Научная статья на тему 'Междисциплинарный подход в обучении математике студентов бакалавриата (на примере химических направлений подготовки)'

Междисциплинарный подход в обучении математике студентов бакалавриата (на примере химических направлений подготовки) Текст научной статьи по специальности «Науки об образовании»

CC BY
381
61
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Terra Linguistica
ВАК
Область наук
Ключевые слова
МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЙ ПОДХОД / МЕЖПРЕДМЕТНЫЕ СВЯЗИ / ВАРИАТИВНЫЙ КОМПОНЕНТ / ИНВАРИАНТНЫЙ КОМПОНЕНТ

Аннотация научной статьи по наукам об образовании, автор научной работы — Копосова Елена Гранетовна, Сурыгин Александр Игоревич

Рассмотрено применение междисциплинарного подхода при обучении математике студентов бакалавриата факультета химии. Предлагается двухэтапная система обучения. На первом этапе реализуется общеобразовательная программа, на втором междисциплинарные связи между математикой и основными дисциплинами специальности.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

The article suggests an interdisciplinary approach to the teaching of chemistry department undergraduates. The suggested course comprises two stages. At the first stage, general subjects are being taught; at the second one, interdisciplinary connections are realized between mathematics and special subjects.

Текст научной работы на тему «Междисциплинарный подход в обучении математике студентов бакалавриата (на примере химических направлений подготовки)»

обогащения ее содержания. Междисциплинарный характер учебных изданий, как справедливо отмечают российские эксперты, не только способствует развитию базовых знаний обучающихся, но и придает им более универсальный характер [2].

Именно МУ, подобно полупроводникам в развитии электроники, может сыграть решающую роль в современном оснащении

учебного процесса в высшей школе. Представляя собой современную компьютеризированную модификацию традиционного учебника, он может способствовать развитию лингвокомпьютерной компетенции не только обучающихся, но и самих преподавателей иностранного языка, что приведет к их дальнейшему лингводидактическому творчеству в КОС.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Азимов, Э.Г. Словарь методических терминов [Текст] / Э.Г. Азимов, А.Н. Щукин. — М., 1999.

2. Антонова, С.Г. Современная учебная книга [Текст]: Создание учебной литературы нового поколения: учеб. пособие / С.Г. Антонова, JI.T. Тюрина. — М.: Агентство «Издат. сервис», 2001. — 288 с.

3. Она же. Теория и проблемы создания учебной литературы нового поколения [Текст] / С.Г. Антонова, JI.T. Тюрина. — М.: Исслед. центр проблем качества подготовки специалистов, 2002. — 76 с.

4. Бовтенко, М.А. Компьютерная лингводидак-тика [Текст] / М.А. Бовтенко. - М., 2005. - 125 с.

5. Кутузова, Г.И. Междисциплинарные связи в обучении иностранных студентов [Текст] / Г.И. Кутузова. - СПб. : Изд-во СПбГПУ, 2008. -376 с.

6. Митусова, O.A. Функции образовательного пространства в формировании языковой личности [Текст] / O.A. Митусова. — Ростов н/Д: Изд-во Ростов, ун-та, 2008. — 200 с.

7. Попова, Н.В. Междисциплинарные и интегрированные вузовские учебные пособия на базе английского языка [Текст] / Н.В. Попова, Е.К. Вдо-

вина // Науч.-техн. ведомости СПбГПУ. — № 6 (70). — СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2008. - С. 163-168.

8. Современная учебная книга: подготовка и издание [Текст] / под ред. С.Г. Антоновой, А.А. Вахру-шева. - М.: МГУП, 2004. - 224 с.

9. Сташкевич, И.Р. Компьютерное сопровождение учебного процесса [Текст]: учеб. пособие/ И.Р. Сташкевич; Челяб. гос. ун-т. — Челябинск, 2004. — 111 с.

10. Ятунина, А.И. Медицина катастроф = Emergency medicine [Текст] / А.И. Ятунина, Н.В. Попова. - СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2009. - 165 с.

11. Beatty, К. Teaching and Researching Computer-Assisted Language Learning [Text] / K. Beatty. — Longman Pearson Education, 2003. — 259 c.

12. Dean, S. Sustainability models for community college open textbooks [Electronic resource] / S. Dean, B. Illowsky. — Режим доступа: learn.creativecom-mons.org/.../sustainability_models_baker_thierstein_ kanter_forte-1 .pdf

13. Dudeney, G. How to... Teach with Techno-logy [Text] / G. Dudeney, N. Hockly. — Pearson Education Limited, Longman, 2007. — 192 c.

14. Rich, M. Textbooks that professors can re-write digitally [Text] / M. Rich // New York Times. - 2010, 21 february.

УДК 372.851

Е.Г. Коп особа, А.И. Сурыгин

МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫМ ПОДХОД В ОБУЧЕНИИ МАТЕМАТИКЕ СТУДЕНТОВ БАКАЛАВРИАТА (НА ПРИМЕРЕ ХИМИЧЕСКИХ НАПРАВЛЕНИЙ ПОДГОТОВКИ)

Выпускник вуза любой специальности должен иметь четкие представления о значимости той или иной науки в своей будущей трудовой деятельности, уметь интегрировать и переносить достижения различных областей знаний в свою профессию, применять их. Для студентов нематематических специальностей необходимо разработать и внедрить такой подход к изучению курса

математики, который демонстрировал бы связь профильных дисциплин, целостность науки и ее фундаментальность, ориентировал не на запоминание отдельных фактов, а на понимание процессов, происходящих в окружающем мире.

Важнейшими функциями математики как фундаментальной науки являются создание теоретической научной базы знаний

для успешного овладения специальными дисциплинами и формирование у студентов мышления, при котором осуществлялся бы подход к изучаемому предмету как к системе, состоящей из множества взаимосвязанных элементов.

Формирование такого мышления возможно на основе системного рассмотрения теоретического математического материала и использования междисциплинарного подхода, реализующего связь математики с другими учебными дисциплинами, необходимыми студентам в их будущей профессиональной деятельности.

Химия — одна из важнейших и обширных областей естествознания, наука о веществах, их свойствах, строении и превращениях, происходящих в результате химических реакций, а также фундаментальных законах, которым эти превращения подчиняются. Предмет химии — химические элементы и их соединения, а также закономерности, которым подчиняются различные химические реакции.

Обилие предметов изучения, которыми занимается химия, с одной стороны, облегчает задачу установления междисциплинарных связей между математикой и химией, а с другой — усложняет эту задачу и заставляет задуматься о более наглядном представлении существующих видов связей между математикой и химией.

Поиск междисциплинарных связей между разделами химии и математикой представляется перспективной, хотя и трудоемкой задачей. Например, общая химия обычно включает сведения о химических и физических свойствах важнейших неорганических, органических веществ, основные сведения о теории строения вещества, элементы химической термодинамики и кинетики, учение о растворах, сведения о закономерности органического синтеза, основы физико-химического анализа веществ и др.

В общей химии можно выделить следующие блоки содержания:

• строение вещества;

• периодическое изменение свойств элементов и их соединений;

• химическая термодинамика и кинетика;

• химические системы.

На основе выделенных блоков содержания общей химии и деления математики на алгебру, геометрию, математический анализ, теорию вероятностей и математическую статистику можно рассмотреть различные виды междисциплинарных связей. Приведем примеры некоторых из них.

Математический анализ — это раздел математики, в котором изучаются функциональные зависимости. В учении о скорости химических процессов рассматривается зависимость между скоростью протекания реакции и концентрациями реагирующих веществ. Одно из центральных понятий математического анализа — понятие производной, которая характеризует скорость изменения функции. Скорость протекания реакции может идти с возрастанием или с убыванием, что показывает связь производной с направлением химического процесса.

Алгебра — раздел математики, посвященный изучению операций над элементами множества произвольной природы. Применение алгебраического аппарата в химии различно. Это расчет количества компонентов при приготовлении различных химических систем (смесей, растворов, сплавов и т. д.) и рассмотрение множества атомов, из которых построены молекулы. Множество молекул {В.}, состоящих из множества атомов {А}, образует линейное пространство 11". Это пространство включает в себя все возможные вещества, молекулы которых построены из атомов {А}. Данный материал показывает связь алгебраического аппарата с учением о строении вещества.

Геометрия — раздел математики, посвященный изучению пространственных отношений и форм фигур. Геометрический материал находит свое применение при нахождении координат центра масс активированного комплекса (переходного состояния). В ходе любой химической реакции переход начальной конфигурации атомов в конечную обусловлен изменением межатомных расстояний. Геометрический материал позволяет более наглядно представлять различные химические явления и процессы.

Математическая статистика — раздел математики, в котором изучаются методы сис-

тематизации и использования статистических данных. Применение математической статистики в химии возможно в ходе обработки результатов химического эксперимента. Например: при обнаружении в составе некоторого вещества дополнительных примесей (вследствие различных причин) свойства веществ могут значительно изменяться, и степень изменения свойств веществ можно определить средствами математической статистики.

Наглядное представление о видах существующих междисциплинарных связей между математикой и химией актуально для всех разделов химии, но особенно важно оно при изучении общей химии как первого специального раздела, изучаемого на I курсе химического факультета, и традиционного изучения курса математики также на I и II курсах. Рассмотрение различных видов меж-

дисциплинарных связей между математикой и химией на I курсе дает основу для поиска междисциплинарных связей при дальнейшем изучении математики и химии (неорганической, органической, физической, аналитической и т. д.).

Так как у преподавателя математики нет возможности сопровождать студента в процессе изучения специальных дисциплин и научные интересы студентов могут быть разнообразны, возникает необходимость унифицировать виды существующих связей между математикой и химией.

Исходя из разделов высшей математики, изучаемой на химическом факультете, и общих задач, возникающих при изучении основных разделов химии, нам представляется возможным предложить следующие виды междисциплинарных связей между математикой и химией (см. рисунок).

Математи ка

Химия

Алгебра и геометрия -7\-

Математический анализ

Теория вероятностей и математическая статистика

Математическая формулировка фундаментальных химических законов

Математическое моделирование химических систем и процессов

Математическая обработка результатов химических экспериментов

Л

>

У

Общая химия

Неорганическая химия

Органическая химия

Физическая химия

Аналитическая химия

Виды междисциплинарных связей между математикой и химией

На рисунке представлены разделы математики: алгебра, геометрия, математический анализ, теория вероятностей и математическая статистика (все разделы математики объединены внутрипредметными связями) и разделы химии: общая, неор-

ганическая, органическая, физическая, аналитическая. В каждом разделе химии возникает необходимость математической формулировки фундаментальных законов, математического моделирования химических систем и процессов, обработки результатов

химического эксперимента. Каждое из перечисленных действий, представленных в блоке, также объединено внутрипредметными связями.

Представление о междисциплинарных связях математики с химией позволяет обосновать отбор включаемого в курс межпредметного материала: отбирается не просто учебный материал, имеющий отношение к химии вообще, а лишь материал, связанный с перечисленными учениями. В этом заключается один из принципов отбора содержания курса математики.

В процессе обучения важен не только показ меж- и внутрипредметных связей, но и самостоятельный поиск их для выполнения различных действий. Опыт обучения математике студентов I курса нематематических специальностей показывает, что большинство студентов не устанавливают межпредметных связей для решения задач в силу различных причин, но чаще всего из-за недостаточного знания как курса математики, так и ряда дисциплин специальности. Поэтому нам представляется возможным на этом этапе обучения использовать только внутрипредметные связи. КIV курсу большая часть дисциплин специальности изучена или находится в процессе изучения. У студентов появляется возможность посмотреть на изученный математический материал с точки зрения его применения в своей основной специальности, т. е. изучать математику на более осознанном и глубоком уровне понимания. Необходимость написания научно-исследовательской бакалаврской работы приближает студентов к научным исследованиям, при проведении которых они не смогут обойтись без применения аппарата математической статистики. Различная тематика таких работ расширяет спектр применения математических методов в химии, что еще раз требует определенных, а не разрозненных, знаний по математике, оформленных в определенную систему.

Учебный материал, изложение которого возможно с помощью междисциплинарного подхода, целесообразно изучить в определенном учебном курсе. Такой курс читается в РГПУ им. А.И. Герцена на IV курсе бакалавриата химического факультета. Данная

форма обучения вызвана тем, что, осваивая в течение трех семестров общий курс математики, бакалавры изучают фундаментальные положения курса высшей математики, реализуя принцип фундаментальности и принцип научности в изучении предмета, и выполняют программу изучения общеобразовательных дисциплин, но не располагают еще многими знаниями по своей основной специальности. Студентам можно лишь сообщить те области их основной специальности, в которых используются математические знания. КIV курсу знания студентов бакалавриата позволяют строить более сложные модели и привлекать больший объем материала, а следовательно, появляется возможность дать студентам современную трактовку фундаментальных математических понятий, повысить математическую культуру, обеспечить единый подход к изучению различных разделов математики. На этот курс ложится ответственность за использование в научно-исследовательской бакалаврской работе математических методов, позволяющих строго обосновывать доказываемые утверждения. Таким образом, решается задача совершенствования прикладной направленности изучения математики, усиления межпредметных связей, демонстрируются различные аспекты использования математической деятельности в основной специальности студента.

В преподавании курса математики можно выделить инвариантную и вариативную части. Инвариант — это предусмотренный образовательной программой минимум, который должны освоить студенты независимо от профессиональной направленности факультета. Вариативная часть представляет собой материал, отобранный согласно востребованности в будущей профессиональной деятельности.

Для того чтобы определить содержание и структуру курса математики для бакалавров естественнонаучных направлений, мы ставим цели обучения, складывающиеся из инвариантного и вариативного компонентов.

Цели обучения инвариантного компонента:

• знание основ линейной алгебры и аналитической геометрии, дифференциально-

го и интегрального исчисления, дифференциальных уравнений, теории вероятностей и математической статистики;

• владение навыками использования математического аппарата;

• представление о значимости математической составляющей в образовании, о роли и месте математики в мировой культуре.

Цели обучения вариативного компонента:

• использование математических понятий, методов и моделей для описания различных явлений и процессов;

• владение математическим аппаратом, используемым при решении задач естественнонаучного содержания;

• умение выбирать и применять математические методы, уместные при решении данной конкретной задачи.

Исходя из вышесказанного, отбор материала для построения курса математики мы осуществляли, пользуясь следующими требованиями:

• определение целей обучения математике;

• содержание учебной дисциплины должно включать основные (фундаментальные) математические понятия, законы и теории, без которых невозможно дальнейшее обучение;

• в содержание курса включается материал межпредметного характера, который непосредственно связан с основными учениями химической науки; предпочтение отдается тому материалу, который в наибольшей степени обнаруживает эти связи.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Баврин, И.И. Краткий курс высшей математики для химико-биологических и медицинских специальностей [Текст] / И. И. Баврин. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. - 328 с.

2. Буданова, A.A. Межпредметные связи в курсе общей химии [Текст] / A.A. Буданова // Химия: методика преподавания химии. — 2003. — №1.

3. Голобородько, М.Я. Влияние межпредметных связей на формирование физических и химических понятий [Текст] / М.Я. Голобородько, Ф.Н. Соко-

лова // Межпредметные связи естественно-математических дисциплин. — М., 1980.

4. Межпредметные связи естественно-математических дисциплин [Текст] / под ред. В.Н. Федоровой. — М.: Просвещение, 1980. — 208 с.

5. Скатецкий, В.Г. Математическое моделирование физико-химических процессов [Текст] / В.Г. Скатецкий. - Минск, 1980.

6. Чарыков, А.К. Математическая обработка результатов химического анализа [Текст]: учеб. пособие для вузов / А.К. Чарыков. — Л.: Химия, 1984.

УДК В 74.8

Е.Ф. Матвейчук

О НЕКОТОРЫХ АСПЕКТАХ КОНЦЕПЦИИ НЕПРЕРЫВНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ВЗРОСЛЫХ

В современном мире происходят кардинальные изменения в сфере взаимодействия человека и информации. Впервые за всю историю человечества информация и знания по значимости соотносятся с такими категориями, как материя и энергия. Мы являемся свидетелями перехода человечества от индустриальной к информационной цивилизации. Построение информа-

ционного общества, часто именуемого «обучающимся обществом», — одна из приоритетных задач человечества, решение которой неразрывно связано с возрастанием потребности каждого человека в постоянном повышении квалификации, обновлении знаний, освоении новых видов деятельности. Вхождение человечества в эпоху информационного общества обусловило смену усто-

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.