Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,074

ПОВЫШЕНИЕ КВАЛИФИКАЦИИ ПРЕПОДАВАТЕЛЕЙ, ОБУЧАЮЩИХ СТУДЕНТОВ БАКАЛАВРИАТА ЕСТЕСТВЕННО-МАТЕМАТИЧЕСКИМ ДИСЦИПЛИНАМ В УСЛОВИЯХ ПОСТНЕКЛАССИЧЕСКОГО ЭТАПА РАЗВИТИЯ НАУКИ

Минин М.Г. 1 Шепель О.М. 1
1 ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет», Томск
Статья посвящена исследованию целесообразности и возможности изучения концепции естественнонаучного подхода к анализу процессов информационного обмена, освоения методологии координации содержания естественно-математического образования преподавателями, обучающими студентов бакалавриата естественно-математическим дисциплинам в условиях постнеклассического этапа развития науки. Приведено описание контрольного этапа педагогического эксперимента, в рамках которого представлены диаграммы усвоения знаний преподавателями бакалавриата, сопоставлены знания преподавателей естественно-математических дисциплин до и через год после чтения спецкурса в экспериментальной группе, проанализировано распределение студентов бакалавриата по уровням сформированности знаний и умений по окончании контрольного этапа эксперимента. На основании полученных результатов сделан вывод об эффективном усвоении указанной концепции преподавателями вузов при условии использования конкретной методической системы; о повышении знания студентов бакалавриата до уровня, отвечающего требованиям современного постнеклассического этапа развития науки при внедрении методологии координации содержания естественно-математического образования в учебный процесс.
концепция естественнонаучного подхода
методология координации содержания образования
постнеклассический этап развития науки
педагогический эксперимент
студенты бакалавриата
естественно-математические дисциплины
1. Елагина В.С. Теоретико-методические основы подготовки учителей естественнонаучных дисциплин к деятельности по реализации межпредметных связей в школе: дис. ... д-ра пед. наук: 13.00.02, 13.00.08. – Челябинск,
2003. ‒ 467 с. РГБ ОД, 71:04-13/50-X.
2. Стародубцев В.А. Особенности современного образовательного процесса / В.А. Стародубцев, О.М. Шепель, А.А. Киселёва // Высшее образование в России. – 2011. – № 8–9. – С. 68–73.
3. Усова А.В. Влияние системы самостоятельной работы на формирование у учащихся научных понятий (на материале курсов первой ступени): дис. ... д-ра пед. наук. – Челябинск, 1969. – 481 с.
4. Шепель О.М. Энтропийно-синергетические аспекты естественнонаучного образования. – Томск: Изд-во ТГПУ, 2006. – 232 с.
5. Шепель О.М. Энтропийно-синергетические подходы к преподаванию естественнонаучных дисциплин / О.М. Шепель, М.Г. Минин // Известия Томского политехнического университета. – 2006. –Т.309. – № 3. – С. 231–236.
6. Шепель О.М. Проблемное обучение основам синергетики студентов естественнонаучных факультетов // Фундаментальные исследования. – 2011. – № 8. – С. 322–325.

В рамках разработки теоретических принципов построения процессов образования в работах [2, 4-6] предложена концепция естественнонаучного подхода к анализу процессов информационного обмена, согласно которой информационный обмен между преподавателем и обучающимся предлагается воспринимать как развитие знания - процесс, представляющий собой один из аспектов единой эволюции живых, физико-химических и ментальных систем. На основе указанной концепции разработана методология координации содержания естественно-математического образования, позволяющая эффективно осуществлять согласование содержания:

  • различных разделов внутри одной дисциплины (физики, химии, биологии, математики);
  • различных естественно-математических дисциплин между собой;
  • естественно-математических и гуманитарных дисциплин;
  • естественно-математического образования с содержанием успехов современной науки, достигшей постнеклассического этапа своего развития.

В настоящей работе приводятся результаты контрольного этапа педагогического эксперимента по изучению возможности и целесообразности внедрения предложенной нами методологии в учебный процесс.

Цель исследования:

  • проверка принципиальной возможности усвоения концепции естественнонаучного подхода к анализу процессов информационного обмена и методологии координации содержания естественно-математического образования слушателями курсов повышения квалификации - преподавателями бакалавриата, обучающими физике, химии, математике на кафедрах различных вузов Российской Федерации;
    сопоставление эффективности традиционной технологии обучения концепции и методологии с эффективностью методической системы, предложенной в работе [1].

Материал и методы исследования

Участниками эксперимента являлись преподаватели и слушатели курсов повышения квалификации при кафедре инженерной педагогики Национального исследовательского Томского политехнического университета, а также студенты, обучающиеся по направлениям подготовки: 011200 «Физика», 020100 «Химия», 020400 «Биология», 010400 «Прикладная математика и информатика» в Национальном исследовательском Томском политехническом университете, Национальном исследовательском Томском государственном университете, Томском государственном педагогическом университете.

В исследовании использовались три основных способа определения уровня знаний и умений преподавателей бакалавриата.

Первый способ заключается в контроле знаний и умений одной и той же группы слушателей до и после прохождения спецкурса, что позволяет определить прирост знаний и умений как для группы в целом, так и для отдельного преподавателя.

При втором способе одновременно определялись знания и умения двух групп преподавателей: преподаватели в экспериментальной группе обучались в рамках методической системы, предложенной в [1], а в контрольной группе преподаватели знакомились с отдельными аспектами проблемы координации содержания естественно-математического образования по традиционной технологии.

Третий способ заключается в формировании контрастных групп. Из группы преподавателей, прошедших обучение на курсах повышения квалификации по данной проблеме, выбирались те преподаватели, которые заинтересовались этой проблемой всерьез и продолжали работать на кафедре над методикой реализации методологии координации содержания естественно-математического образования в процессе обучения студентов бакалавриата своей дисциплине. Вторую группу составили те преподаватели, которые после прослушивания спецкурса не стали реализовывать полученные знания в своей профессионально-педагогической деятельности. В этом случае нами проводилось изучение влияния профессионально-педагогической компетентности преподавателей физики, химии, биологии, математики на качество знаний и умений студентов бакалавриата, сформированных на основе реализации методологии координации содержания естественно-математического образования, а также умения студентов осуществлять перенос знаний смежных дисциплин при решении задач, требующих комплексного применения знаний. Преподаватели бакалавриата, находящиеся в промежуточной стадии, не включались в контрастные группы.

Результаты исследования и их обсуждение

Диаграммы усвоения знаний преподавателями бакалавриата в экспериментальной и контрольной группах после реализации второго способа определения уровня знаний и умений на контрольном этапе эксперимента приведены на рис. 1.

Коэффициент полноты усвоения знаний (K) рассчитывался по формуле

где n - общее количество элементов знаний, которые должны быть усвоены обучаемым; ni - количество элементов знаний, усвоенных i-м обучаемым; N - число обучаемых, выполнявших контрольное задание, и в данном случае оно оказалось равным 0,713 и 0,505 в экспериментальной и контрольной группах соответственно.

Коэффициент эффективности выбранной методики (на полноту усвоения знаний) η определялся отношением:

Поскольку η > 1, то выбранную методику обучения можно считать достаточно эффективной для формирования у преподавателей бакалавриата теоретических представлений о естественнонаучном подходе к анализу процессов информационного обмена и методологии координации содержания естественно-математического образования.

Первый способ определения уровня знаний и умений преподавателей бакалавриата был реализован при расчёте прочности знаний по методике А.В. Усовой [3]. С этой целью было проведено тестирование преподавателей спустя год после их обучения.

Статистическое сопоставление результатов контроля знаний преподавателей естественно-математических дисциплин до чтения спецкурса и через год после чтения спецкурса в экспериментальной группе приведено в табл. 1.

Для оценки статистической значимости различий результатов оценки знаний до и после чтения спецкурса использовался критерий χ2, согласно которому:

где n1 и n2 - объем независимых выборок экспериментальных и контрольных групп; Q1i и Q2i - наибольшие частоты (количество обучаемых, обладающих знаниями, соответствующими данному качественному уровню); с - число категорий, на которые распределяются результаты измерения состояния изучаемого свойства (число уровней сформированности знаний или умений); Т = χ2.

 

Рис. 1. Диаграммы усвоения знаний преподавателями бакалавриата: а - в экспериментальной группе перед контрольным этапом эксперимента; б - в экспериментальной группе по окончании контрольного этапа эксперимента; в - в контрольной группе перед контрольным этапом эксперимента; г - в контрольной группе по окончании контрольного этапа эксперимента: - получившие хорошие и отличные оценки; - получившие неудовлетворительные и удовлетворительные оценки

Таблица 1 Сопоставление знаний преподавателей естественно-математических дисциплин до и через год после чтения спецкурса в экспериментальной группе

Экспериментальная группа

Кол-во преподавателей (n)

Кол-во неудовлетворительных и удовлетворительных оценок

Кол-во хороших и отличных оценок

До чтения спецкурса

n = 25

Q11 = 21

Q12 = 4

После чтения спецкурса

n = 25

Q21 = 5

Q22 = 20

Полученное значение Тнабл (20,513) существенно превышает Ткр = 3,841, определённое по таблице критических значений статистики для числа степеней свободы ν = 1 и принятого уровня значимости α = 0,05, что позволяет:

  • отклонить нулевую гипотезу об отсутствии статистически значимого различия в распределении оценок до и после чтения спецкурса;
  • констатировать усвоение концепции естественнонаучного подхода к анализу процессов информационного обмена и методологии координации содержания естествен- но-математического образования преподавателями бакалавриата, обучающими физике, химии, биологии, математике.

Коэффициент полноты усвоения знаний оказался равен 0,808.

Коэффициент прочности усвоения знаний (γ) определялся отношением:

Таким образом, активная работа преподавателей по совершенствованию знаний о координации содержания естественно-математических дисциплин в межкурсовой период приводит к повышению коэффициента прочности усвоения знаний до значения, превышающего единицу

Третий способ определения уровня знаний и умений преподавателей бакалавриата был реализован при исследовании влияния изученной педагогами методологии координации содержания естественно-математического образования на качество усвоения студентами бакалавриата сведений междисциплинарного характера, включающих в себя достижения неклассического и современного постнеклассического естествознания.

При этом были выделены следующие уровни сформированности междисциплинарных знаний и умений:

I уровень (уровень фактов) - студенты бакалавриата оперируют естественнонаучными фактами, однако знания носят ограниченный характер, студенты испытывают трудности при определении связей между ними;

II уровень (уровень понятий) - студенты бакалавриата оперируют естественнонаучными понятиями при выполнении отдельных этапов решения задач, но при установлении связи между ними испытывают затруднения;

II уровень (аналитико-синтетический уровень) - студенты бакалавриата оперируют знаниями смежных дисциплин, осознают взаимосвязи между ними, применяют междисциплинарные знания при установлении причинно-следственных связей между явлениями различной природы, различают классический, неклассический и постнеклассический этапы развития науки;

IV уровень (уровень творчества) - студентами бакалавриата усвоены:

  • естественнонаучные понятия, законы и теоретические положения, общие для физики, химии, биологии, математики, взаимосвязи между ними;
  • умения использовать их при решении задач, требующих комплексного применения знаний из смежных предметов;
  • особенности классического, неклассического и постнеклассического этапов развития науки;
  • математический аппарат каждого из этапов развития науки.

Контрольная работа была проведена со студентами бакалавриата, обучающимися в четвёртом семестре по направлениям подготовки: 01120 «Физика», 020100 «Химия», 020400 «Биология», 010100 «Математика» в различных вузах г. Томска в группах, в которых преподаватели после курсовой подготовки продолжали работать над проблемой координации содержания естественно-математических дисциплин при обучении физике, химии, биологии, математике (экспериментальные группы), и в группах, в которых преподавателями такая работа не проводилась или проводилась эпизодически (контрольные группы). Результаты представлены на рис. 2 и в табл. 2. При этом Тнабл. оказалось равным 30,579, что намного превышает значение Ткр, равного 7,815 и определённого для числа степеней свободы ν = 3, принятого уровня значимости α = 0,05. Полученный результат позволяет констатировать статистическую значимость различий в распределении уровней сформированности междисциплинарных знаний между экспериментальной и контрольной группами.

Рис. 2. Распределение студентов бакалавриата по уровням сформированности знаний и умений по окончании контрольного этапа эксперимента: - экспериментальная группа; - контрольная группа

То есть, проведённые контрольные срезы показали положительное влияние подготовки преподавателей естественно-математических дисциплин на качество усвоения знаний и умений студентов бакалавриата, сформированных на основе методологии координации содержания естественно-математического образования. В результате систематической реализации методологии координации содержания естественно-математического образования преподавателями естественнонаучного и математического цикла, учебно-познавательные умения студентов бакалавриата, общие для дисциплин этого цикла, становятся обобщенными, их естественно-математические знания приобретают междисциплинарный характер и достигают уровня, отвечающего требованиям современного постнеклассического этапа развития науки.

Таблица 2  Результаты сравнительного анализа сформированности междисциплинарных знаний у студентов бакалавриата четвёртого семестра

Показатели

Группы

контрольные

экспериментальные

Число студентов

108

105

Коэффициент полноты усвоения знаний

0,41

0,84

Выводы

Таким образом, согласно результатам проделанной работы, предлагаемая нами концепция естественнонаучного подхода к анализу процессов информационного обмена и разработанная на её основе методология координации содержания естественно-математического образования усваиваются преподавателями естественно-математических дисциплин более эффективно при использовании методической системы, разработанной в [1], а внедрение указанной методологии в учебный процесс повышает знания студентов бакалавриата до уровня, отвечающего требованиям современного постнеклассического этапа развития науки.

Рецензенты:

  • Стародубцев В.А., д.п.н., профессор кафедры инженерной педагогики ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет», г. Томск;
  • Соколова И.Ю., д.п.н., профессор кафедры инженерной педагогики ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет», г. Томск.

Работа поступила в редакцию 24.07.2012.


Библиографическая ссылка

Минин М.Г., Шепель О.М. ПОВЫШЕНИЕ КВАЛИФИКАЦИИ ПРЕПОДАВАТЕЛЕЙ, ОБУЧАЮЩИХ СТУДЕНТОВ БАКАЛАВРИАТА ЕСТЕСТВЕННО-МАТЕМАТИЧЕСКИМ ДИСЦИПЛИНАМ В УСЛОВИЯХ ПОСТНЕКЛАССИЧЕСКОГО ЭТАПА РАЗВИТИЯ НАУКИ // Фундаментальные исследования. – 2012. – № 9-3. – С. 625-629;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=30322 (дата обращения: 19.11.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074