Читать книгу "Формирование математической компетентности студентов направления подготовки «Прикладная информатика» на бипрофессиональной основе"

На протяжении почти 10 лет государственные образовательные стандарты являлись основой объективной оценки уровня образования и квалификации выпускников независимо от форм получения образования.

Несмотря на то что образовательные стандарты как первого, так и второго поколения значительно расширили академическую свободу вузов в формировании образовательных программ (с 10 % в 1988 году до 30–40 % в 2000 году), они в полной мере не изменили культуру проектирования содержания высшего образования поскольку:

а) сохранили ориентацию на информационно-знаниевую модель высшего профессионального образования, в которой основной акцент делается на формировании перечня дисциплин, их объемов и содержания, а не на требованиях к уровню освоения учебного материала;

б) не преодолели отрыва от развивающейся экономики страны и отдельных регионов при проектировании вузовского компонента, обеспечивающего подготовку специалиста под конкретного потребителя.

Третье поколение стандартов. В 2009 году вышел приказ Министерства образования и науки Российской Федерации об утверждении и введении в действие Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования (ФГОС ВПО) по направлению подготовки 230700 «Прикладная информатика». Данный стандарт имеет двухступенчатый Болонский формат и включает два уровня – бакалавр (четыре года обучения), магистр (два года).

В стандарте отмечается, что объектами профессиональной деятельности бакалавров являются:

● данные, информация, знания;

● прикладные и информационные процессы;

● прикладные информационные системы.

Однако особенности объектов профессиональной деятельности определяются характером прикладной области, уточняемой спецификой профилей подготовки. Таким образом, меняется формулировка: если в стандарте второго поколения ГОС ВПО говорилось об областях применения, то в стандарте третьего поколения говорится о профилях подготовки. Соответственно, выпускники, обучавшиеся по стандартам второго поколения, получали профессию «информатик (с квалификацией в области)». Стандарт третьего поколения ФГОС ВПО предполагает выпуск бакалавров по направлению подготовки «Прикладная информатика (по профилю)» [260].

Основной особенностью ФГОС ВПО стала его ориентация не на содержание образования, а на компетенции специалистов как результат обучения. Целью освоения образовательно-профессиональной программы становится приобретение студентом определенных компетенций, средством их формирования – модуль как самостоятельная единица образовательно-профессиональной программы, а системой учета трудоемкости обучения – кредиты, начисляемые за освоение каждого модуля.

Федеральный государственный образовательный стандарт предполагает стандартизацию не дидактики обучения, а прежде всего его результатов-компетенций и согласование их с общеевропейскими подходами, разработанными в ходе реализации проекта TUNING, направленного на взаимную «настройку» европейских систем высшего образования, к которым присоединилась и Россия [246].

Типы компетенций в ФГОС ВПО. При выборе подходов к пониманию компетенций разработчики проектов ГОС ВПО третьего поколения – Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования – остановились на терминах и понятийной основе компетенций, предложенных европейскими экспертами в результате выполнения многолетнего (с 2000 года) международного проекта «Настройка образовательных структур в Европе» (TUNING). В соответствии с этими предложениями, а также с учетом российских исследований, разработчиками было решено использовать понятия общекультурных и профессиональных компетенций.

Компетенция понимается как стремление и готовность применять знания, умения и личностные качества для успешной деятельности в определенной области.

Компетенции определяют принцип отбора того содержания образования, которое отвечает его конкретным целям, указанным в ФГОС ВПО.

К общекультурным компетенциям бакалавров специальности «Прикладная информатика (по профилям)» отнесены:

способность использовать, обобщать и анализировать информацию, ставить цели и находить пути их достижения в условиях формирования и развития информационного общества (ОК-1);

способность логически верно, аргументированно и ясно строить устную и письменную речь, владеть навыками ведения дискуссии и полемики (ОК-2);

способность работать в коллективе, нести ответственность за поддержание партнерских, доверительных отношений (ОК-3);

способность находить организационно-управленческие решения и готовность нести за них ответственность (ОК-4);

способность самостоятельно приобретать и использовать в практической деятельности новые знания и умения, стремиться к саморазвитию (ОК-5);

способность осознавать социальную значимость своей будущей профессии, обладать высокой мотивацией к выполнению профессиональной деятельности (ОК-6);

способность понимать сущность и проблемы развития современного информационного общества (ОК-7);

способность работать с информацией в глобальных компьютерных сетях (ОК-8);

способность свободно пользоваться русским языком и одним из иностранных языков на уровне, необходимом для выполнения профессиональных задач (ОК-9);

способность использовать методы и средства для укрепления здоровья и обеспечения полноценной социальной и профессиональной деятельности (ОК-10);

способность уважительно и бережно относиться к историческому наследию и культурным традициям, толерантно воспринимать социальные и культурные различия (ОК-11);

способность использовать Гражданский кодекс Российской Федерации, правовые и моральные нормы в социальном взаимодействии и реализации гражданской ответственности (ОК-12);

способность понимать сущность и значение информации для развития современного информационного общества, сознавать опасности и угрозы, возникающие в этом процессе, соблюдать основные требования информационной безопасности, в том числе защиты государственной тайны (ОК-13);

способность применять основные методы защиты производственного персонала и населения от возможных последствий аварий, катастроф, стихийных бедствий, технику безопасности на производстве (ОК-14).

К профессиональным компетенциям бакалавров специальности «Прикладная информатика» причислены общепрофессиональные:

способность использовать нормативные правовые документы в профессиональной деятельности (ПК-1);

способность при решении профессиональных задач анализировать социально-экономические проблемы и процессы с применением методов системного анализа и математического моделирования (ПК-2);

способность использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности и эксплуатировать современное электронное оборудование и применять информационно-коммуникационные технологии в соответствии с целями образовательной программы бакалавра (ПК-3).

Далее профессиональные компетенции уточняются для различных видов профессиональной деятельности. Поскольку бакалавр по направлению подготовки 230700 «Прикладная информатика» готовится к определенным видам профессиональной деятельности (проектная, производственно-технологическая, организационно-управленческая, аналитическая, научно-исследовательская), то и набор компетенций уточнен именно для этих видов деятельности.

Так, для проектной деятельности, согласно стандарту, требуются следующие виды компетенций:

способность ставить и решать прикладные задачи с использованием современных информационно-коммуникационных технологий (ПК-4);

способность осуществлять и обосновывать выбор проектных решений по видам обеспечения информационных систем (ПК-5);

способность документировать процессы создания информационных систем на всех стадиях жизненного цикла (ПК-6);

способность использовать технологические и функциональные стандарты, современные модели и методы оценки качества и надежности при проектировании, конструировании и отладке программных средств (ПК-7);

способность проводить обследование организаций, выявлять информационные потребности пользователей, формировать требования к информационной системе, участвовать в реинжиниринге прикладных и информационных процессов (ПК-8);

способность моделировать и проектировать структуры данных и знаний, прикладные и информационные процессы (ПК-9);

способность применять к решению прикладных задач базовые алгоритмы обработки информации, выполнять оценку сложности алгоритмов, программировать и тестировать программы (ПК-10).

Организационно-управленческая и производственно-технологическая деятельность требует следующего набора компетенций:

способность принимать участие в создании и управлении ИС на всех этапах жизненного цикла (ПК-11);

способность эксплуатировать и сопровождать информационные системы и сервисы (ПК-12);

способность принимать участие во внедрении, адаптации и настройке прикладных ИС (ПК-13);

способность принимать участие в реализации профессиональных коммуникаций в рамках проектных групп, презентовать результаты проектов и обучать пользователей ИС (ПК-14).

Компетенции, необходимые для аналитической деятельности:

способность проводить оценку экономических затрат на проекты по информатизации и автоматизации решения прикладных задач (ПК-15);

способность оценивать и выбирать современные операционные среды и информационно-коммуникационные технологии для информатизации и автоматизации решения прикладных задач и создания ИС (ПК-16);

способность применять методы анализа прикладной области на концептуальном, логическом, математическом и алгоритмическом уровнях (ПК-17);

способность анализировать и выбирать методы и средства обеспечения информационной безопасности (ПК-18);

способность анализировать рынок программно-технических средств, информационных продуктов и услуг для решения прикладных задач и создания информационных систем (ПК-19);

способность выбирать необходимые для организации информационные ресурсы и источники знаний в электронной среде (ПК-20).

Компетенции, необходимые для научно-исследовательской деятельности:

способность применять системный подход и математические методы при формализации решения прикладных задач (ПК-21);

способность готовить обзоры научной литературы и электронных информационно-образовательных ресурсов для профессиональной деятельности (ПК-22).

Далее в стандарте отмечается, что область профессиональной деятельности бакалавров включает:

системный анализ прикладной области, формализацию решения прикладных задач и процессов ИС;

разработку требований к созданию и развитию ИС и ее компонентов;

технико-экономическое обоснование проектных решений;

разработку проектов автоматизации и информатизации прикладных процессов и создание ИС в прикладных областях;

реализацию проектных решений с использованием современных информационно-коммуникационных технологий и технологий программирования;

внедрение проектов автоматизации решения прикладных задач и создания ИС;

управление проектами информатизации предприятий и организаций;

обучение и консалтинг по автоматизации решения прикладных задач;

сопровождение и эксплуатацию ИС;

обеспечение качества автоматизации и информатизации решения прикладных задач и создания ИС.

Требования к математической подготовке. Центральной задачей нашего анализа является уточнение целей математического образования бакалавров направления подготовки «Прикладная информатика».

В стандарте отмечается, что в результате изучения базовой части математического и естественнонаучного цикла обучающийся должен:

знать:

методы дифференциального и интегрального исчисления;

ряды и их сходимость;

разложение элементарных функций в ряд;

методы решения дифференциальных уравнений первого и второго порядка;

методы линейной алгебры и аналитической геометрии;

случайные события и случайные величины;

законы распределения;

закон больших чисел, методы статистического анализа;

виды и свойства матриц, системы линейных алгебраических уравнений;

N-мерное линейное пространство, векторы и линейные операции над ними;

методы теории множеств, математической логики, алгебры высказываний, теории графов, теории автоматов, теории алгоритмов;

элементы математической лингвистики и теории формальных языков;

методы и модели теории систем и системного анализа, закономерности построения, функционирования и развития систем целеобразования;

понятия информатики;

уметь:

исследовать функции, строить их графики;

исследовать ряды на сходимость;

решать дифференциальные уравнения;

использовать аппарат линейной алгебры и аналитической геометрии;

вычислять вероятности случайных событий, составлять и исследовать функции распределения случайных величин, определять числовые характеристики случайных величин;

обрабатывать статистическую информацию для оценки значений параметров и проверки значимости гипотез;

выбирать методы моделирования систем, структурировать и анализировать цели и функции систем управления, проводить системный анализ прикладной области;

владеть:

аппаратом дифференциального и интегрального исчисления;

навыками решения дифференциальных уравнений первого и второго порядка;

комбинаторным, теоретико-множественным и вероятностным подходами к постановке и решению задач;

навыками решения задач линейной алгебры и аналитической геометрии;

навыками моделирования прикладных задач методами дискретной математики;

навыками работы с инструментами системного анализа.

Требования ФГОС ВПО к математической подготовке выпускника предусматривают развитие математической компетентности, которая включает в себя как математические знания, умения, навыки и владения, так и способность и готовность выпускника использовать их в будущей профессиональной предметной области.

Таким образом, отличительными особенностями ФГОС ВПО являются:

1) выраженный компетентностный характер образования;

2) разработка пакета стандартов по направлениям как совокупности образовательных программ бакалавра, специалиста и магистра, объединяемых на базе общности их фундаментальной части;

3) отсутствие компонентной структуры (федерального, национально-регионального, вузовского компонентов) с одновременным значительным расширением академических свобод высших учебных заведений в части разработки основных образовательных программ;

4) новая форма исчисления трудоемкости в виде зачетных единиц (кредитов) вместо часовых эквивалентов.

Именно расширение академических свобод позволяет разрабатывать новые модули обучения, входящие в образовательную программу.

Направление подготовки «Прикладная информатика (по профилю)» имеет ярко выраженную дуальную основу: от выпускников требуется, с одной стороны, хорошо владеть информационными технологиями, которые относятся к техническим наукам и являются сферой профессиональной деятельности информатиков, с другой стороны, владеть знаниями в предметной области применения информационных технологий, которые относятся к гуманитарным наукам и являются профилем подготовки бакалавров. Такая специфика определяет требования к обучению дисциплинам данного направления подготовки, в том числе и математике. Требуется специально разработанная методика обучения, учитывающая комплексную структуру будущей профессии.

В связи с этим нам видится целесообразным разработать учебный модуль, синтезирующий материал дисциплин, относящихся к различным циклам, но объединенный общей логикой будущей профессиональной практики студентов.

В заключение отметим следующее:

● прикладная информатика как область знания имеет сложную предметную область, включающую как информационные процессы и технологии, так и специфические объекты и процессы, относящиеся к той сфере человеческой деятельности, информационное обеспечение которой она призвана осуществить;

● для подготовки конкурентоспособного выпускника вузу необходимо опираться на современную модель становления специалиста, которая сегодня описывается набором необходимых компетенций. В свою очередь, модель специалиста динамично развивается, что находит отражение в изменении стандартов от поколения к поколению;

● направление подготовки «Прикладная информатика (по профилю)» предполагает серьезную подготовку выпускника как в области информационных технологий, так и в предметной области. Данное обстоятельство обусловливает специфичность образования и предъявляет особые требования к подготовке студентов данного направления, в том числе и математической.

1.2. Дидактические условия формирования математической компетентности студентов направления подготовки «Прикладная информатика», профиль «Психология»

Для уточнения целей обучения математике нам видится полезным построение модели математической компетентности студентов направления «Прикладная информатика», профиль «Психология».

Как отмечалось ранее, в рамках компетентностного подхода качество математической подготовки выпускника вуза определяется математической компетентностью, понимаемой как совокупность усвоенных в обучении математике знаний, методов и опыта их использования при решении задач, лежащих вне предметного поля математики, а также ценностных отношений к полученным математическим знаниям, опыту и к себе как носителю этих знаний и опыта. Математическая компетентность является проекцией на предметную область математики профессиональной компетентности, представленной в стандартах ФГОС ВПО в виде комплекса общекультурных и профессиональных компетенций.

По нашему мнению, именно совокупность полученных математических компетенций, сформулированных с учетом выбранного профиля «Психология», и образует математическую компетентность выпускника направления подготовки «Прикладная информатика», профиль «Психология». Напомним, что каждая из математических компетенций имеет, в свою очередь, когнитивный, мотивационно-ценностный, деятельностный и рефлексивно-оценочный компоненты.

Среди представленных в стандарте направления подготовки 230700.62 «Прикладная информатика» (Раздел V «Требования к результатам освоения основных образовательных программ бакалавриата», подразделы 5.1 и 5.2) общекультурных и профессиональных компетенций, которыми должен обладать выпускник, выделим те из них, которые имеют содержательную проекцию на предметную область математики, формулируя их применительно к профилю «Психология».

По нашему мнению, к таким компетенциям выпускника относятся следующие:

способность использовать, обобщать и анализировать информацию, ставить цели и находить пути их достижения в условиях формирования и развития информационного общества (ОК-1);

способность логически верно, аргументированно и ясно строить устную и письменную речь, владеть навыками ведения дискуссии и полемики (ОК-2);

способность находить организационно-управленческие решения и готовность нести за них ответственность (ОК-4);

способность самостоятельно приобретать и использовать в практической деятельности новые знания и умения, стремиться к саморазвитию (ОК-5);

способность осознавать социальную значимость своей будущей профессии, обладать высокой мотивацией к выполнению профессиональной деятельности (ОК-6);

способность при решении профессиональных задач анализировать социально-экономические проблемы и процессы с применением методов системного анализа и математического моделирования (ПК-2);

способность использовать методы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности и эксплуатировать современное электронное оборудование и информационно-коммуникационные технологии в соответствии с целями образовательной программы бакалавра (ПК-3);

способность ставить и решать прикладные задачи с использованием современных информационно-коммуникационных технологий (ПК-4);

способность использовать технологические и функциональные стандарты, современные модели и методы оценки качества при проектировании, конструировании и отладке программных средств (ПК-7);

способность моделировать и проектировать структуры данных и знаний, прикладные и информационные процессы (ПК-9);

способность применять к решению прикладных задач базовые алгоритмы обработки информации, выполнять оценку сложности алгоритмов, программировать и тестировать программное обеспечение (ПК-10).

Определим проекции этих компетенций на предметную область математики применительно к профилю «Психология» следующим образом. Проецируя, например, компетенцию студента ОК-2, получим математическую компетенцию «способен логически верно, аргументированно и ясно строить математическую устную и письменную речь, владеть навыками ведения дискуссии на математические темы». Проецируя компетенцию ПК-3, получим математическую компетенцию «способен использовать методы математических дисциплин в профессиональной деятельности в области информатики и психологии, комплексно, в единстве использовать информационно-коммуникационные технологии и методы математического моделирования».

Проецируя аналогичным образом другие компетенции, получим модель математической компетентности студентов направления «Прикладная информатика», профиль «Психология», в виде совокупности математических компетенций (МК), представленных в табл. 2.

Данная модель и будет определять целевой вектор математической подготовки студентов направления «Прикладная информатика».

Следует помнить, что в составе каждой полученной нами математической компетенции можно выделить четыре универсальных компонента: деятельностный, когнитивный, мотивационно-ценностный и рефлексивно-оценочный. Совокупность перечисленных компонентов задает структурное единство математических компетенций как проекций общекультурных и профессиональных компетенций на содержание математической предметной области.

Анализ модели математической компетентности показывает, что в процессе формирования образующих её математических компетенций необходимо учитывать комплексный характер будущей профессиональной деятельности, а именно деятельность в области информатики и психологии. Иными словами, для формирования математических компетенций необходимо обучение математике, спроектированное на бипрофессиональной основе.

Таблица 2

Модель математической компетентности

Как говорилось выше, сегодня в педагогической литературе (В. И. Байденко [20, 21], Э. Ф. Зеер [83], И. А. Зимняя [84, 85, 86], Ю. Г. Татур [254], В. Д. Шадриков [277], А. В. Хуторской [268] и др.) принято считать, что компетентность имеет четырехкомпонентную структуру и включает в себя следующие составляющие:

● когнитивный компонент, который определяет знание содержания компетентности;

● мотивационно-ценностный компонент, включающий отношение к содержанию компетентности;

● деятельностный компонент, включающий опыт проявления компетентности в различных ситуациях;

● рефлексивно-оценочный компонент, включающий в себя самооценку, самоанализ, самоконтроль, необходимые для управления собственным профессиональным развитием и обеспечивающий саморегуляцию деятельности.

Математическая компетентность как целостное личностное образование, является интегральным свойством личности, выражающимся в наличии прочных и глубоких знаний математики, в умении применять эти знания как в знакомой, так и в новой ситуации, в способности достигать с помощью этих знаний значимых результатов и высокого качества деятельности.