Формування дослідницьких умінь у процесі навчання вищої математики студентів біологічних спеціальностей

Abstract

У дослідженні висвітлені актуальні проблеми підготовки майбутніх біологів-дослідників до професійної діяльності. У роботі розкрито психологопедагогічні передумови формування дослідницьких умінь студентів біологічних спеціальностей у процесі навчання вищої математики. Обґрунтовано необхідність формування у студентів біологічних спеціальностей дослідницьких умінь у процесі навчання вищої математики та на цій основі сформульовано методичні вимоги щодо підготовки майбутніх біологів-дослідників до професійної діяльності. В роботі запропоновано методичну систему формування дослідницьких умінь студентів-біологів на основі математичного моделювання як методу дослідження та введення в навчання системи професійно-орієнтованих завдань та комплексу інтегрованих лабораторних робіт з вищої математики. Запропоновані методичні рекомендації щодо їхнього впровадження до процесу підготовки майбутніх біологів-дослідників у навчанні вищої математики. Розроблений та апробований електронний підручник «Основи вищої математики для біологів». У роботі наведено результати педагогічного експерименту, що підтверджують ефективність запропонованої методики навчання.

В работе освещены актуальные проблемы подготовки будущих биологовисследователей к профессиональной деятельности. Раскрыты психологопедагогические предпосылки формирования исследовательских умений студентов биологических специальностей в процессе обучения высшей математике. Обоснована необходимость формирования у студентов биологических специальностей исследовательских умений в процессе обучения высшей математике и на этой основе сформулированы методические требования относительно подготовки будущих биологов-исследователей к профессиональной деятельности. В работе впервые разработаны и теоретически обоснованы особенности математической подготовки будущих биологов-исследователей: фундаментальная роль математических знаний и умений в процессе овладения студентами курса высшей математики; интегративная и прогностическая функция математических знаний; профессиональная направленность обучения курсу высшей математики; ориентация содержания учебного материала на интеграцию математики и биологических дисциплин. В диссертации уточнены цели и задачи математической подготовки студентов биологических специальностей классических университетов; понятие профессионально ориентированной учебной исследовательской деятельности студентов-биологов и исследовательских умений как основных составляющих будущей профессиональной деятельности студентов-биологов; понятие моделирования как средства формирования исследовательских умений и определение мотивации к исследовательской деятельности посредством введения систем профессионально ориентированных заданий по высшей математике. Автором доказано, что формирование исследовательских умений наиболее эффективно происходит в процессе привлечения студентов к учебнопознавательной исследовательской деятельности, а уровень сформированности этих умений детерминируется особенностями ее организации и управления. Профессионально ориентированное обучение высшей математике на биологических факультетах дает возможность более эффективно использовать преимущества разных направлений процесса обучения во время формирования опыта профессиональной деятельности будущих биологов. Это обуславливает использование систем профессионально ориентированных задач по высшей математике, введение интегрированных лекционных и практических занятий, информационно-коммуникационных технологий, в том числе педагогических программных средств, профессиональных математических пакетов, эвристических учебных компьютерных программ. Автором предложена методическая система формирования исследовательских умений студентов-биологов на основе математического моделирования как метода исследования и введена система профессиональноориентированных заданий, а также комплекс интегрированных лабораторных работ по высшей математике. Предложены методические рекомендации по их внедрению в процесс математической подготовки будущих биологовисследователей. Разработан и апробирован электронной учебник «Основы высшей математики для биологов». В работе приведены результаты педагогического эксперимента, которые подтверждают эффективность предложенной методики обучения и свидетельствуют о том, что использование систем профессионально ориентированных задач содействует формированию и развитию профессионально ориентированной исследовательской деятельности студентов, формированию индивидуального стиля исследовательской деятельности, если базируется на принципах максимальной заинтересованности, наглядности, эвристичности, профессиональной направленности, постепенном наращивании сложности и отвечает таким требованиям, как рациональному соотношению между логическим и эвристическим компонентами учебной деятельности; направленности на открытие; соответствию жизненной практике студентов; комплексному и целесообразно оправданному использованию традиционных и современных средств обучения. Внедрение системы профессионально ориентированного обучения высшей математике на основе организации и управления учебнопознавательной исследовательской деятельности и формирование исследовательских умений будущих биологов позволяет повысить не только качество их математической подготовки, но и качество их подготовки по специальным дисциплинам.

The dissertation is devoted to the problems of training the future research biologists for their professional activity. Psychological and pedagogical terms of research skills formation in the process of teaching higher mathematics for the students of biological specialties have been determined. The necessity of the research skills formation of the students of biological specialties in the process of teaching higher mathematics has been grounded and as a result of it the methodical requirements for the training of future research biologists for their professional activity have been formulated. The methodical system of biology students’ research skills formation on the basis of mathematical modeling as a research method and the introducing of the system of professional tasks and integrated laboratory works on higher mathematics into the process of teaching are given. The methodical recommendations how to introduce these tasks into the future research biologists training in the process of teaching higher mathematics are suggested. The electronic text-book “Foundations of Higher Mathematics for Biologists” has been worked out and tested. The results of the pedagogical experiment, which have proved the effectiveness of these teaching methods, are presented in our thesis.