Роль математического образования в формировании общих и профессиональных компетенций будущих специалистов технического профиля

Учреждения среднего профессионального образования, согласно Национальной доктрине образования в Российской Федерации, должны создавать условия для подготовки высокообразованных людей и высококвалифицированных специалистов, обладающих профессиональными компетенциями. Под понятием «профессиональная компетенция» понимается - готовность и способность выпускников на основе знаний и умений целесообразно, методически организованно и самостоятельно решать соответствующие проблемы и задачи, а также оценивать результаты своей деятельности.

Для формирования общих и профессиональных компетенций студенту необходимо владеть рядом учебных дисциплин, имеющие обще-профессиональное значение. Каждая учебная дисциплина способна внести вклад в повышение качества среднего профессионального образования. Очень важная роль в этом принадлежит математике как универсальному междисциплинарному языку для описания и изучения объектов и процессов.

Во все времена математика имела огромное значение в формировании стиля мышления учащегося, что в настоящее время – время внедрения Федеральных государственных образовательных стандартов третьего поколения, не утратило свою значимость. С переходом на стандарты нового поколения, которые разработаны с позиций компетентностного подхода в образовании,вопрос повышения качества обучения математике приобретаетособую актуальность.

Колледж электроники и бизнеса Оренбургского Государственного Университета готовит специалистов технического профиля по следующим специальностям: 230113 «Компьютерные системы и комплексы», 230115 «Программирование в компьютерных системах», 210414 «Техническое обслуживание и ремонт радиоэлектронной техники» и 140409 «Электроснабжение». Процесс формирования общих и профессиональных компетенций студентов  нашего колледжа происходит уже на втором курсе, а их развитие - на третьем и четвёртых курсах обучения.

Выпускники данных специальностей должен обладать общими компетенциями, включающими в себя способность:

– понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес;

– организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество;

– принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность;

– осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития;

– использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности;

– работать в коллективе и в команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями;

– брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных), за результат выполнения заданий;

– самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации;

– ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности;

– исполнять воинскую обязанность, в том числе с применением полученных профессиональных знаний (для юношей).

Всеми этими компетенциями должен обладать выпускник при изучении дисциплин математического и естественнонаучного циклов. Кроме того, он должен обладать профессиональными компетенциями, соответствующими основным видам профессиональной деятельности.

Одной из задач преподавания математики является развитие интереса к дисциплине, что достигается внедрением в учебный процесс преподавателями кафедры физико-математических дисциплин колледжа инновационных технологий обучения, активных и интерактивных методов обучения, использованием электронных образовательных ресурсов, которые направлены на подготовку будущего квалифицированного специалиста. Преподаватели используют на занятиях игровые формы обучения, применяя такие технологии, как работа в группах, проблемное обучение, поисковый и дифференцированный методы обучения дисциплин математического цикла.

В Колледже электроники и бизнеса ОГУ ежегодно проводится «Неделя математики и физики». Во время нее проходят интересные открытые мероприятия, конкурсы, олимпиады по математике. В результате проведения таких занятий у студентов формируется представление о роли и месте математики в современном мире, общности ее понятий и представлений.

Цель обучения математике в нашем колледже состоит в том, чтобы студент, во-первых, получил фундаментальную математическую подготовку в соответствии с программой, а во-вторых, овладел навыками математического моделирования в области будущей профессиональной деятельности.

Фундаментальная математическая подготовка выпускника является основой для его будущей профессиональной жизни, так как именно фундаментальные знания обеспечивают выпускнику возможность понимать и осваивать новую технику и технологии, новые принципы организации производства.

Навыки математического моделирования можно рассматривать как навыки применения математических знаний на практике, а значит, в формировании профессиональной компетенций выпускника. Математическое моделирование прикладных задач по специальности позволяет соединить теоретические знания студентов с их потребностями, даёт возможность искать пути расширения применения теоретических знаний в будущей специальности непосредственно в процессе обучения. Приведу несколько примеров прикладных задач для каждой специальности:

Задача 1 (дисциплина «Математика», специальность - 140409 «Электроснабжение»)

К распределительному устройству подключено три потребителя с номинальной мощностью 20, 15 и 5 кВт. Вероятность включенного состояния потребителей равна Р₁ = 0,6, Р₂ = 0,7; Р₃ = 0,5. Определить вероятность того, что нагрузка на распределительном устройстве составит 40 кВт.

Задача 2 (дисциплина «Математика», специальность - 210414 «Техническое обслуживание и ремонт радиоэлектронной техники»)

Сила в 2Н растягивает пружину на 4 см. Какую работу надо произвести, чтобы растянуть пружину на 4 см.

Задача 3 (дисциплина «Теория вероятностей и математическая статистика», специальность -230113 «Компьютерные системы и комплексы»)

На предприятие поступили комплектующие для 10 компьютеров. Сколькими способами можно распределить 10 поступивших материнских плат для этих компьютеров.

Задача 4 (дисциплина «Математические методы», специальность -230115 «Программирование в компьютерных систе­мах»)

В вычислительном центре работает 5 персональных компьютеров (ПК). Простейший поток задач, поступающих на ВЦ, имеет интенсивность 10 задач в час. Среднее время решения задачи равно 12 мин. Заявка получает отказ, если все ПК заняты. Найдите вероятностные характеристики системы обслуживания (ВЦ).

Дисциплина «Математические методы» на специальности «Программирование в компьютерных системах» является дисциплиной вариативной части, где предусмотрена разработка курсового проектирования. Она введена с целью обобщения накопленного практического опыта у студентов данной специальности. При разработке студентами курсового проектаприменяется проектная технология обучения, являющаяся важной составляющей компетентностной модели образования. Темами курсового проекта могут быть:

1) Нахождение оптимального плана решения транспортных задач;

2) Расчет минимального пути следования транспорта;

3) Вычисление основных функциональных характеристик системы массового обслуживания;

4) Нахождение оптимального оборудования с учетом неоднородных критериев;

5) Расчет резервов времени  при изготовлении изделий;

6) Математические модели прогнозирования.

Итогом проектной деятельности студентов специальности «Программирование в компьютерных системах» является программный продукт, в котором реализован математический метод моделирования прикладной задачи. Лучшие проектные работы студентов по «Математическим методам» участвуют в научно-практических конференциях для студентов.

Задания, которые имеют прикладную направленность, формируют у студентов стиль мышления, необходимый специалисту среднего звена, а так же умения оценивать полученный результат, прогнозировать исход эксперимента, сравнивать, анализировать различные ситуации, контролировать правильность полученных выводов, оценивать степень их обоснованности.

Важнейшим из средств обеспечения прикладной направленности в преподавании математики и математического моделирования является реализация межпредметных связей. Так основные знания, полученные по предмету «Математика» студентами специальностей «Техническое обслуживание и ремонт радиоэлектронной техники» и «Электроснабжение» будут использоваться на таких общепрофессиональных дисциплинах как «Электротехника», «Инженерная графика», «Техническая механика». Одним из объектов профессиональной деятельности выпускников специальностей «Компьютерные системы и комплексы» и «Программирование в компьютерных системах» является математическое обеспечение компьютерных систем. Знания по математике явля­ются базовыми для этих специальностей, так как суще­ственно используются при изучении ряда других дисциплин. Так, например, знания, умения, навыки, полученные на дисциплинах математического и общего естественнонаучного цикла: «Элементы высшей математики» и «Элементы математической логики» могут быть использованы для изучения следующих дисциплин профессионального цикла: «Основы программирования», «Теория алгоритмов», «Информационная безопасность», «Объектно-ориентированное программирование», «Базы данных». Это способствует формированию некоторых профессиональных компетенций для будущей практической деятельности выпускника.

Приведу несколько примеров профессиональных компетенций по специальностям технического профиля, которые формируются на дисциплинах математического цикла:

1) Специальность - 230115 «Программирование в компьютерных системах».

ПК 2.4 Реализовывать методы и технологии защиты информации в базах данных (формируется на занятиях «Элементы математической логики»);

2) Специальность - 230113 «Компьютерные системы и комплексы».

ПК 1.4 Определять показатели надежности и качества проектируемых цифровых устройств («Теория вероятностей и математическая статистика»);

3) Специальность - 210414 «Техническое обслуживание и ремонт радиоэлектронной техники»

ПК 3.2 Использовать алгоритмы диагностирования аналоговых и цифровыхустройств и блоков радиоэлектронной техники («Математика»);

4) Специальность - 140409 «Электроснабжение».

ПК 2.4 Оценивать затраты на выполнение работ по ремонту устройств электроснабжения.

ПК 2.5 Выполнять проверку и анализ состояния устройств и приборов, используемых при ремонте и наладке оборудования («Математика»)

При решении вышеперечисленных задач у студентов формируются такие профессиональные компетенции как самостоятельное решение соответствующей проблемы, знание и умение применять основные понятия математики, умение логически мыслить, умение анализировать и оценивать по определённым критериям изученные явления, процессы, объекты, исполнительская дисциплина и организованность.

Усвоение всех перечисленных компетенций у студентов проверяется в колледже электроники и бизнеса ОГУ преподавателями с помощью сформированного Фонда оценочных средств и участия студентов колледжа во внешнем тестировании.

Таким образом, от качества математической подготовки в значительной степени зависит уровень компе­тентности будущего специалиста. По моему мнению, обучение математике должно быть ориентировано не столько на получение конкретных математических знаний и умений в узком смысле слова, сколько на образование с помощью математики.

Список литературы

1. Национальная доктрина образования в Российской федерации. URL: http://www.humanities.edu.ru

2. Государственный образовательный стандарт СПО по специальности 230115 «Программирование в компьютерных системах». М., 2010.

3. Государственный образовательный стандарт СПО по специальности 230113 «Компьютерные системы и комплексы». М., 2010.

4. Государственный образовательный стандарт СПО по специальности 210414 «Техническое обслуживание и ремонт радиоэлектронной техники». М., 2010.

5. Государственный образовательный стандарт СПО по специальности 140409 «Электроснабжение». М., 2010.

6. Шуберт Ю. Ф., Андреещева Н. Н. Формирование у студентов профессиональных компетенций // Среднее профессиональное образование. – М., 2009. – № 12.

7. Якупова А. Р., Чернявская В. И. Компетентностная модель специалиста технического профиля // Научные исследования в образовании. Приложение к журналу «Профессиональное образование. Столица». – М., 2009. – № 6.