Педагогика

УДК 371.31:530.145

Харченко Е.И., Чаленко А.В., Собко Т., Ясакова О.

Восточноукраинский национальный университет имени Влодимира Даля

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ГРАМОТНОСТЬ КАК ОСНОВА ОБЩЕНАУЧНЫХ КОМПЕТЕНЦИЙ НА ПРИМЕРЕ СПЕЦИАЛЬНОСТИ «ПРИКЛАДНАЯ ФИЗИКА»

Аннотация. Особое место в формировании общенаучных, общепрофессиональных и специальных компетенций занимают такие ключевые компетенции, как математическая грамотность и базовые компетенции в науке и технологии, входящие в список ключевых   компетенций, включенных в европейские различные установки.

Ключевые слова: ключевые компетенции, компетентностная модель подготовки специалиста, математическая грамотность.

I. Введение. Современная эпоха характеризуется все возрастающей ролью знаний как определяющего фактора экономического роста общества, его бурного развития, формирования интеллектуального и профессионального потенциала общества. Происходит коренная перестройка экономики, изменяются производственные отношения, глобально изменяется структура производства, в частности, в сторону информации, информационных технологий. Поэтому выдвигаются новые требования к способностям и умениям, качеству и возможностям, необходимым современному специалисту в условиях новой экономики – экономики знаний, это, в частности – гибкость и предприимчивость, мобильность и ответственность, способность к творчеству и генерации новых идей, способность видеть и решать проблемы автономно и в группе, умение работать с информацией – самостоятельно находить, анализировать и использовать, владеть современными информационными технологиями и т.д.

Особое место в развитии этих качеств и способностей занимает компетентностный подход, являющийся новой образовательной парадигмой конца ХХ – начала ХХI века, и признанный базовой идеей реформирования образования как в странах Евросоюза, так и в Украине.

С позиции компетентностного подхода уровень образованности специалиста определяется не набором знаний, умений и навыков («ЗНУ» парадигма результатов образования), а его способностью решать различные проблемы на основе имеющихся знаний.

Для обучения и подготовки специалиста, соответствующего требованиям современной эпохи возникает необходимость в разработке компетентностной модели специалиста и определенного набора компетенций, которыми должен обладать выпускник вуза соответствующей специальности. При этом модель специалиста должна быть гибкой и динамичной, учитывающая объективные факторы  быстро развивающегося научно-технического процесса, воздействия многочисленных экономических, политических, социальных и других условий.

II. Постановка задачи. Анализ последних исследований  и публикаций. Целью данной работы является рассмотрение вопросов формирования специальных общенаучных компетенций при подготовке специалиста по направлению «Прикладная физика». Вопросам анализа сущности компетентностного подхода и проблемам формирования ключевых компетенций посвящено достаточно много научно-теоретических и научно-методических работ. Так в работе [1] рассматривается определение ключевых компетенций и приводится список из 87 ключевых компетенций. При этом Дж.. Равен  определяет компетентность как специфическую способность эффективного выполнения конкретных действий в предметной области, включая узкопредметные знания, особого рода предметные  навыки, способы мышления, понимание ответственности за свои действия [2]. Он выделяет «высшие компетентности», которые предполагают наличие у человека высокого уровня инициативы, способности организовывать людей для выполнения поставленных целей, готовности оценивать и анализировать социальные последствия своих действий [2].

И.Я. Зимняя выделяет три группы компетентностей в зависимости от того, к чему они относятся:

– компетентности, относящиеся к самому себе как личности, как субъекту жизнедеятельности;

– компетентности, относящиеся к взаимодействию человека с другими людьми;

– компетентности, относящиеся к деятельности человека, проявляющейся во всех ее типах и формах.

Выделенные три группы затем анализируются в 10 основных компетенциях.

В рамках проекта «Среднее образование в Европе» предложен примерный список ключевых компетенций, выданы рекомендации по определению пяти групп ключевых компетенций, овладение которыми и выступает основным критерием качества образования [2]:

1.                 Политические и социальные компетенции, связанные со способностью брать на себя ответственность, участвовать в совместном принятии решений, регулировать конфликты ненасильственным путем, участвовать в функционировании и развитии демократических институтов.

2.                 Компетенции, касающиеся жизни в многокультурном обществе. Чтобы препятствовать возникновению расизма и ксенофобии, распространению климата нетерпимости, образование должно "вооружить" молодежь межкультурными компетенциями, такими, как понимание различий, уважение друг друга, способность жить с людьми других культур, языков и религий.

3.                 Компетенции, определяющие владение устным и письменным общением, важным в работе и общественной жизни до такой степени, что тем, кто ими не обладает, грозит изоляция от общества. К этой же группе общения относится владение несколькими языками, принимающее всевозрастающее значение.

4.                 Компетенции, связанные с возникновением общества информации. Владение новыми технологиями, понимание их применения, их силы и слабости, способность критического отношения к распространяемой по каналам СМИ информации, рекламе.

5.                 Компетенции, реализующие способность и желание учиться всю жизнь как основу непрерывной подготовки в профессиональном плане, а также в личной и общественной жизни.

 В работе [5] сделана попытка предложить ключевые компетенции для различных типов профессий. В работе [6] рассматривается соотношение видов компетенций и этапов обучения. В материалах выполнения научно-исследовательской работы «Разработка модели бакалавра по специальности и магистра. Реализация моделей по группам специальностей» предложены компетентностные модели бакалавра и магистра в области техники и технологий [7].

III. Результаты. Нами была предложена следующая модель специалиста по направлению «Прикладная физика», включающая в себе следующие группы компетенций [8, 9]:

1. Личностные:

·                   компетенции гражданственности;

·                   компетенции ценностно-смысловой ориентации;

·                   компетенции здорового образа жизни;

·                   компетенции саморазвития и самосовершенствования.

2. Социальные:

·                        компетенции социального взаимодействия;

·                        коммуникативные компетенции.

3. Экономические и организационно-управленческие:

·                   компетенции в экономической деятельности предприятия;

·                   компетенции  в организационно-правовых основах управленческой деятельности;

·                   готовность к использованию инновационных идей.

4. Общенаучные:

·                   инструментальные: способности к анализу и синтезу; критическое мышление; способности принятия решения и разрешения проблем; способности понимать идеи и соображения; способности выстраивать стратегии обучения; умение структурировать знания; науки управления информацией; компетенции информационных технологий;

·                   системные, представляющие сочетания понимания, отношения и знания системного подхода. Они включают: способность применять знания на практике; исследовательские способности; способности к адаптации к новым ситуациям; способности к генерации новых идей; способности работать автономно.

5. Общепрофессиональные (инвариантные к области деятельности):

·                   умение проводить измерительный эксперимент и оценивать результаты измерений;

·                   знание и способность к использованию основных прикладных программных средств, умение пользоваться глобальными информационными ресурсами.

6. Специальные компетенции или профессионально-функциональные знания и умения, которые обеспечивают привязку к конкретному объекту:

·                   способность разрабатывать и анализировать математические модели физических процессов;

·                   умение разрабатывать программы для расчетов различных характеристик ядерно-физических и плазменных процессов;

·                   умение использовать излучение радиоактивных источников и ускорителей для различных физических и технических задач;

·                   использование низкотемпературной плазмы для решения физических и технических задач.

Дисциплины цикла гуманитарной и социально-экономической подготовки призваны формировать личностные, социальные, экономические и организационно-управленческие компетенции.

Общенаучные и общепрофессиональные компетенции формируются  дисциплинами цикла естественнонаучной подготовки, а также вариативной частью за выбором студента; а именно: высшая математика, общая физика, информатика, вычислительная техника и программирование. При этом естественнонаучные и математические дисциплины призваны формировать следующие компетенции – способности к анализу, и синтезу, общие знания, способность применять знания на практике, исследовательские способности, способности к генерации новых идей.

Специальные компетенции или профессиональные знания и умения, призванные отражать объективную и предметную ориентацию подготовки специалиста, привязку к конкретному объекту, формируются дисциплинами вариативной части, циклом специальной подготовки и  циклом профессиональной и практической подготовки. Это такие дисциплины: физический практикум, радиофизика – основы радиоэлектроники, колебания и волны, физика плазмы, ядерная электроника, квантовая электроника, схемотехника, компьютеризация физического эксперимента, основы физического эксперимента.

Особое место в формировании общенаучных, общепрофессиональных и специальных компетенций занимают такие ключевые компетенции, как математическая грамотность и базовые компетенции в науке и технологии, входящие в список ключевых компетенций, включенных в европейские различные установки.

Согласно определению математическая грамотность – это способность развивать и применять математическое мышление для решения задач в повседневных ситуациях. Математическая грамотность включает разные уровни способностей и желания использовать математические способы мышления (логика и пространственное мышление), и презентации (формулы, модели, конструкты, графы, таблицы).

Компетенции в науке касаются способности и желания использовать основы знаний и методологии, объясняющих мир, для выявления проблемы и выводов, основанных на доказательствах. Компетенции в технологии подразумевают применение этих знаний и методологии для решения воспринимаемых человеческих желаний и потребностей.

Необходимые знания а математике включают основательное знание цифр, мер и структур, базовых операций и базовых математических представлений, понимание математических терминов и понятий, а также представление о вопросах, к которым математика может предложить ответы. Специалист должен владеть умениями применять базовые математические принципы и процессы, следовать и оценивать цепочки аргументов, должен быть способен рассуждать математически, понимать математические доказательства и общаться на языке математики, а также пользоваться математическим аппаратом.

В сфере науки необходимые знания состоят из базовых принципов естественного мира, фундаментальных научных понятий, принципов и методов, понимания влияния науки и технологий на естественный мир.

Из всего этого следует, что математическая подготовка студента специальности «прикладная физика», осуществляется в течение всего периода обучения, должна быть рассчитана на многоуровневость (бакалавр – магистр) и на многопрофильность подготовки. Необходимо обеспечить овладение математическими знаниями и умениями на уровне,  достаточном для решения профессиональных задач, развивать профессионально-прикладное математическое мышление, необходимое для процесса познавательной деятельности с помощью метода математического моделирования физических задач.

Многоуровневая математическая подготовка должна быть направлена на формирование профессионально-прикладной математической компетенции выпускника как одного из составляющих профессиональной компетентности.

Бакалавр направления «Прикладная физика»  должен овладеть основными понятиями и методами математики в таких ее разделах, как математический анализ, аналитическая геометрия, дифференциальные уравнение, теория вероятностей и методы математической физики. Он должен свободно владеть электронной вычислительной техникой, уметь составлять программы на наиболее распространенных языках, владеть численными методами и компьютерной графикой.

На базе сформированных компетенций в области экспериментально- и научно-исследовательской деятельности специалист должен уметь решать целый ряд задач, таких как:

·                   сбор, изучение, анализ и систематизация научно- технической информации по тематике исследования;

·                   разработка программы проведения научных исследований по выбранной тематике;

·                   разработка методики и организация проведения экспериментов, анализ и обобщение их результатов;

·                   разработка физических и математических моделей исследуемых процессов и явлений;

·                   математическое моделирование физических процессов и явлений.

При этом можно выделить некоторые общие компетенции для двух уровней подготовки [7]. Для первого уровня (бакалавр) были выделены следующие общие для различных предметных областей компетенции:

1.                 способность продемонстрировать знание основ и истории дисциплины;

2.                 способность логично и последовательно представить освоенное знание;

3.                 умение продемонстрировать понимание общей структуры дисциплины и связь между дисциплинами;

4.                 способность понимать и использовать методы критического анализа и развития теорий;

5.                 способность правильно использовать методы и техники дисциплины;

6.                 способность понимать результаты экспериментальных и наблюдательных способов проверки научных теорий.

Выпускники второго уровня (магистры) должны:

1.                 владеть предметной областью на продвинутом уровне,  то есть владеть новейшими методами и техниками (исследования), знать новейшие теории и их интерпретации;

2.                 владеть методами независимого исследования и уметь объяснять его результаты на продвинутом уровне;

3.                 быть способным внести оригинальный вклад в дисциплину в соответствии с канонами данной предметной области, например, в рамках квалификационной работы;

4.                 продемонстрировать оригинальность и творческий подход;

5.                 овладеть компетенциями на профессиональном уровне.

IV. Выводы.  Структура образовательной программы подготовки специалиста по специальности «Прикладная физика» может строиться на основе предположенной компетентностной модели. На базе этой модели должна строиться и модель подготовки специалиста, предполагающая формирование соответствующего набора компетенций. Особое место при этом необходимо уделить формированию такой ключевой компетентности, как математическая грамотность, являющаяся основой для приобретения базовых компетенций в науке и технологии, т.е. общенаучных и специальных. При этом следует отметить, что процесс формирования компетенций у студентов предполагает наличие профессиональной компетентности у преподавателей, ведущих занятия, а именно: научная компетентность по преподаваемой дисциплине, психолого-педагогическая компетентность, культурная и социальная компетентности. Все это позволит получить специалиста, умеющего творчески мыслить, самостоятельно приобретать знания, владеть методологией и способами учебно-познавательной деятельности, умения генерировать их идеи и реализовывать их на практике, быть конкурентоспособным.

Литература:

1.                 Равен Дж. Педагогическое тестирование: проблемы, заблуждения, перспективы. Пер. с англ.–М.: Кошто-центр, 1999.

2.                 Равен Дж. Компетентность в современном обществе: выявление, развитие и реализация. Пер. с англ.–М., 2002.

3.                 Зимняя М.А. Ключевые компетенции – новая парадигма результата образования // Высшее образование сегодня, №5, 2003.

4.                 Шишов С.Е., Кальней В.А. Мониторинг качества образования в школе.–М.: Педагогическое общество России, 1999. – 320 с.

5.                 Харченко Е.И., Савенко О.П. определение ключевых компетентностей при разработке проектов профессионального самоопределения молодежи. // Управління проектами та розвиток виробництва. Збірник наукових праць. - №3 (8)– 2003. – С.41-46.

6.                 С. Уиддет, С. Холлифорд. Руководство по компетенциям. Пер. с англ.–М.: HIPPO, 2003. –224 с.

7.                 Шадриков В.Д., Пузанков Д.В., Федоров И.Б. Двухступенчатая система подготовки специалистов в области техники и технологии. / Методические материала. Санкт-Петербург, 2004.

8.                 Харченко Е.И., Чаленко А.В. Проблемы формирования компетентностной модели специалиста по специальности «Прикладная физика». Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету. – 2008. – 5(52), частина 1. – С. 101-103.

9.                 Харченко Е.И., Чаленко А.В., Лыштван Е.В., Плужник И.О. Формирование специальных компетенций при подготовке специалиста по специальности «Прикладная физика» // Materialy V mezinarodni vedeckopraktika konferece «Efektivni nastroje modernich ved - 2009» («Наука и технологии: шаг в будущее - 2009») – Dil 10. Pedagogika. Hudba a zivot: Praha. 25 dubna - 05 kvetna 2009 roku. Publishing House «Education and Science» s.r.jstr. 30-34.

10.            Хуторской А.В. практикум по дидактике и современным методикам обучения // СПб.: Питер, 2004. – 541 с.: ил. – Серия «Учебное пособие».