CC BY
74
УДК 378.147:51 ББК 74.58
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА
БУДУЩИХ ИНЖЕНЕРОВ:
ПРОБЛЕМЫ И ПОИСК ПУТЕЙ РЕШЕНИЯ
I О.В. Охлупина
Аннотация. В последние годы остро встал вопрос необходимости повышения престижа технического образования и развития инженерной отрасли в нашей стране. Открытие новых современных производств невозможно без наличия высокой квалификации инженерных кадров. Математика является одной из базовых дисциплин, которую должен освоить будущий специалист. Инженерная практика не может быть успешной без знания основных математических методов, знакомство с которыми должно начинаться еще в школе. Однако по ряду причин, технические вузы «наводнились» студентами с явными пробелами в школьной подготовке. Более того, у многих вовсе отсутствует мотивация к обучению в высших учебных заведениях. В статье рассматриваются проблемы математического образования в технических университетах. Анализируются сложности процесса адаптации студентов первого курса в современной высшей школе. Предлагаются способы их преодоления на примере опыта одного из брянских технических вузов. Описывается работа созданных центров дополнительного инженерного образования.
Ключевые слова: инженерное образование, математика, технический вуз, адаптация, мотивация, центр технического образования.
125
MATHEMATICAL TRAINING OF FUTURE ENGINEERS: PROBLEMS AND SEARCH OF SOLUTIONS
I O.V. Okhlupina
Abstract. The issue of the need to increase the prestige of technical education and the development of the engineering industry in our country has become acute in recent years. Opening of new modern productions is impossible without highly qualified engineering personnel Mathematics is one of the basic disciplines that a future specialist should master. Engineering practice can't be successful without knowing main mathematical methods which are introduced at school. However, for a number of reasons technical universi-
ties were flooded with students with obvious gaps in school preparation. Moreover, many have no motivation to study in higher educational institutions at all. The article deals with the problems of mathematical education in technical universities and analyzes the difficulties of the process of adaptation of first-year students at the modern higher education institutions. Ways of their overcoming on the example of experience of one of the Bryansk technical University are suggested. The work of the created centers of additional engineering education is described.
Keywords: engineering education, mathematics, technical university, adaptation, motivation, center of technical education.
Перед техническими вузами стоит ответственная задача подготовки специалистов высокой квалификации, способных к профессиональному росту и непрерывному самообразованию.
Для достижения положительного результата в этом направлении важно сделать переход от школьной скамьи к вузовской наиболее успешным и безболезненным.
Курс математики в рамках технического образования играет существенную роль. Математика формирует у будущего инженера умение 126 ставить и решать задачи разнообразного характера. Она является базой для последующего изучения технических дисциплин.
Однако часто математические дисциплины становятся камнем преткновения для студентов технических вузов. Проблемы усвоения математического материала связаны с рядом причин.
Математика изучается будущими инженерами на 1—2 курсах в течение четырех семестров. Математический цикл включает в себя большой объем материала, на который выделяется небольшое количество часов, поэтому скорость освоения ма-
териала по сравнению со школой очень высока. Студенты, столкнувшись с высокой концентрацией новых понятий и методов, о которых они не имели представления в школе, оказываются не в силах справиться с подобным потоком знаний.
К огромному сожалению, в настоящее время возникла проблема появления «необучаемых» студентов [1; 2]. Их школьная подготовка оставляет желать лучшего. Появление такой категории студентов в вузах страны связано с кризисом в области образования. Уровень мотивации студентов к обучению снизился. Многие из них приходят в вуз не за знаниями, а с целью получения документа о высшем образовании [3].
Демографическая яма, возникшая в 1990-х гг., губительно отразилась на образовании. Высшее образование из малодоступного стало массовым. Вузы наполнились студентами, которые в нормальной демографической обстановке вряд ли получили бы возможность обучаться в высшей школе [4]. На сегодняшний день необучаемые студенты появляются в региональных вузах для заполнения бюджетных мест, в то время как наиболее способные вы-
ЕК
пускники школ стремятся поступить в престижные вузы за пределами своего региона (образовательная миграция).
Сокращение часов на изучение математики, исключение важных тем, поверхностное изучение материала — все это стало причиной нарушения системности знаний. Подготовка к ЕГЭ основана на использовании известных алгоритмов для быстрого решения задач. Доказывать, рассуждать, мыслить нестандартно, анализировать многие выпускники школ не умеют. Они учатся угадывать результат. Студентами вузов становятся люди зачастую неспособные решать поставленные перед ними задачи.
Коллектив нашей кафедры в последние годы сталкивается с аналогичной проблемой. При работе со студентами с сожалением отмечаем тот факт, что ученики разучились мыслить, у многих отсутствуют навыки доказательств, анализа, логики.
Для получения более объективной оценки остаточных знаний студентов, зачисленных на первый курс БГИТУ, кафедрой «Математика» на первых неделях обучения проводится тестирование знаний (входной контроль) [5]. Тест состоит из 10 несложных заданий из курса школьной алгебры. Каждое выполненное задание максимально оценивается в 10 баллов.
Ежегодная статистическая обработка и анализ результатов входного контроля и ЕГЭ демонстрирует, что некоторые студенты первого курса не могут решать даже простейшие задания по элементарной математике. С каждым годом средний балл входного контроля уменьшается,
причем он гораздо ниже среднего балла результатов ЕГЭ.
Возможно, этому находится простое объяснение. В старших классах школы проводится целенаправленная подготовка к ЕГЭ. «Натаскивание» на решение типовых вариантов не способствует формированию логического мышления. Многие темы, необходимые для изучения, в силу нехватки времени остаются недостаточно проработанными или вовсе не охваченными. «Усовершенствование» программ по математике в последние годы стало причиной того, что математика для учеников предстает набором отдельных фрагментов по решению ряда локальных практических задач.
И так как входной контроль проводится после трех месяцев сдачи ЕГЭ, то знания, полученные в таких условиях, за это время практически утрачены.
Для дальнейшего исследования результатов процесса обучения студентов первого курса автором статьи проанализированы результаты трех аттестаций, проводимых в первом семестре учебного года. Анализ показал, что процесс адаптации студентов первого курса сильно затянут по времени; уровень усвоения математических дисциплин достаточно низок.
В связи с этим по итогам входного контроля сотрудниками кафедры математики было решено проводить дополнительные занятия с первокурсниками в течение первого года обучения. Целью этих занятий является восполнение пробелов в школьных знаниях, а также помощь студентам в освоении курса высшей математики. Такая практика вот уже
127
ВЕК
128
несколько лет позволяет ускорить процесс адаптации первокурсников.
С целью предотвратить появление в технических вузах категории необучаемых студентов и для повышения престижа инженерных направлений подготовки региональным вузам необходимо брать научное руководство над старшей школой.
В последние десятилетия в нашей стране упал престиж инженерных профессий. Рынок труда перенасыщен адвокатами и финансистами. Но России нужны профессионалы в области технических наук. В связи с этим очевидна потребность подготовки институтами или целыми университетскими комплексами необходимого количества инженерных кадров. Невозможно и неправильно развивать только сферу обслуживания, забросив все остальные отрасли. Нерационально получать диплом вуза только для того, чтобы он просто был.
Центры дополнительного технического образования, создающиеся в разных городах нашей страны, призваны развивать и совершенствовать систему среднего образования, развивая интерес у способных школьников к обучению в своих регионах. Создание подобных центров предполагает, что в ближайшем будущем они смогут обеспечить достойный уровень подготовки кадров.
Наш вуз не стал исключением. На базе БГИТУ уже несколько лет работает МИА (Малая инженерная академия). В рамках этого проекта успешно функционируют строительное (архитектура, строительный комплекс, жилищно-коммунальное хозяйство, автодорожное хозяйство) и лесное (лесное дело и ландшафт-
ный дизайн) направления. В 2016— 2017 уч. г. открылись также техническое (автомобильный сервис, деревообработка, дизайн и производство мебели), экологическое (промышленная экология) и экономическое (отраслевая экономика) направления.
К обучению в Малой инженерной академии привлекаются ученики 9—11 классов, которым дается возможность получить представление о специфике будущей профессии, выполнить учебные и научные работы по выбранному профилю подготовки, посетить действующие производства, а также пройти курсы подготовки к ЕГЭ по математике, физике, биологии, русскому языку, обществозна-нию. По окончании МИА школьники получают диплом выпускника, дающий право на получение льготы при поступлении в БГИТУ.
Так в 2016-2017 уч. г. 100% выпускников МИА по строительному направлению, а также 64% выпускников по лесному направлению стали студентами 1-го курса БГИТУ.
С октября 2016 года в Брянске начали свою работу центры технического образования школьников (ЦТО). Идея создания центров принадлежит руководителям предприятий, входящих в Союз машиностроителей России. Работа ЦТО финансируется в рамках подпрограммы «Развитие инженерно-технического образования (2017-2019 годы)» госпрограммы развития образования Брянской области.
Для школьников, обучающихся в ЦТО, были организованы экскурсии по крупнейшим предприятиям региона. Помимо этого в учебном году по субботам проводились занятия по математике, физике и информа-
тике с учащимися 11-х классов школ города и области. По окончании ЦТО школьники получили сертификаты, дающие право на дополнительные баллы при поступлении в брянские технические вузы.
Коллектив кафедры математики БГИТУ принял активное участие в работе ЦТО. Преподавателями регулярно проводились лекционные и практические занятия с учениками 11-х классов школ города и области.
Приступив к сотрудничеству с центрами, члены нашей кафедры столкнулись с рядом проблем.
Одной из них стало отсутствие преемственности. Для работы были предложены так называемые «пилотные» программы. При этом предполагалось, что занятия с учащимися 8-10 классов проводят школьные учителя, а в 11-м классе — вузовские преподаватели.
При работе с одиннадцатиклассниками педагогам за отведенное время пришлось рассматривать, а обучающимся — усваивать, огромный материал, касающийся, например, задач с параметрами.
Помимо этого, каждая школа работает по разным учебникам и, соответственно, программам. В связи с этим, изучение многих тем сдвигается на начало или, наоборот, в конец учебного года. Бывает, что из-за нехватки часов учителям приходится прибегать к «сжатию» материала.
Как следствие этого — некоторое несоответствие школьной программы и предлагаемого учебного курса. Так, например, при изучении темы «Показательные и логарифмические уравнения и неравенства» стало ясно, что многие обучающиеся не проходили в школе тему «Логарифмы». Возникла
необходимость отводить драгоценное время на введение понятия логарифма, логарифмической функции, их свойств. Помимо этого, разработчиками программ почему-то оказался совсем не охваченным такой важный раздел, как «Тригонометрия».
Очевидна необходимость создания коллективов авторов-разработчиков программ для подобных проектов, в состав которых обязательно должны входить вузовские преподаватели.
По мнению автора данной статьи, в работе таких центров необходимо сделать упор не на подготовку обучающихся к сдаче ОГЭ и ЕГЭ (это является одной из задач школьного образования), а на рассмотрение тех разделов математики, которые сформируют необходимую базу для дальнейшей успешной работы в вузе. Для сотрудников центров важно сформировать интерес к математике и показать важность изучения предмета для последующей профессиональной деятельности.
Один из крупнейших математиков ХХ-го столетия А.Н. Колмогоров 129 отметил: «Поворот в математике (вызванный зарождением математического анализа) произошел в XVII вег ке одновременно с созданием основ математического естествознания. Значение этого поворота настолько велико, что образовавшиеся в результате него разделы объединяют под названием высшей математики в отличие от сложившейся ранее элементарной математики».
Именно поэтому так важно продолжать традиции российского фундаментального образования, основы которого заложены в начале прошлого века.
130
В связи с этим считаем необходимым особое внимание уделять математическому анализу (в смысле увеличения количества часов и охвата материала, требуемого для углубленного изучения курса).
При разработке программ для учеников школ желательно расширять знания школьников о числовых системах, о решении алгебраических уравнений, уделяя внимание приложениям теории комплексных чисел. Можно рассмотреть такие «внутренние» вопросы теории комплексных чисел, как показательная, логарифмическая и тригонометрическая функции комплексного переменного. С целью пробуждения интереса у учащихся полезно рассматривать «тонкости» построения теории комплексных чисел.
Полезно познакомить учащихся с математическим моделированием реальных процессов методом дифференциальных уравнений. При этом можно сделать упор не на решение конкретных типов уравнений, а на геометрическую интерпретацию уравнений первого порядка, показав, как составляются дифференциальные уравнения, основываясь на естественнонаучных примерах.
Современная математика представляется обучающимся слишком абстрактной, далекой от приложений и, по их мнению, бесполезной для инженерных наук. Очень важно связать происхождение основных математических понятий с практической необходимостью. Это позволит учащимся увидеть прикладную направленность науки.
К огромному сожалению, уровень геометрической подготовки выпускников школ оставляет желать луч-
шего. Это осложняет дальнейшую работу с выпускниками школ в технических вузах. Весь курс начертательной геометрии в высшей школе построен на теоремах стереометрии. Поэтому преподавание геометрии в школе напрямую влияет на понимание студентом лекций по «начерталке», да и по другим математическим дисциплинам.
Для развития интереса к математическим дисциплинам преподаватели центра считают полезными следующие мероприятия: организацию деятельности математических кружков, чтение популярных лекций, посвященных жизни и творчеству великих математиков. Помимо систематической учебной работы предполагается также проведение олимпиад среди школьников. Планируется разработать интерактивные курсы лекций для учителей и школьников.
Убеждены, что центры технического образования должны стать «мостом», связывающим школу и вуз. Это поможет бывшим школьникам легче адаптироваться к непривычной для них среде вуза.
Хочется пожелать, чтобы выпускники центров технического образования в дальнейшем показали не только высокий уровень результатов итоговой аттестации по дисциплинам естественно-технической направленности, но и были настроены продолжать свое обучение в технических вузах.
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ
1. Денисова-Шмидт, Е.В. Категория «необ-учаемых» студентов как социальный феномен университетов (на примере дальневосточных вузов) [Текст] / Е.В. Дени-
ЕК
сова-Шмидт, Э.О. Леонтьева // Социологические исследования. - 2015. - № 9. -С. 86-93.
2. Красильщиков, В.В. Исследование сфор-мированности мыслительных операций у студентов вузов [Текст] / В.В. Красильщиков // Психологическая наука и образование. - 2012. - № 3. - С. 34-44.
3. Лазарева, О.П. Проблема мотивации студентов вуза к обучению [Текст] / О.П. Лазарева // Международный научно-исследовательский журнал. - 2016. - № 8(50). - Часть 5. - С. 46-48.
4. Толстоброва, Н.А. Оценка влияния образовательной миграции на профессиональное образование в России [Текст] / Н.А. Толстоброва, М.Ю.Осипова // Современные проблемы науки и образования. -2012. - № 5 [Электронный ресурс]. -URL: https://science-education.ru/ru/article/ view?id=7228 (дата обращения: 07.06.2017).
5. Баранова, И.М. Размышления об адаптации первокурсников к курсу математики высшей школы [Текст] / И.М. Баранова, Н.А. Часова // Современные проблемы высшего профессионального образования: Материалы научно-метод. конф., Брянск, 2010. - Брянск: БГИТА, 2010. -С. 62-66.
REFERENCES
1. Baranova I.M., Chasova N.A. Razmyshleni-ja ob adaptacii pervokursnikov k kursu matematiki vysshej shkoly, Sovremennye problemy vysshego professionalnogo obra-zovanija: Proceedings of the Conference, Brjansk, 2010, pp. 62-66. (in Russian)
2. Denisova-Shmidt E.V., Leonteva E.O., Kat-egorija "neobuchaemyh" studentov kak so-cialnyj fenomen universitetov (na primere dalnevostochnyh vuzov), Sociologicheskie issledovanija, 2015, No. 9, pp. 86-93. (in Russian)
3. Krasilshhikov V.V., Issledovanie sformiro-vannosti myslitelnyh operacij u studentov vuzov, Psihologicheskaja nauka i obra-zovanie, 2012, No. 3, pp. 34-44. (in Russian)
4. Lazareva O.P., Problema motivacii studentov vuza k obucheniju, Mezhdunarodnyj nauchno-issledovatelskij zhurnal, 2016, Vol. 5, No. 8(50), pp. 46-48. (in Russian)
5. Tolstobrova N.A., Osipova M. Ju., Ocenka vlijanija obrazovatelnoj migracii na profes-sionalnoe obrazovanie v Rossii, Sovremennye problemy nauki i obrazovanija, 2012, No. 5, available at: https://science-education.ru/ru/ article/view?id=7228 (accessed: 07.06.2017). (in Russian)
Охлупина Ольга Валентиновна, кандидат физико-математических наук, доцент, кафедра ма- ^ тематики, Брянский государственный инженерно-технологический университет, 131 [email protected]
Okhlupina O.V., PhD in Physic and Mathematics, Associate Professor, Mathematics Department, Bryansk State Engineering-Technological University, [email protected]
