Преподавание естественных наук математики и информатики в вузе и школе

Обновлено: 04.07.2024

Для поступления в вуз на данную специальность (как и для любого другого направления) необходимо сдать ряд экзаменов. Русский язык и математика являются профильными предметами и присутствуют в списке каждого вуза, также существует ряд дополнительных предметов: физика, информатика и ИКТ, иностранный язык, химия.

Последние четыре экзамена являются непрофильными. Это значит, что, в зависимости от своих требований и особенностей, каждое учебное заведение выбирает две дисциплины (например, физика и химия). Между этими двумя предметами может выбирать сам поступающий. В итоге, абитуриент сдает три предмета. Например, русский язык, математику и химию.

Общее описание специальности

Профессиональная деятельность

Уже получив высшее образование по данной специальности, выпускник сможет пользоваться математическими методами и компьютерными технологиями в различных областях. Естественно, информационные технологии необходимы везде: в медицине, бизнесе, архитектуре… Именно поэтому данная специальность так востребована.

Сроки обучения

Основные дисциплины

Ниже представлен список профильных дисциплин:

Применять для анализа прикладных проблем математическое и алгоритмическое моделирование;
Использовать базовые математические задачи или методы в научных исследованиях;
Участвовать в работе разнообразных конференций, семинаров, симпозиумов и представлять там свои научные достижения, статьи и отчеты;
Решать прикладные задачи в области защищенных телекоммуникационных систем и технологий и ИТ;
Обрабатывать общенаучную и техническую информацию, приводить ее к форме задачи-проблемы, анализировать и синтезировать полученную информацию;
Применять математические методы в решении различных задач в сфере производства и технологий;
Использовать ИТ и компьютерные системы для управления объектами;
Быть преподавателем физико-математических дисциплин и информатики в школах и колледжах.

Возможности для дальнейшего обучения

Будущая профессия

Программистом-аналитиком;
Математиком (в том числе преподавателем математики);
Прикладным программистом;
Администратором прикладных систем;
Разработчиком приложений, математических и компьютерных моделей;
Инженером-математиком;
Консультантом по математическому моделированию;
Инженером-программистом.

Развитие высоких технологий в нашем современном мире является основой нашей жизни, что является предпосылкой и причиной потребности высококвалифицированных специалистов в области техники и компьютерной технологии. Развитие высоких технологий требует от специалистов этого профиля проявление не только профессиональных навыков, но и знания математических методов и приемов. Стремительное развитие техники требует от специалистов принятия быстрых и оптимальных решений, но многие выпускники не готовы к решению нестандартных производственных задач.

Ключевые слова: высшая математика, прикладные задачи, математическая компетентность, инженерный вуз, инновационное обучение, инженер, методика

Разносторонняя подготовка, развития и формирования личности современных студентов в качестве высококвалифицированных специалистов, профессионалов своего дела лежит в основе компетентностного подхода.

В настоящее время основной акцент в подготовке специалистов делается на высококвалифицированность, профессиональную компетентность, готовность создавать и осваивать наукоемкие технологии, осуществлять трансфер технологий. Для этого требуется глубокое понимание математики, развитые математические способности, компетентность в решении возникающих в деятельности реальных прикладных задач средствами математики. Без базовой математической подготовки современный выпускник технического вуза не всегда способен решать и анализировать возникающие научно-технические и профессиональные задачи в своей трудовой деятельности. Элементарные ошибки в расчетах, неумение анализировать и корректно интерпретировать результаты инженерных расчетов, полученных с использованием пакетов прикладных математических программ, могут привести к техногенным катастрофам. [2]

Исследованиям модели современного инженера, методикам формирования его компетенций посвящено много работ, но тема остается актуальной для современного инженерного образования, так как подхода к решению данной проблемы нет. Проблема актуальна в математической подготовки студента: какая математика нужна специалисту, какими математическими компетенциями он должен обладать, какими методами их формировать и как оценивать уровень их развития; будет ли готов выпускник к решению реальных инженерных задач средствами математики и какого характера должны быть эти задачи для разных специальностей? Сейчас огромное внимание уделяется приоритетным областям науки и техники по сравнению с классическими отраслями инженерного образования (архитектура, строительство, техника).

Основные задачи и проблемы методики преподавания математики в техническом вузе изучены методистами в различных аспектах: математический аппарат инженера; математические и креативные способности инженера; использование в обучении прикладных задач, методов математического моделирования; формирование профессиональной компетентности инженера. Требования, предъявляемые к современному инженеру, еще более высокие, его задачи и компетенции расширяются: это как минимум владение компьютерными математическими технологиями, изменение класса и уровня сложности решаемых инженерных проблем. Изучению проблемы формирования математической компетентности в инженерном вузе посвящен ряд последних исследований [1], интерес к данной тематике возрастает. Тем не менее проблема создания компетентностной модели современного инженера и формирования его математических компетенций остается не раскрытой всесторонне. М. М. Зиновкина [3] предлагает использовать в обучении авторскую модификацию методики теории решения изобретательских задач (ТРИЗ), ее эффективность и реализуемость в процессе подготовки студентов инженерных специальностей не вызывает сомнений. Проблема качества математической подготовки инженера новой формации остается актуальной как для преподавателей математики и технических вузов в Казахстане. Мониторинг, проведенный М. И. Гаркушей и Г. И. Сечкиным [4], показывает, что востребованность инженеров на региональных рынках труда остается достаточно высокой. Проблема совершенствования методики обучения математике также актуальна для технических вузов, желающих соответствовать уровню современных производственных технологий мирового уровня.

Новизна исследования этого метода состоит в изменении, в динамике развития и адаптации форм и методов обучения математике в техническом вузе, необходимые для повышения и улучшения технического образования. Студент, который умеет использовать компетентность, а именно математическую компетентность, которая, естественно, сочетается с фундаментальностью, прикладной направленностью, в решении профессиональных задач для студентов архитектурных, строительных и технических специальностей. В развитии компетентностного метода является создание и проведение математического лектория, проведение вебинаров, мастер-классов, использование метода проектов — индивидуальных и групповых, индивидуальное научное консультирование.

Основой является метод проектов для студентов в области архитектуры, строительства и техники; использоваться интернет-ресурсы и пакеты прикладных математических программ, а также специально сконструированная с учетом специальности разноуровневая система математических прикладных и профессионально ориентированных задач, позволяющая диагностировать и развивать математическую компетентность студентов. Огромное внимание уделяется использованию методики развития творческого инженерного потенциала и креативности и решения изобретательских задач, теории непрерывного креативного образования и приемов М. М. Зиновкиной, В. В. Утёмова.

Удовлетворенность ожидаемых результатов исследования определяется тем, что благодаря разработанной методике обучения математике в техническом вузе решается проблема подготовки квалифицированных инженерных кадров с углубленным пониманием математики и ее прикладных возможностей в инженерных науках: технике, архитектуре и строительстве. Развитие этих результатов исследований в реализации компетентностного подхода к подготовке будущих специалистов увеличивает, повышает качества профессиональной подготовки. Главную роль в создании компетентности у будущего специалиста играет формирование математической компетенции. На лекциях излагается теоретический материал с иллюстрациями его примерами и задачами, устанавливаются междисциплинные связи с курсом высшей математики, уделяется внимание гуманитарной составляющей изучаемой дисциплины. При обработке на практических занятиях элементарных навыков построения, исследования и анализа математических моделей простейших задач в рамках указанных математических дисциплин студентам предлагается выполнять индивидуальное задание, которое состоит из следующих этапов:

– поставить инженерную задачу,

– построить математическую модель,

– найти наиболее оптимальный метод решения,

– произвести расчет, анализ результатов,

– оформить отчет, защита задания.

С помощью такого метода студенты приобретают навыки планирования, организации своего учебного плана, это дает возможность, использовать только сильные стороны своих способностей, особенностей, умение устранять ошибки, которые возникают в процессе решения задачи. Результат проверяется с помощью активных методов контроля. Мотивацией студентов является осознание важности теоретического и практической значимости математических знаний. Эмоционально-волевая составляющая математической компетенции студентов технического университета характеризуется такими их личностными качествами и особенностями, как ответственность, инициативность, внимательность, целеустремленность, самостоятельность, настойчивость, от которых зависит эффективность учебной и будущей профессиональной деятельности. Однако, остается главная проблема — по-прежнему достаточно высок процент студентов, не владеющих умением применять математические знания к решению задач профессионально ориентированного характера.

Формирование математической компетентности является математическая подготовка. От качества этой подготовки в основном зависит от уровня формирования профессиональной компетентности студентов.

При использовании математической компетентности студенты формируют готовность к решению нестандартных задач при производстве, умение находить быстрые и оптимальные решения задач. Математика является важной дисциплиной в изучении инженерных дисциплин, поэтому умение решать математические задачи, дает большие возможности для инженерных специалистов.

Основные термины (генерируются автоматически): задача, математическая компетентность, технический вуз, развитие, решение, современный инженер, специалист, высшая математика, инженерный вуз, компьютерная технология.

Представление опыта работы педагогов, повышение их профессиональной компетентности проявлялось не только в выступлениях на семинарах, конференциях и т.п., но и нашло отражение в публикациях и печатных работах. Всего 24 педагога представили свою работу, из них 2(Вербицкая О.В., Гайдамака Е.П.) – международный уровень, 11 – всероссийский, 16 – региональный и 9 – муниципальный уровень.

Авторы

Название публикации (печатной работы)

Уровень

Вербицкая О.В., Гайдамака Е.П.

Вербицкая О.В, Гайдамака Е.П.

Вербицкая О.В., Гайдамака Е.П.

Вербицкая О.В, Гайдамака Е.П.

Федеральный, сертификат, диплом.

Луц З.Ю, Каменская С.И.

Составитель – Карбышева Т.В.

Сборник цифровых образовательных ресурсов по гражданско- патриотическому образованию и воспитанию

Мартынова М.В., Архипова О.И., Колесник Е.В., Раченкова Н.Г., Пугачева Л.Н., Макаревич А.А., Зябрева В.Ф., Буркова Т.Д., Ташлыкова Н.Ф.

Активное обучение с активной доской. Из опыта работы с интерактивной доской. Методическое пособие. ТПУ, 2012

Мартынова М.В., Колесник Е.В., Борцова Л.А., Грязнова Г.Г., Цулина Е.А., Егорова Д.Е., Раченкова Н.Г., Пугачева Л.Н., Дзема Л.В., Петрова Л.Е., Кореневская Е.П.

Формирование механизма УУД в урочной и внеурочной деятельности в связи с переходом на ФГОС второго поколения. Материалы семинара (методические разработки уроков и внеклассных мероприятий), ТОИПКРО, 2012

Раченкова Н.Г., Пугачева Л.Н.

2. Зайцев И.А. Высшая математика [текст]: учеб. для неинж. спец. с.-х. вузов / И.А. Зайцев. М: Высшая школа, 1991. 400 с.

3. Индивидуальные задания по высшей математике [текст]: учебное пособие. В 4ч. Ч.1. Линейная и векторная алгебра. Аналитическая геометрия. Дифференциальное исчисление функций одной переменной / А.П. Рябушко, В.В. Бархатов, В.В. Державец, И.Е. Юруть; под общ.ред. А.П. Рябушко. 4-е изд. Минск: Вышэйшая школа. 2008. 304 с.

4. Задачник - практикум по аналитической геометрии и высшей алгебре [текст]: учебное пособие / В.А. Волкова, Т.А. Ефимова, А.А. Райне, Р.А. Шмидт. Л.: Изд-во Ленинградского ун-та, 1986.

Согласно проведенным исследованиям, в настоящее время в системе высшего профессионального образования происходят изменения, которые направлены на подготовку специалистов – профессионалов. Современный технический вуз дает студентам фундаментальные знания по кругу проблем, связанных с их будущей профессиональной деятельностью. И тут стоит задуматься о том, что важнейшей частью фундаментальных знаний, а, следовательно, и профессиональной подготовки будущего специалиста является высшая математика. Изучение дисциплин технического и естественного цикла, так или иначе, связанно именно с математикой. Сейчас же все чаще просматривается тенденция на сокращение часов, отведенных на изучение высшей математики. Поэтому, с каждым днем все более актуальным становится системный подход к изучению дисциплин в вузе, в основу которого входят межпредметные связи. Межпредметные связи в вузовском обучении являются выражением интеграционных процессов происходящих в науке и в жизни общества. Эти связи определенным образом стимулируют студентов на дальнейшую учебную деятельность, вырабатывая интерес и тягу к познанию. Междисциплинарный подход играет очень важную роль в повышении качества практической и научно – технической подготовки студента. Он развивает логическое мышление, гибкость ума, умение переносить и обобщать знания из разных направлений подготовки. Междисциплинарный подход способствует:

– развитию логического мышления, коммуникации и взаимодействия на широком математическом материале (от геометрии до программирования);

– поиску решений новых задач, формированию внутренних представлений и моделей для математических объектов, преодолению интеллектуальных препятствий;

– формированию представлений о математике как части общечеловеческой культуры, о значимости математики в развитии цивилизации и современного общества;

– овладению математическими знаниями и умениями, необходимыми для изучения смежных дисциплин, применения в повседневной жизни;

– созданию фундамента для математического развития, формированию механизмов мышления, характерных для математической деятельности;

– повышению уровня математической культуры, эффективности в использовании математических методов и инструментов в широком спектре профессиональной деятельности.

Целью данного исследования является установление межпредметных связей математики с другими дисциплинами технического вуза, и их использование для повышения мотивации у студентов к изучению математики.

Объект исследования: процесс изучения математики в вузе.

Предмет исследования: межпредметные связи математики с другими дисциплинами технического вуза.

Основные задачи исследования:

1. Изучить и проанализировать состояние проблемы межпредметных связей в техническом вузе.

2. Отобрать наиболее оптимальные методы и приемы организации учебной деятельности с использованием задач интеграционного характера.

3. Выявить начальный уровень учебной мотивации.

4. Проверить эффективность предложенных идей в реальной практике.

5. Провести анализ, обобщение результатов, полученных в ходе реализации идей.

Рис.1. Основные взаимодействия математики с другими дисциплинами

На основании проведенного исследования были установлены многие межпредметные связи математики с другими изучаемыми дисциплинами (согласно учебного плана направления подготовки бакалавриата 23.03.03 - Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов). Некоторые из них представлены в таблице.

Читайте также: