Программа развития российской промышленности в числе первоочередных задач предусматривает «решение вопросов кадрового обеспечения предприятий» [1]. России требуется грамотный инженер, способный соединять фундаментальные знания с реальной практикой за достаточно короткий период времени. Для этой цели необходимо интеллектуальное оснащение современного производства на основе ИКТ-технологий. Оно базируется на приобретаемом в процессе обучения в техническом вузе «пакете» ключевых компетенций инженера, формирующих системное и алгоритмическое мышление. Наиболее востребованными на рынке труда на сегодняшний день являются выпускники технических вузов по направлению подготовки 09.03.01 – «Информатика и вычислительная техника». Среди компетенций, входящих в стандарт ФГОС ВО, ключевой является информационно-коммуникативная компетенция. Ее реализация дает выпускнику возможность осваивать программное обеспечение компъютерных вычислительных систем и сетей, автоматизированных систем обработки информации и управления с применением информационно-коммуникативных технологий. [3]. Одной из первых дисциплин, играющих доминирующую роль в процессе формирования информационно-коммуникативной компетенции, является высшая математика.
Обучение высшей математике в техническом вузе определяется целью приобретения студентами определенного объема фундаментальных знаний, формирования математических умений обработки формализованной и неформализованной информации, построения математических моделей процессов и явлений, развития математической интуиции и воспитания математической культуры. Все это закладывает основу для формирования интеллектуальной элиты – конкурентоспособного специалиста, способного к модернизации и развитию промышленного производства в России.
Специфика математических дисциплин в техническом вузе, в частности, заключается в том, что они выступают интегратором фундаментальных знаний будущего инженера и универсальных средств для освоения предметной области. Новые образовательные стандарты ФГОС ВО самостоятельной работе студентов отводят до 80 % всего учебного времени. Поэтому важнейшим условием успешного изучения математических дисциплин является наличие и применение современных обучающих контекстно-интерактивных технологий и соответствующего образовательного контента. Все отмеченное указывает на необходимость специальной организации преподавателями самостоятельной работы студентов младших курсов. Ее проведение ведется на кафедре «Высшая математика» с использованием контрольно-обучающей программы «МЕНТОР».
Следует отметить, что работа студентов с «МЕНТОРОМ» начинается практически с первых занятий. Чтение академических лекций по высшей математике дает лишь ориентировочную основу для самостоятельного изучения материала. На этом этапе идентифицируется поле проблем, возникающих у студентов младших курсов. Как правило, такими проблемами в техническом вузе являются:
- Недостаточная школьная математическая подготовка;
- Психологический дискомфорт, связанный с разрушением привычных стереотипов обучения;
- Отсутствие постоянного контроля со стороны преподавателя;
- Низкий уровень критичности мышления и саморефлексии;
- Разнородность учебных групп (различная мотивация, степень самостоятельности, адаптационные возможности).
Для психолого-педагогической пропедевтики и разрешения указанных противоречий преподаватель может прибегнуть к созданию системы учебных ситуаций. Основными ситуациями на данном этапе могут быть:
- ситуация-иллюстрация (демонстрирует основные закономерности, механизмы, следствия);
- ситуация-проблема (описание реальной проблемной ситуации, решение которой необходимо найти индивидуально или коллективно, либо сделать вывод о ее отсутствии);
- ситуация-оценка (описание положения, выход из которого уже найден, критический анализ принятого решения);
- ситуация-упражнение (побуждение к обращению к источникам информации, учебной литературе, справочникам) [2].
Особое место в первом семестре занимают ситуации-упражнения. Их успешная реализация обусловлена обращением к возможностям программы «МЕНТОР».
Отметим логику и структуру организации работы преподавателя.
Начальный этап организации – тестирование [4], заключается в разработке методики и проведении тестирования. Он предполагает большую методическую работу преподавателя, заключающуюся, главным образом, в формировании банка тестовых заданий, в распределении их по типам и уровню сложности, а также в создании программного варианта теста.
С помощью программы «МЕНТОР» преподаватель может [5]:
- назначать диапазон значений параметров каждой задачи;
- выбирать задачи и темы, включаемые в контрольную, проверочную, самостоятельную, семестровую и другие виды работ;
- определять их количество и порядок следования;
- менять расположение задач в задании;
- назначать способ предъявления заданий студентам (на экране компьютера или в виде вариантов, распечатанных на бумаге).
Программа «МЕНТОР» позволяет создавать задания в виде тестов для использования в сети «Интернет» как для работы в компьютерном классе, так и на любом ПК, имеющем выход в сеть.
Основная функция этого этапа – оценочно-прогностическая. Она позволяет преподавателю и студенту увидеть свои возможности и ограничения в самостоятельном выборе и овладении образовательным контентом.
Программа «МЕНТОР», назначая конкретные допустимые значения параметрам выбранной задачи, обеспечивает получение требуемого количества задач выбранного типа и предъявляет их студентам в виде, не содержащем параметров. Если задание состоит из нескольких типов задач, то, получая задание в непараметризованной форме, студент вынужден самостоятельно определить типы задач и выбрать методы их решения.
На втором этапе происходит индивидуализация работы со студентом. Разработанные базы задач содержат как совсем простые (базовые) задачи, так и задачи средней и повышенной трудности и, таким образом, позволяют персонифицировать и интенсифицировать работу студентов с ними, с учетом уровня подготовки. Кроме того, мотивированность к самостоятельной работе студентов постоянно повышается, поскольку система позволяет наглядно увидеть свой результат, сравнить его с предыдущим и средним по группе, а также проанализировать ошибки. При необходимости обучающийся может пройти тест еще раз, решая вновь сгенерированные задачи. Порядок предъявления системой задач при этом изменяется. То есть выполняется основной принцип дидактики высшей школы – принцип итерационно-динамического подхода. Третий этап – творческий. На этом этапе происходит развертывание творческого потенциала студента. Это происходит в форме предложения преподавателю включить в образовательный контент интересные студенту задачи. Они могут быть новыми как по форме, так и по содержанию. Преподаватели кафедры выступают в роли тьюторов, активно привлекая к процессу подбора, генерации вариантов и администрирования наиболее активных студентов младших курсов. Следует отметить, что работа по администрированию системы пролонгируется и является основой для прохождения студентами практики. Она также предоставляет материалы для написания бакалаврских работ и магистерских диссертаций. По результатам работы с «МЕНТОРОМ» студенты получают больше преференций при поступлении в аспирантуру. Таким образом, реализуется еще один принцип дидактики – «обучение в действии».
Одним из методов, сопровождающих контекстно-интерактивную технологию формирования компетенции, является метод портфолио.
Портфолио (рисунок) представляет собой презентацию результатов учебно-познавательной деятельности студентов, использующуюся для демонстрации, анализа и оценки образовательных результатов, развития рефлексии, критичности мышления и самооценки результатов.
Фрагмент порфолио группы в системе «МЕНТОР»
Задачи по разделам высшей математики успешно включены в систему «МЕНТОР» с сохранением всех функций системы (генерация задач, составление вариантов работ, проверка ответов, печать вариантов и ответов к ним на бумажном носителе, генерация тестовых заданий, мониторинг процесса тестирования).
Укажем на ряд сложностей, которые могут встретиться у разработчиков, обеспечивающих ввод заданий и ответов системы:
- очень громоздкая форма ответа, не приведенная к стандартному виду форма правильного или неправильного ответа;
- учтены не все ограничения на параметры;
- наиболее трудоемкой частью является тестирование всех введенных заданий и ответов.
А также отметим сложности администрирования в процессе использования системы:
- повторное тестирование;
- внесение корректив;
- проблема защиты информации;
- большой объем рутинной работы при назначении логинов и паролей, их корректировка;
- тестирование и ведение мониторинга проведения в режиме удаленного доступа;
- смена разработчика влечет за собой временной лаг «запаздывания».
В результате применения контрольно-обучающей системы «МЕНТОР» в течение 12 лет и обучения свыше 3000 студентов, мы отметили ряд преимуществ по сравнению с традиционными формами контроля [6, 7]:
- освобождение преподавателя от рутинной работы по подготовке тестовых заданий различного типа и содержания;
- оперативное обновление тестовых заданий;
- «бумажные» тесты, созданные с помощью «МЕНТОР'a» психологически готовят студентов к ИКТ-технологиям, что более эффективно с точки зрения использования информационных ресурсов и снижения временных затрат;
- быстрое получение результатов контроля и освобождение преподавателя от трудоемкой работы по обработке результатов тестирования;
- объективность в оценке;
- конфиденциальность при анонимном тестировании.
Мы проанализировали опыт применения профессорско-преподавательским составом кафедры системы «МЕНТОР» и можем констатировать, что в процессе интеграции «вербального» и «контекстно-интерактивного» обучения высшей математике у студентов младших курсов:
- Знания приобретают качества системности, в сознании студентов формируется целостная картина окружающего мира;
- Умения становятся обобщенными, повышается уровень их вариативности и произвольности;
- Происходит перенос академических знаний в ситуации квазипрофессиональной деятельности;
- Усиливается акцент на интеграцию естественных и политехнических знаний, что способствует осознанному отбору формируемых ключевых компетенций;
- Оптимизируется педагогическая деятельность преподавателя, интенсифицируется учебно-исследовательская деятельность студентов за счет итерационно-динамического построения учебных задач;
- У студентов повышается комфортность в самостоятельном овладении обучающим контентом;
- Снижаются перегрузки и улучшается эмоционально-волевой фон студентов.
- Индивидуализируется обучение за счет самостоятельного выбора студентом маршрута достижения учебной цели
- Усиливается ответственность и мотивированность студентов на получение нового знания, осознанный выбор цели.
Кроме того, рейтинговая система обучения, принятая в ВолгГТУ, с помощью системы «МЕНТОР» позволяет ранжировать достижения студентов и предъявлять результаты семестрового обучения в открытом доступе.
Таким образом, применение контекстно-интерактивной технологии обучения будущего инженера доказало свою успешность не только при формировании информационно-коммуникативной компетенции. Разумное и поэтапное сочетание академического и интерактивного обучения оказывает положительное воздействие на формирование востребованного специалиста, дает возможность для самореализации его как индивидуальной личности.