній професійній діяльності); виховну (сприяє розвитку пізнавального інтересу, навичок систематичної наполегливої праці, зумовлює формування важливих якостей особистості: відповідальності за прийняте рішення, самостійності); мотиваційно-стимулюючу (впливає на мотиваційну сферу студента, спонукає до поліпшення результатів навчання). Встановлено, що у підготовці молодших спеціалістів з програмування коригування професійно спрямованих знань з математики доцільно здійснювати у два способи: коригування знань та умінь як реакцію на вже допущені помилки студентів та як профілактичне коригування знань та умінь студентів.

Доведено, що ефективність заходів коригування професійно спрямованих математичних знань та умінь на вже допущені помилки зростає, якщо під час їх здійснення враховується професійна спрямованість математичних дисциплін у професійній підготовці молодших спеціалістів з програмування. Реалізація професійної спрямованості математичних дисциплін виражається у змісті навчального матеріалу, який передбачає виконання завдань на складання алгоритмів. Профілактичне коригування професійно спрямованих знань та умінь на заняттях математики забезпечує підвищення ступеня узагальненості математичних знань і вмінь, автоматизації та самостійності цих знань і вмінь.

Врахування прогностичної спрямованості інтеграції змісту, форм і методів навчання у вищих навчальних закладах I – II рівнів акредитації дало можливість частково розв’язати деякі інші дидактичні проблеми. Головними з них визначено такі: мотивація вивчення фундаментальних дисциплін і формування у студентів інтересу до них, визначення можливостей професійного спрямування навчального процесу на перших курсах у вищих навчальних закладах I – II рівнів акредитації, наукове обґрунтування дидактичного забезпечення цілісності знань і вмінь, формування навичок самостійної роботи майбутніх молодших спеціалістів.

З’ясовано, що інтегрований підхід сприяє об’єктивнішому відбору змісту навчального матеріалу для курсів математики та спеціальних дисциплін майбутніх техніків-програмістів, що дає можливість зберігати специфіку кожної з методик. Виділено та обґрунтовано критерії відбору змісту навчального матеріалу.

Розв’язання проблеми якості професійної підготовки молодших спеціалістів з програмування залежить від багатьох чинників і потребує комплексного, системного підходу. Однією з провідних якісних характеристик професійної підготовки майбутніх фахівців є результативність організації самостійної роботи студентів. Самостійну роботу молодших спеціалістів з програмування визначено як форму навчання, під час якої студент засвоює необхідні знання, оволодіває вміннями і навичками, навчається планомірно й систематично працювати, мислити, формує свій стиль розумової діяльності. Відмінність її від інших форм навчання полягає в можливості студента самостійно організовувати свою діяльність відповідно до поставлених завдань, тобто становить собою єдність творчості й пізнання.

До особливостей організації самостійної роботи студентів технічного профілю на заняттях математики, на наш погляд, належать необхідність формувати у майбутніх техніків-програмістів вміння самостійно приймати рішення. Означений підхід детермінується специфікою роботи молодшого спеціаліста з програмування. Переважно його діяльність (створення баз даних, розроблення програмного забезпечення тощо) побудована на повній самостійності, де не відводиться час на професійну адаптацію. Проблеми, що постають, треба розв’язувати, спираючись на власні знання, вміння і досвід. За таких умов кожна помилка чи невчасно виконана технологічна операція може призвести до збитків, невиправданих витрат. Зважаючи на це, одним з особливо важливих завдань викладачів математики і спеціальних дисциплін у професійній підготовці молодших спеціалістів з програмування за умов інтегрованого підходу до вивчення математичних і спеціальних дисциплін є розвиток самостійності у студентів-початківців. Ця якість формується як спосіб мислення і діяльності, які знаходять свій вияв у виконанні завдань, у застосуванні засвоєних знань і вмінь у конкретних умовах, у здатності швидко орієнтуватися в нових умовах, знаходити раціональні прийоми і способи вирішення різноманітних завдань професійного характеру.

У третьому розділі – “Організація та проведення експериментальної роботи”— розкрито етапи та методику педагогічного експерименту, проаналізовано його результати.

Педагогічний експеримент проводився у чотири етапи. На першому етапі, діагностичному, вивчався сучасний стан професійної підготовки молодших спеціалістів з програмування та визначався рівень їхньої базової математичної підготовки; проаналізовано навчальну документацію, зокрема навчальні плани з математики, вищої математики, числових методів та математичного програмування. На другому етапі, мотиваційно-цільовому, формулювалася мотивація і потреби студентів у професійному спрямуванні вивчення математики. На третьому етапі, організаційно-процесуальному, впроваджено методику інтегрування змісту математичних і спеціальних дисциплін у професійну підготовку молодших спеціалістів з програмування. На четвертому етапі, завершальному, проведено аналіз отриманих результатів упровадження методики інтегрування змісту математичних і спеціальних дисциплін у професійну підготовку молодших спеціалістів з програмування.

Мета формувального експерименту полягала у визначенні ефективності інтегрування змісту математичних і спеціальних дисциплін за розробленою авторською методикою. Для цього було сформовано однорідні за рівнем успішності групи студентів вищого навчального закладу II рівня акредитації, які навчалися за спеціальностями "Програмування для електронно-обчислювальної техніки і автоматизованих систем" та "Експлуатація систем обробки інформації та прийняття рішень". В експериментальній групі було передбачено проведення інтегративних занять, розв'язування задач інтегративних типів, коригування професійно спрямованих знань.

Для обробки результатів ефективності застосування експериментальної методики використувалися методи, описані в науковій літературі, зокрема, статистичні методи (професор П.М.Воловик).

Реалізація методики передбачала на початковому етапі формувального експерименту визначення рівня глибини математичних знань майбутніх техніків-програмістів. З цією метою на початку першого семестру студентам експериментальної і контрольної груп була запропонована діагностична контрольна робота (вхідний контроль 1). На основі результатів даної роботи для кожного студента експериментальної групи складалася індивідуальна "план-карта коригування", проводилася робота щодо ліквідації "прогалин" у знаннях з математики за базовий шкільний курс. Враховуючи той факт, що практично до всіх задач з математики можна скласти алгоритми щодо їх розв'язання, зверталася увага студентів на те, що в основу професійних умінь молодшого спеціаліста входить уміння складати алгоритми. Паралельно з вивченням нового матеріалу на практичних заняттях з математики розв'язувалися задачі професійно спрямованого характеру. В процесі вивчення нового матеріалу постійно здійснювався контроль за рівнем раніше здобутих знань і умінь майбутніх техніків-програмістів та на основі їх результатів проводилася корекція професійно спрямованих знань. У кінці зазначеного терміну здачі матеріалу за змістом, визначеним у "планах-картах коригування", проводилася повторна контрольна робота (вхідний контроль 2). Для оцінки глибини базових математичних знань студентів було визначено такі рівні: 1-й – студент тільки відрізняє даний математичний об'єкт або дію від аналогів, показуючи формальне ознайомлення з об'єктом чи процесом навчання, з їх зовнішніми, поверховими характеристиками; 2-й – студент не тільки обирає на основі ряду ознак той чи інший математичний об'єкт, але й дає визначення поняттю, коротко розкриває зміст навчального матеріалу; 3-й – студент не тільки показує розуміння функціональних залежностей між явищами, які вивчаються, і вміє описувати об'єкт, а й розв'язує задачі, розкриваючи причинно-наслідкові зв'язки, вміє застосовувати знання, розв'язуючи інші за змістом завдання, зокрема пов'язані з життям; 4-й – студент здатний шляхом цілеспрямованого вибіркового застосування відповідних знань під час