Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Содержание и структура специальной математической подготовки инженеров и магистров в технологическом университете. Монография
.pdf
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Казанский государственный технологический
университет
Н.Н. Газизова, Л.Н. Журбенко
СОДЕРЖАНИЕ И СТРУКТУРА СПЕЦИАЛЬНОЙ
МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ
ИНЖЕНЕРОВ И МАГИСТРОВ
В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ УНИВЕРСИТЕТЕ
Монография
Казань
КГТУ
2008
УДК 51+3
ББК 74.58
Содержание и структура специальной математической
подготовки инженеров и магистров в технологическом
университете: монография / Н.Н. Газизова, Л.Н. Журбенко. –
Казань: Изд-во Казан. гос. технол. ун-та, 2008. – 200 с.
ISBN 978-5-7882-0622-6
Посвящена вопросам разработки и внедрения в учебный
процесс содержания, структуры и методики организации дидактического процесса специальной математической подготовки
инженеров и магистров на старших курсах обучения в технологическом университете, целью которой является достижение
сформированности математической составляющей профессиональной компетентности инженеров и магистров.
Предназначена для преподавателей и магистров вузов.
Подготовлена на кафедре высшей математики КГТУ.
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Казанского государственного технологического университета.
Рецензенты: д-р.физ.-мат.наук, проф.,
каф. ВМ КГАСУ Б.А. Кац
д-р пед.наук, зам. директора
по научной работе
ИПППО РАО Н.А. Читалин
ISBN 978-5-7882-0622-6
© Газизова Н.Н., 2008
© Журбенко Л.Н., 2008
© Казанский государственный
технологический университет, 2008
Предисловие
Реформирование высшего образования в России предусматривает многоуровневый характер процесса обучения. Проекты
стандартов третьего поколения предполагают для большинства
направлений подготовку бакалавр–магистр. В условиях федерального образовательного эксперимента в плане подготовки высококвалифицированных специалистов, отвечающих современным требованиям, одной из центральных проблем является реализация идеи непрерывного образования.
Современное развитие техники, появление новых технологий предъявляют новые требования к выпускникам технологического университета. Современный специалист должен быть творческой личностью, умеющей в сложных ситуациях принимать
правильные, часто нестандартные решения, быть готовым к непрерывному самообразованию, обладать способностью творческого саморазвития. Качество подготовки магистра определяется
тем, в какой мере он подготовлен к деятельности, требующей углубленной фундаментальной и профессиональной подготовки,
в том числе к научно-исследовательской работе. Магистр должен
знать: новейшие достижения, методологию научного творчества,
современные информационные технологии, методы получения,
обработки и хранения информации, математические методы теоретического и экспериментального исследования и т.д. Современная наука характеризуется широким использованием математики, применением математического моделирования. Изучение
математики способствует развитию математического мышления,
логики. Математическая подготовка инженеров и магистров является основой их профессиональной подготовки.
Требования, предъявляемые к объему изучаемого материала
и времени, отводимому для его усвоения, противоречивы: объем
материала растет, а количество часов, отводимое на усвоение это-
3
го материала, не только не увеличивается, но чаще даже уменьшается, поэтому появляется проблема разработки эффективных
технологий обучения, учитывающих условия и ограничения реального процесса обучения в современном технологическом вузе.
Оптимизация учебного процесса и реализация профессиональной направленности математической подготовки в условиях
дефицита времени может быть достигнута за счет реализации
многопрофильной математической подготовки на старших курсах, содержание которой оптимально делится на инвариантную
(дополнительные главы математики, предусмотренные стандартом) и варьируемую, определяемую специальностью (для каждой
специальности вводятся дополнительные специальные курсы),
и проектирования дидактического процесса, устойчиво гарантирующего высокое качество математических знаний.
Недостатки в системе непрерывной математической подготовки на старших курсах создали предпосылки к разработке дидактической модели математической подготовки инженеров
и магистров на старших курсах в технологическом университете
при многоуровневом образовании. Такую подготовку будем называть специальной математической подготовкой. Необходимо
преодолеть противоречия между дефицитом аудиторного времени, возрастающим потоком информации и получением качественных и глубоких знаний, трудностью в понимании содержания
специальных глав и необходимостью обеспечить их усвоение для
удовлетворения интересов направлений и специальностей, фундаментализацией образования и профессиональными интересами
специальностей.
Для решения данных проблем были разработаны и внедрены в учебный процесс содержание, структура и методика организации дидактического процесса специальной математической
подготовки инженеров и магистров на старших курсах обучения
в технологическом университете, рассмотренные в данной монографии.
4
ГЛАВА I.
ПРЕДПОСЫЛКИ И ПОДХОДЫ К МОДЕЛИРОВАНИЮ
СПЕЦИАЛЬНОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ
ПРИ МНОГОУРОВНЕВОЙ СИСТЕМЕ ОБУЧЕНИЯ
1.1. Характеристика математического образования
в аспекте профессиональной подготовки
Современная научно-техническая революция существенно
изменила материально-технические условия производства и жизни, но не менее важным следствием научно-технического прогресса стало коренное изменение структуры, содержания и характера запаса знаний, навыков, опыта рабочей силы. В условиях усложнения производства и расширения потока научно-технической информации, которая должна осваиваться в процессах массового производства продукции, произошел перелом в значении
образования для развития производства. Пока промышленность
удовлетворяла свои потребности в рабочей силе за счет неквалифицированных рабочих, система образования была довольно слабо связана с производством. В XIX веке, например, подготовка
немногочисленных инженеров, техников, квалифицированных
рабочих по большей части не была общественно организована.
Подготовка рабочей силы шла в самом процессе производства,
а наука чаще всего была делом отдельных ученых и оказывала
еще сравнительно слабое воздействие на развитие общественного
производства. Образование по содержанию носило, в основном,
общекультурный характер. Но положение в корне изменилось,
когда дальнейшее развитие производства оказалось невозможным без массового использования высококвалифицированной
рабочей силы, то есть образование работников стало таким же
необходимым условием хода производства, как и наличие самих
орудий труда [23, 68].
5
Обратимся к сравнению отечественного инженерного образования с образованием зарубежной высшей школы.
Сегодня уровень и качество образования оказывают непосредственное воздействие на экономическое развитие любой
страны. «Инженерное образование в России, имеющее более чем
полуторовековую историю, всегда обеспечивало высокий уровень подготовки специалистов по многим направлениям инженерной деятельности. Выдающиеся достижения отечественной
науки и техники в области космонавтики, авиа- и судостроения,
атомной энергетики убедительно свидетельствуют о том, что там,
где общество давало заказ на специалистов мирового класса,
высшая школа всегда блестяще решала поставленную перед ней
задачу» – отметил председатель комитета по высшей школе
Миннауки России В.Г. Кинелев при открытии в 1993 году конференции «Инженерное образование как ключевой фактор социально-экономического развития» [60].
Владение прикладными математическими знаниями и методами математического моделирования, прогнозирования, проектирования, а также методами исследований, способность творческого подхода к решению профессиональных задач, умение ориентироваться в нестандартных условиях и ситуациях, умение анализировать проблемы, ситуации, задачи, а также разрабатывать
план действий – показатель высокого технического потенциала
специалиста. Необходимо отметить, что математическое моделирование превращается в один из самых актуальных аспектов развития современной науки [46, 50, 62, 71]. Квалификация современного специалиста в значительной степени определяется его
математической подготовкой.
В двадцатых годах XX века в связи с глобальными политическими изменениями в России возникла необходимость в большом количестве специалистов, что и определило дальнейшее развитие высшего технического образования. Направленность
на массовый выпуск специалистов, невысокий уровень интегра-
6
ции науки, образования в промышленность привели к возникновению или преобразованию существующих высших технических
учебных заведений в институты, готовящих специалистов узкого
профиля. Количественные показатели считались главными критериями. В 1923 году в стране было уже 248 вузов, в которых
обучалось 216,7 тыс. человек, что вдвое больше чем до революции. В начале 60-х годов подчеркивалось, что в настоящее время
в вузах СССР обучается студентов более чем в два раза больше,
чем в высших учебных заведениях всех капиталистических стран
Европы вместе взятых, а по подготовке инженерных кадров
СССР опередило все капиталистические страны мира, включая
США. Наука и система образования СССР развивались, в значительной мере решая проблемы военно-промышленного комплекса. Институты и университеты готовили сотни тысяч студентов
для работы в научных центрах, выполняющих оборонные заказы
в областях ядерной энергетики, авиации, химии, космонавтики,
биотехнологии, медицины, приборостроения и для других отраслей. Наука и промышленность достигли высокого научнотехнического уровня.
Важным последствием научно-технической революции является увеличение выпуска инженеров, роль которых неуклонно
возрастает. Е.А. Шаповалов справедливо отмечал: «Социальное
значение инженерной деятельности особенно возрастает в условиях научно-технической революции, так как именно в сфере
инженерной деятельности практически реализуются и внедряются в производство достижения науки» [136].
Программа по курсу высшей математики 1983 г. для инженерно-технических специальностей определяет цель математической подготовки как овладение необходимым математическим
аппаратом для анализа, моделирования и решения прикладных
инженерных задач. При этом подчеркивается прикладная направленность математической подготовки инженера. Включаются
разделы: линейная алгебра, аналитическая геометрия, математи-
7
ческий анализ, дифференциальные уравнения, элементы теории
функции комплексного переменного. На изучение данной программы отводится 510 аудиторных часов (для сравнения – 280
часов в настоящее время).
В конце восьмидесятых годов XX века в России возникла
необходимость основательного реформирования высшей технической школы. Включение России в международное экономическое и образовательное пространство привело к необходимости
корректировки процесса подготовки специалистов в высшей
школе с учетом мировых образовательных стандартов. Преобразования, произошедшие в социально-экономическом и государственно-политическом устройстве нашей страны, недостаточное
финансирование со стороны государства образовательных учреждений негативно отразились на науке и образовании. Низкая
оплата труда специалистов на производстве заставляет людей искать работу с зарплатой, позволяющей хотя бы достойно существовать, и, как следствие, тысячи специалистов работают не по
специальности. Материальное благополучие становится главной
ценностью в глазах нового поколения. Повышенный интерес
проявляется к получению диплома юриста, экономиста, программиста [17].
Программы по курсу высшей математики 1988 г. предусматривают только 324 аудиторных часа с сохранением всех разделов программы 1983 г., однако особо выделяются такие курсы
как вычислительная техника и программирование, математические модели и методы расчета на ЭВМ. Преподавание курса
высшей математики предполагается на протяжении первых трех
или четырех семестров обучения студентов.
Кризисные явления мирового высшего образования также
не обошли российскую высшую школу. В области технических
наук увеличивается разрыв между образованием и профессией,
связанный с быстрым ростом объема знаний. Кризис инженерного образования связан с несоответствием содержания подготовки
8
и потребностей производства и общества, диверсификацией, снижением уровня общеобразовательной, фундаментальной подготовки [72, 98, 100, 121]. Сравнительная характеристика систем
высшего технического образования России, США, Франции,
ФРГ, Японии и др. стран подробно рассмотрена в работах [21, 73,
80] .
Обучение в американских вузах ведется по трем основным
уровням: бакалавриату, магистратуре и докторантуре.
Обучение на первой ступени, завершаемое присвоением
степени бакалавра (Bachelor of Arts, BA, Bachelor of Science, BSc),
рассчитано на 4 года и ведется, как правило, без ориентации
на какое-либо профессиональное занятие. Обычно присваивается
степень бакалавра искусств или бакалавра наук. Хотя возможно
и получение степени бакалавра с профессиональной направленностью.
Обучение на степень бакалавра ведется по трем группам
курсов: базовые курсы, дающие общее образование в различных
предметных областях, основные курсы и курсы по выбору.
В течение первых двух лет обучения студенты изучают, в основном, базовые курсы: иностранные языки, гуманитарные дисциплины, математику, естественные науки и др. В течение двух
последних лет студенты осваивают основные курсы, а также ряд
курсов по выбору, которые дополняют или углубляют их знания
по основным курсам, в том числе предусмотрен и курс по математике. За четыре года обучения студент должен освоить около
30 дисциплин и набрать заданное количество «кредитов», а иногда – иметь средний балл по изученным предметам (GPA) не ниже определенного значения.
Важной особенностью является то, что, поступая в университет, студент зачисляется не на факультет или кафедру, а на
программу бакалавра. Выбор своей специальности он сможет
сделать только после первого года обучения, когда наберет около
9
30% полагающихся для диплома «кредитов», но торопить сту-
дента с выбором не будут.
Обучение на второй ступени высшего образования (Graduate
Level), завершаемое присвоением степени магистра, рассчитано
в среднем на два года для лиц, имеющих степень бакалавра,
и ведется по программам, ориентированным на специализированную практическую деятельность в различных областях.
Магистерская программа является еще более индивидуальной, чем программа бакалавра. Около половины времени здесь
также оставляется на курсы по выбору, но уже в рамках данной
специальности. За время обучения студент должен изучить определенное количество дисциплин, сдать экзамены, написать диссертацию и в результате набрать определенное количество «кредитов».
Характерной особенностью американской системы высшего
образования является постепенный переход от дидактической
системы учебно-воспитательного процесса, когда преподаватель
традиционно выступает в роли главного и едва ли не единственного источника знаний, к индивидуализированному обучению
студента, когда основной упор делается на привитие навыков
самостоятельной работы, самообучения, причем обязательно
с учетом индивидуальных природных способностей. Для этого
широко используются индивидуальные учебные планы, программы для одаренных студентов, изучение предметов по выбору, возможность учебы одновременно на двух факультетах или
в двух вузах, возможность быстрой смены профиля обучения,
факультета, вуза, щедрая приоритетная государственная поддержка одаренных студентов, а не посредственных. В итоге
в процессе обучения реализуется ставшая уже аксиомой формула:
«Способный человек делает свою работу лучше других, талантливый попадает в цель, когда другие сделать этого не могут,
а гениальный попадает в цель, когда другие этой цели даже
не видят» [82].
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]