УДК 378
ГРНТИ 14.35.09
Ситуационные задачи как средство интеграции фундаментальных и специальных знаний
Приходько Маргарита Анатольевна
Доцент кафедры «Высшая математика» Кандидат педагогических наук
Смирнова Оксана Борисовна
ФГБОУ ВО «Омский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина», Омск, Россия
Старший преподаватель кафедры «Математических и естественнонаучных дисциплин»
Аннотация
Авторами обсуждается проблема интеграции фундаментальных и специальных знаний в высшем образовании и указывается на целесообразность профессионально направленного обучения математике. В статье затронут один из аспектов интеграции профессиональных и математических знаний: включение профессиональноориентированных ситуационных задач, конструирование которых опирается на основные элементы структурной модели ситуационной задачи (название, личностно-значимый познавательный вопрос, информация для работы с задачей, задания для работы с информацией). Перечислены основные источники информации для работы с задачей и в соответствие с их соотношением ситуационные задачи разбиваются на три группы: задачи, отражающие реальные жизненные ситуации, задачи, моделирующие элементы профессиональной деятельности, задачи, ориентированные на исследовательскую деятельность. Другим основанием для классификации является характер требований, указанных в ситуационной задаче (выделены следующие типы задач: задачи на распознавание, доказательство, моделирование, исследование, преобразование). Требования отождествляются с заданиями для работы с информационной частью ситуационной задачи. В статье ситуационные задачи на распознавание, доказательство и моделирование описаны в соответствии со структурными элементами модели. Примерные задания для работы с информацией сформулированы на основе конструктора задач Л.С. Илюшина. Авторы считают, что для содержательного наполнения ситуационных задач разных типов можно использовать различные аспекты одной и той же информации, моделирующей профессиональную деятельность. В статье показано, что включение ситуационных задач в содержание фундаментальных дисциплин создает условия, предполагающие получение обучающимися личного образовательного продукта и повышающие качество их профессиональной и математической подготовки.
Ключевые слова: междисциплинарная интеграция; фундаментальные знания; специальные знания; ситуационная задача; структура ситуационной задачи; модель ситуационной задачи; математическая модель; компоненты задачи; система заданий. профессиональный ситуационный задача
Abstract
The problem of integrating fundamental and special knowledge in higher education is being discussed in the article. The article also underlines the advisability of professionally oriented teaching of mathematics. The article touches upon one of the aspects of the integration of professional and mathematical knowledge: the inclusion of professionally-oriented situational problems, the construction of which relies on the basic elements of the structural model of the situational problem (title, personally significant cognitive question, information for working with the task, tasks for working with information).
The main sources of information for working with the task are listed and, in accordance with their correlation, the situation problems are divided into three groups: tasks reflecting real life situations, tasks modeling the elements of professional activity, tasks oriented to research activity. Another basis for classification is the nature of the requirements specified in the situational task (the following types of tasks are distinguished: tasks for recognition, proof, modeling, research, transformation).
Requirements are identified with tasks to work with the information part of the situational task. In the article, the situational tasks for recognition, proof and modeling are described in accordance with the structural elements of the model. Exemplary tasks for working with information are formulated on the basis of the problem designer by L.S. Ilyushin.
The authors believe that different aspects of one and the same information modeling professional activity can be used for meaningful filling of situational tasks of different types.
The article shows that the inclusion of situational tasks in the content of fundamental disciplines creates conditions that require the students to receive a personal educational product and improve the quality of their professional and mathematical preparation.
Keywords: interdisciplinary integration; basic knowledge; special knowledge; situational task; the structure of situational tasks; the model of situational tasks; the mathematical model; the components of tasks system of tasks
Коренные преобразования в обществе все более актуализируют проблему междисциплинарной интеграции специальной (профессиональной) и фундаментальной подготовки обучающихся в высшей школе.
Междисциплинарная интеграция означает рациональное осуществление процессов фундаментализации профессионально-ориентированных (специальных) дисциплин и профессионализации фундаментальных дисциплин. В данной статье рассматриваются возможные пути реализации междисциплинарной интеграции на примере такой фундаментальной дисциплины как математика.
Фундаментализация содержания профессионально-ориентированных (специальных) дисциплин связана, прежде всего, с обновлением специальных знаний, поиском и созданием нового в конкретной технической области на базе устойчивых фундаментальных знаний [1]. Такой устойчивостью обладают математические знания.
Профессионализация же математики связывается с овладением навыков применения математических знаний в области будущей профессиональной деятельности. В связи с этим понятие математической подготовки расширяется, включая не только фундаментальную математическую подготовку, но и профессиональную направленность обучения.
Таким образом, междисциплинарная интеграция предполагает осуществление профессионально направленного обучения математике, что предусматривает включение в содержание математической подготовки профессионально значимых знаний, показывающих связь математических понятий, утверждений, методов с будущей профессией и через нее наполняющих изучение математики личностным смыслом.
В аспекте указанной проблемы одно из направлений интеграции фундаментальных и специальных знаний авторами связывается с использованием ситуационных задач в обучении. Включение ситуационных задач в содержание учебного процесса обеспечивает не только совершенствование математической подготовки обучающихся и повышение их познавательной активности, но и формирует представление о математике как фундаментальной дисциплине, применение методов и средств которой позволяет решать прикладные, в том числе и профессиональные, задачи. Ситуационная задача как «форма организации содержания учебного материала, при помощи которой педагогу удается создать творческую (проблемную) ситуацию» выступает как средство решения профессиональных проблем с помощью предметных знаний [2, с. 41].
В психолого-педагогической литературе под ситуационной задачей понимают вид учебного задания, имитирующего условия, которые могут возникнуть в реальной действительности, отличающегося практико-ориентированным характером и содержащего проблемный вопрос [3].
Конструирование и применение ситуационных задач в образовательном процессе описано в работах Акуловой О.В., Лебедева О.Е., Писаревой С.А., Пискуновой Е.В., Хуторского А.В. и других ученых. Исследованы источники конструирования содержания, соотношение видов организации учебной деятельности обучающихся (индивидуальная, парная, групповая, индивидуальная, коллективная) в процессе работы над задачей, образовательные цели, достижение которых обеспечивается в процессе информационного поиска, анализа и исследования проблемы, а также другие аспекты построения и использование ситуационных задач [3, 4]. Однако большинство исследований посвящено применению ситуационных задач в рамках школьного обучения.
На основе анализа психолого-педагогической и методической литературы по теме, можно выделить следующие элементы структурной модели ситуационной задачи:
* название задания (емкое, интригующее, оригинальное, вызывающее интерес);
* личностно-значимый познавательный вопрос (практико-ориентированное содержание);
* информация по вопросу задачи, представленная в разнообразном виде (текст, схема, график, таблица, статистические данные и т. д.);
* задания для работы с информацией (этапы работы: ознакомление - понимание - применение - анализ - синтез - оценка) [5, 6].
Особенность ситуационной задачи по математике, состоит в том, что она носит ярко выраженный практико-ориентированный (или профессионально-ориентированный) характер, но для решения задачи необходим некоторый объем предметных знаний по различным разделам математики. Авторами настоящей статьи разрабатываются модели ситуационных задач по разделам и модулям математических дисциплин в высшем образовании. Примером такой задачи является задача «Тяжелое бремя выбора», содержание которой строится на проблеме, связанной с правильным питанием человека [7].
Источниками построения сюжета (содержания) и постановки проблемы ситуационной задачи являются научные знания, образовательный процесс и содержание обучения, личностный опыт, литература (учебная, художественная, публицистическая, нормативная, статистическая), Интернет-источники и др.
Соотношение источников построения сюжета ситуационной задачи определяет одну из основ для их классификации. В соответствии с этим ситуационные задачи можно разделить на три группы.
1. Ситуационные задачи, отражающие реальные жизненные ситуации. Для данных задач чаще всего источником служит содержание обучения, трансформированное через личностный опыт, художественная литературы, а также соответствующие Интернетисточники.
2. Ситуационные задачи, моделирующие элементы профессиональной деятельности.
Используются научные знания по отдельным направлениям профессиональной деятельности, информация из нормативной и технической документации, Интернет-источники.
3. Ситуационные задачи, ориентированные на исследовательскую деятельность, т. е. научно-исследовательские ситуационные задачи.
При выборе источников рекомендуется ориентироваться на статистическую информацию, научную литературу, возможно применение публицистическойлитературы, Интернет-источников.
В состав любой задачи входят такие компоненты как:
* предметная область (класс фиксированных объектов);
* отношения, которые связывают эти объекты;
* требование задачи (указание цели решения задачи);
* оператор задачи (совокупность тех действий, которые надо произвести над условием задачи, чтобы выполнить её решение - способ решения) [8, 9].
В рамках настоящей статьи рассматриваются ситуационные задачи, моделирующие элементы профессиональной деятельности. В этой связи содержание профессиональноориентированной ситуационной задачи по математике предполагает интеграцию математических и профессиональных знаний. Последнее означает, что в ходе ее решения устанавливается соответствие объектов профессиональной деятельности с математическими объектами.
Требования ситуационной задачи формулируются как задания для работы с информацией (таксономия целей К. Блума) и связываются с основными этапами работы над ней: ознакомление - понимание - применение - анализ - синтез - оценка.
В зависимости от характера требований (ориентируясь на классификацию Кулюткина Ю.Н., Фридмана Л.М.) выделим виды ситуационных задач: задачи на распознавание, моделирование, доказательство, исследование и преобразование. Рассмотрим задачи каждого из указанных видов.
* Ситуационные задачи на распознавание.
Вопросы для работы с информацией направлены на выявление математического объекта, который является компонентом некоторой системы, описанной в содержательной части задачи и применение его свойств, признаков и пр. Основной целью задач подобного вида является выявление соответствия между математическими объектами и объектами, связанными со специальными дисциплинами, т. е. выделение математического аспекта изучаемого объекта (например, понятие предельных издержек в экономике соответствует такому математическому понятию как производная функции).
* Ситуационные задачи на моделирование.
Работа над информационной частью ситуационной задачи направлена на создание математической модели с определенными функциями и свойствами, которые описаны в требованиях задачи. Такие задачи направлены на выявление возможностей решения профессиональной задачи посредством решения соответствующей ей математической модели (например, для исследования характеристик электрической цепи составляется математическая модель, представляющая собой систему уравнений).
* Ситуационные задачи на доказательство.
Работа над информацией заключается в нахождении процедуры обосновании или опровержения истинности утверждений с математической точки зрения. Задачи связаны с планированием и проектированием возможных путей решения посредством применения математических способов, приемов и методов.
* Ситуационные задачи на исследование.
Задачи предполагают установление закономерностей (связей, отношений) между исследуемыми фактами и явлениями, определение численных значений исследуемых элементов. Задачи могут быть направлены на выдвижение и формулировку гипотез, для их проверки применяют соответствующий математический аппарат.
* Ситуационные задачи на преобразование.
Работа над решением задачи предполагает осуществление некоторых преобразований исследуемых фактов, явлений, объектов с тем, чтобы изменить его исходное состояние на заданное или указанное в требованиях, т. е. преобразование объектов профессиональной деятельности на основе свойств соответствующих математических объектов.
Используя конструктор задач Л.С. Илюшина [8], приведем примеры разработанных авторами моделей ситуационных задач на распознавание (табл. 1), на доказательство (табл. 2), на моделирование (табл. 3), операторами которых являются математические способы и методы их решения, логические операции и приемы.