Научное направление, связанное с проблемой формирования компетенций, развивается в работах В.И. Байденко, А.Г. Бермуса, Э.Ф. Зеера, И.А. Зимней, Г.К. Селевко, Г.С. Трофимовой, А.В. Хуторского и др.
В системе образования компетентностный подход опирается на такие понятия, как «компетенция» и «компетентность». Анализ психолого-педагогической литературы показывает, что в настоящее время не сложилось их однозначного определения.
По мнению В.И. Байденко, под компетенцией понимается динамичная совокупность знаний, умений, навыков, способностей, ценностей, необходимая для эффективной профессиональной и социальной деятельности и личностного развития выпускников, и которую они обязаны освоить и продемонстрировать после завершения части или всей образовательной программы [1].
В ФГОС нового поколения под компетенцией подразумевается «способность применять знания, умения, личностные качества и практический опыт для успешной деятельности в определенной области». Критерием готовности выпускника к будущей профессиональной деятельности является сформированность определенной системы умений и навыков, связанных с квалифицированным решением соответствующих практических задач в соответствии с направлением и уровнем подготовки. Это предъявляет высокие требования к содержанию подготовки бакалавров по направлению «Прикладная математика и информатика».
Дисциплина «Теория вероятностей и математическая статистика» входит в базовую часть профессионального цикла (Б.3) ООП бакалавриата по данному направлению подготовки [5]. Ее изучение способствует формированию так называемого вероятностного мышления, которое позволяет применять приемы строгого логического мышления в ситуациях неопределенности, конкретности понятий и четкости терминологии. Представление о связи случайного и необходимого, о статистических и динамических закономерностях является обязательным элементом общего образования человека в современном обществе. Развитие науки неразрывно связано с процессами, происходящими в обществе, в котором все более обозначается необходимость давать надлежащую вероятностную интерпретацию самым разным явлениям и процессам.
Современный этап общественного развития, характеризующийся глобальной информатизацией, непрерывной сменой технологий, преобладанием общетеоретических знаний над специальными и практическими, изменением структуры и содержания информационного ресурса, значительно повышает требования к информационной подготовке бакалавра. При этом средства информационно-коммуникационных технологий (ИКТ) все чаще рассматриваются не только как высокоэффективный педагогический инструмент, но и как средство оперативного доступа преподавателей и студентов к научной и учебно-методической информации.
Способность ориентироваться в расширяющемся потоке информации, умение и навыки, связанные с поиском и обработкой необходимых сведений, проектирование и построение информационных моделей становятся в современных условиях особенно актуальными. Информационная компетенция при этом является одной из ключевых компетенций, без овладения которой в современных условиях информационного общества невозможна подготовка квалифицированного выпускника, конкурентоспособного на рынке труда.
Вопросы формирования информационной компетенции студента в образовательном процессе вуза рассматривают в своих исследованиях В.А. Адольф, Е.В. Данильчук, Э.Ф. Зеер, И.А. Зимняя, В.А. Извозчиков, С.Д. Каракозов, Н.В. Кисель, К.К. Колин, С.В. Тришина, Е.К. Хеннер, А.В. Хуторской и др.
По мнению С.В. Тришиной, «информационная компетентность - это «интегративное качество личности, являющееся результатом отражения процессов отбора, усвоения, переработки, трансформации и генерирования информации в особый тип предметно-специфических знаний, позволяющее вырабатывать, принимать, прогнозировать и реализовывать оптимальные решения в различных сферах деятельности» [4].
А.В. Хуторской использует понятие «информационные компетенции», понимая их как навыки деятельности по отношению к информации в учебных предметах, образовательных областях, а также в окружающем мире [6].
Анализ использования нами информационных технологий при обучении теории вероятностей и математической статистике студентов вуза показал, что применение ИКТ расширяет возможности обработки экспериментальных данных, позволяет организовать новые виды учебной деятельности, сделать обучение развивающим и опережающим, так как в нем формируются не только фундаментальные знания, научное мировоззрение, но и совершенствуются умения использования компьютера.
Среди общекультурных и профессиональных компетенций, которые в процессе изучения дисциплины напрямую связаны с формированием информационной компетентности, можно назвать следующие:
- способность использовать в научной и познавательной деятельности, а также в социальной сфере профессиональные навыки работы с информационными и компьютерными технологиями (ОК-14);
- способность работы с информацией из различных источников, включая сетевые ресурсы сети Интернет, для решения профессиональных и социальных задач (ОК-15);
- способность демонстрации общенаучных базовых знаний естественных наук, математики и информатики, понимание основных фактов, концепций, принципов теорий, связанных с прикладной математикой и информатикой (ПК-1);
- способность приобретать новые научные и профессиональные знания, используя современные образовательные и информационные технологии (ПК-2);
- способность осуществлять целенаправленный поиск информации о новейших и технологических достижениях в сети Интернет и из других источников (ПК-6);
- способность собирать, обрабатывать и интерпретировать данные современных научных исследований, необходимые для формирования выводов по соответствующим научным, профессиональным социальным и этическим проблемам (ПК-7).
При этом отбор содержания курса должен быть основан на следующих принципах: сочетание фундаментальности и профессиональной ориентированности; задачного подхода; деятельностного подхода; методологической ориентированности; междисциплинарности и личностной ориентированности.
Бакалавр прикладной математики и информатики должен быть обучен работе со специальными инструментальными программными средствами, предназначенными для проведения математических расчётов типа решения систем уравнений, интегрирования, статистической обработки информации и т.п.
Простейшей областью применения ПК в процессе изучения дисциплины является выполнение численных расчетов при решении задач, при обработке статистических данных, их интерполяции и экстраполяции, аппроксимации полиномами с применением метода наименьших квадратов, а также реализации метода статистических испытаний (метода Монте-Карло) и т.д. Компьютер может быть использован для хранения, представления и обработки статистических данных; при построении графов, диаграмм, гистограмм, графиков функции распределения и функции плотности; при вычислении значений функции Лапласа и т.д.
Решение задач должно в максимальной степени сопровождаться применением разнообразной встроенной компьютерной графики. При изучении математической статистики компьютер используется для формирования выборок, выяснения статистической природы выборочных распределений, построения доверительных интервалов и т.д. Также в качестве инструментов познания нельзя не признать полезность электронных таблиц, помогающих студентам применять компьютер для исследования комбинаций и соотношений, для проверки выдвинутых гипотез. Студент должен уметь выбирать специализированное программное обеспечение для решения различных задач теории вероятностей и математической статистики
Если решение типовых задач связано с построением графиков или многократными преобразованиями графических объектов, то для проведения исследований различных зависимостей используются графические возможности и средства символьной математики пакетов (Mathcad, Maple, Statistica и др.). В работе [3] представлен лабораторный практикум, предусматривающий применение компонентов ИКТ, основанных на использовании математической системы Mathcad. Развитию навыков решения задач прикладной направленности способствует как применение табличного процессора с его вычислительными и графическими возможностями, так и использование возможностей рассматриваемых математических пакетов. Обучающиеся должны не только получать результат, так как в большинстве случаев процесс решения стандартных задач обеспечивается применением встроенных синтаксических средств пакета, но, что представляется наиболее важным, - провести анализ и интерпретацию результатов.
Следует подчеркнуть значимость для учебного процесса готовых демонстрационных программ как статических, демонстрирующих гистограммы, многоугольники и кривые распределений, корреляционные поля и другие статистические объекты, так и динамических, демонстрирующих влияние различного рода параметров на эти объекты. Числовые данные легче воспринимать в виде таблицы, а общую форму и глобальные описательные характеристики распределения двух (и более) переменных легче исследовать на графике. Более того, график дает качественную информацию о распределении, которую нельзя полностью выразить каким-то одним показателем. С помощью графического изображения возможно изучение закономерностей развития случайного процесса, установление существующих взаимосвязей, более наглядно проявляются сравниваемые характеристики и отчетливо видны основные тенденции развития и взаимосвязи, присущие изучаемому процессу.
Поскольку наше исследование связано с использованием информационных технологий в процессе стохастической подготовки студентов, из широкого спектра средств, следуя В. Майеру, выделим те, которые по своему функциональному наполнению позволяют интенсифицировать процесс обучения теории вероятностей и математической статистике (табл. 1).
Таблица 1 - Компьютерные средства обучения теории вероятностей и математической статистике
|
Компьютерные средства познания |
Педагогические программные средства обучения |
|
|
Одним из основных средств повышения уровня информационной компетентности студента в учебном процессе является использование электронных учебно-методических комплексов (ЭУМК). В поддержку методической системы обучения студентов дисциплине «Теория вероятностей и математическая статистика» нами был разработан ЭУМК, содержащий:
- учебный план дисциплины;
- рабочую программу дисциплины;
- учебное пособие;
- лабораторный практикум дисциплины, использующий математический пакет Mathcad;
- тестовые задания, перечень вопросов к экзамену;
- справочно-информационные материалы (таблицы, формулы, ссылки на сайты и т.п.).
Правильное, целостное применение ИКТ в процессе обучения студентов создает определенное эмоциональное отношение студентов к учебному материалу, стимулирует устойчивый интерес к теории вероятностей и математической статистике, и прежде всего, как к науке, позволяющей с помощью информационных технологий исследовать большие совокупности с изменчивыми признаками, прогнозировать события вероятностного характера, моделировать статистические эксперименты и демонстрировать их на экране.
Таким образом, использование ИКТ при обучении бакалавров теории вероятностей и математической статистике способствует формированию у них знаний, умений и навыков, позволяющих свободно ориентироваться в современном информационном обществе и использовать на практике достижения ИКТ, что, несомненно, ведет к формированию и развитию информационной компетентности, как базовой составляющей профессиональной компетентности выпускника вуза в контексте ФГОС ВПО третьего поколения.
Рецензенты:
Митрохина Светлана Васильевна, доктор педагогических наук, доцент, профессор кафедры педагогики, психологии и дисциплин начального образования Тульского государственного педагогического университета им. Л.Н. Толстого, Министерство образования и науки РФ, г. Тула.
Фролов Иван Валентинович, доктор педагогических наук, доцент, зав. кафедрой физики, теории и методики обучения физике Арзамасского государственного педагогического института им. А.П. Гайдара, Министерство образования и науки РФ, г. Арзамас.