К вопросу об актуализации математических знаний в профессиональной подготовке будущего инженера безопасности жизнедеятельности

В настоящее время, для современного общества, вопросы безопасности жизнедеятельности резко обострились и приняли характерные черты проблемы выживания человека. Крупнейшие аварии и катастрофы, произошедшие в последние десятилетия в России и за рубежом, наряду с гибелью людей, огромным материальным ущербом, как правило, причинили невосполнимый ущерб окружающей природной среде, экологическим системам ряда регионов и территорий. По мнению ученых – специалистов в области безопасности жизнедеятельности Э. А. Арустамова, П. Г. Белова, С. В. Белова, «безопасность жизнедеятельности – это состояние окружающей среды, при котором с определенной вероятностью исключено причинение вреда существованию человека и решение данной проблемы состоит в обеспечении комфортных условий жизнедеятельности людей на всех стадиях жизни, в защите человека и окружающей его среды от воздействия вредных факторов, превышающих нормативно-допустимые уровни»[3,4,5].

Происходящие негативные изменения среды обитания человека предопределили постановку актуальной задачи необходимости современного специалиста, который в достаточной мере подготовлен для успешного решения возникающих задач по обеспечению безопасности всего общества при ликвидации последствий стихийных бедствий, аварий и катастроф. Возрастает значимость специалиста инженерной деятельности, умеющего предвидеть и предупреждать чрезвычайные ситуации, негативно влияющие на безопасность общества в целом. Так, Н.Г. Багдасарьян, цель инженерной деятельности видит сначала в определении материальных условий и искусственных средств, влияющих на природу в нужном направлении, заставляющих ее функционировать так, как это нужно для человека, и лишь потом на основе полученных знаний задавать требования к этим условиям и средствам, а также указывать способы и последовательность их обеспечения и изготовления.[2]

В жизни современного общества инженерная деятельность играет возрастающую роль, что обусловлено проблемами более рационального использования научных знаний, значимостью для жизни человека решений, принимаемых и реализуемых инженерами в ходе конструирования искусственной окружающей среды – техносферы. По мнению академика Н. Н. Моисеева, «человечество вступило в новую эру своего существования, когда потенциальная мощь создаваемых им средств воздействия на среду обитания становится соизмеримой с могучими силами природы планеты».[11] Это внушает и гордость и опасение, так как чревато последствиями, которые могут привести к уничтожению цивилизации и даже всего живого на Земле.

Таким образом, современному обществу необходимы специалисты с высшим техническим образованием, которые могли бы контролировать, оценивать и следить за изменениями, происходящими в техносфере. Возникновение проблемы безопасности жизнедеятельности означает, что наступила новая, постиндустриальная эпоха - предсказанная в 1920-х годах В. И. Вернадским «новая стадия в истории планеты, при которой впервые человек становится крупнейшей геологической силой».[7]

Будущий инженер безопасности жизнедеятельности в настоящее время должен реально оценивать важность своих профессиональных знаний для комфортного существования всего человечества и планеты в целом. В 21 веке, с развитием техносферы, во много раз возросла ответственность инженеров, как утверждает В. Л. Романовский, и как следствие, должны возрасти требования к уровню технического образования. Задачи, которые возникли с усложнением технических систем, должны будут решать нынешние студенты технических вузов.[12] Таким образом, профессиональная подготовка инженера безопасности жизнедеятельности должна соответствовать требованиям времени и уровню воздействия состояния техносферы.

По мнению Е. В. Муравьевой, В. Л. Романовского, будущий инженер безопасности жизнедеятельности должен «чётко понимать экологические последствия чрезвычайных ситуаций, для этого важно владение математическим аппаратом и методами математического моделирования, знание теории вероятности и взаимосвязей в современных технико-экологических комплексах». В основу технического образования, как считают ученые, необходимо положить обстоятельное изучение теоретических, базовых (фундаментальных) дисциплин: математики, механики, физики и химии.[12]

Рассматривая роль «точных» дисциплин в образовании, А. М. Новиков отмечает: «Как только естествознание, математика, основы техники и технологии вошли в структуру образования, они стали менять человеческое мышление, придавая ему критически аналитическую рациональность, приучая людей к анализу явлений, к поиску альтернативных решений, к относительности систем отсчета, к четкости понятий и логических операций»[13]. Цели математического образования, с одной стороны, являются общеобразовательными, общими для всех инженерных специальностей, с другой – специальными, присущими лишь определенному профилю инженерной деятельности. При формировании содержания математического образования в технических университетах приходится учитывать и современный уровень развития производства, и прогноз научно-технического прогресса.

Проблемам безопасности техносферы посвящены труды академика В. А. Легасова, он утверждает, что «Образование должно стать настолько фундаментальным, чтобы выпускник мог спокойно сориентироваться в любой специальной области знания, которой коснулся по работе и выход видит в предпочтении вузами базовых, общих дисциплин - физики, химии, математики, обязательно экономики».[1]

В связи с этим, мы полагаем, что математические знания будущему инженеру безопасности жизнедеятельности необходимы и важны для его будущей профессиональной деятельности. Профессиональная деятельность будущего инженера, считает В. Л. Романовский, «будет тесно связана с математическим моделированием, а точнее, с математическими моделями, когда имеется математическое описание функционирования какой-либо системы или отдельных ее частей, установлены зависимости влияния одних элементов на другие».[12] Данные модели с определенной степенью соответствия описывают реальный физический процесс и позволяют проводить различные расчеты, осуществлять инженерное проектирование, прогнозировать работу и поведение объекта в условиях расчетного, определенного изменения параметров и факторов.

Технологию изучения явлений с помощью математических моделей, В. Л. Романовский, условно делит на четыре этапа:

1 этап - формулирование законов, связывающих основные объекты модели;

2 этап - составление в результате анализа модели теоретических результатов для сопоставления с экспериментальными данными. На данном этапе важную роль приобретают математические знания, необходимые для анализа математической модели;

3 этап - определение того, удовлетворяет ли принятая модель критерию практики;

4 этап - анализ модели в связи с накоплением данных об изучаемых явлениях и ее модернизация.

При изучении безопасности и оценке риска большое значение имеет разработка имитационных моделей, являющихся разновидностью математического моделирования. Имитационные модели более близко отражают реальный объект, так как в большинстве случаев объекты представляют собой «человек – машина», где человек выступает как элемент общей системы и может оперативно вмешиваться в ход процесса. В последнее время широкое распространение получили имитационные модели в виде деловых игр. Деловые игры позволяют за счет многократного повторения различных ситуаций проводить обучение и тренировку играющего, выбирать и прогнозировать варианты, обеспечивающие наибольшую безопасность.

Согласно Государственному образовательному стандарту высшего профессионального образования направления подготовки дипломированного специалиста 656600 «Безопасность жизнедеятельности», будущий инженер должен осуществлять такие виды профессиональной деятельности, как: научно-исследовательская; проектно-конструкторская; организационно-управленческая; эксплуатационная. Опираясь на стандарт третьего поколения выпускник безопасности жизнедеятельности должен обладать следующими общекультурными компетенциями: компетенции ценностно-смысловой ориентации; компетенции самосовершенствования; способность работать самостоятельно; способность использовать законы и методы математики, естественных, гуманитарных и экономических наук при решении профессиональных задач; способность к абстрактному и критическому мышлению, исследованию окружающей среды для выявления ее возможностей и ресурсов, способность к принятию нестандартных решений и разрешению проблемных ситуаций; способность применять на практике навыки проведения и описания исследований, в том числе экспериментальных.

Выпускник безопасности жизнедеятельности должен обладать следующими профессиональными компетенциями: в процессе проектно-конструкторской деятельности: в процессе научно-исследовательской деятельности: способность ориентироваться в основных проблемах техносферной безопасности; способность принимать участие в научно-исследовательских разработках по профилю подготовки: систематизировать информацию по теме исследований, принимать участие в экспериментах, обрабатывать полученные данные; способность решать задачи профессиональной деятельности в составе научно-исследовательского коллектива.

В исследовании И. Д. Белоновской, понятие инженерная компетентность специалиста представлена как, «интегративное профессионально-личностное качество. Сущностью его является готовность специалиста решать актуальные и перспективные инженерные проблемы, осознавая социальную значимость и личную ответственность за результаты инженерно-технической деятельности, необходимость постоянного самосовершенствования и ориентации на профессиональную успешность».[6]

Математические компетенции по своему типу относятся к предметным компетенциям. Они формируются средствами содержания математического образования. Как отмечает Л. И Майсеня, математическая компетенция рассматривается как совокупность образовательных математических знаний, умений и навыков, обеспечивающих возможность решения определенного круга теоретических и практических задач.[9]

Мы придерживаемся мнения Э.Н. Гусинского, который сформулировал три уровня математической компетентности:

• первый уровень (уровень воспроизведения) — это прямое применение стандартных приемов, распознавание математических объектов и свойств, применение известных алгоритмов и технических навыков, работа со стандартными, знакомыми выражениями и формулами, непосредственное выполнение вычислений;

• второй уровень (уровень установления связей) строится на репродуктивной деятельности по решению задач, ее содержание подсказывает, материал какого раздела математики необходимо использовать и какие известные методы применить;

• третий уровень (уровень рассуждений) строится как развитие предыдущего уровня, для решения задач этого уровня требуются определенная интуиция, размышления и творчество в выборе математического инструментария, интегрирование знаний из разных разделов курса математики, самостоятельная разработка алгоритма действий, требуется найти закономерность, провести обобщение и объяснить или обосновать полученные результаты.[8]

В состав математических компетенций М. В. Носков и В. А. Шершнева включают:

1) психологическую готовность применять математические знания в профессиональной деятельности;

2) опыт применения знаний в квазипрофессиональной деятельности;

3) уверенность в своих возможностях успешно использовать математические методы при решении задач будущей профессиональной деятельности;

4) желание и готовность познавать новое, выходящее за рамки привычной деятельности.[14]

В нашем исследовании мы рассматриваем математические знания как знание, понимание и воспроизведение фактов математической науки изучающей пространственные формы и количественные отношения, а также математические знания как результат процесса познания действительности в виде математических моделей или структур. Фундаментальность математических знаний (особенно по классической высшей математике) заключается в том, что они методологически значимы, имеют «абсолютный» характер. По мнению Н.В. Михайловой «Специфика математического знания проявляется в том, что математические идеи оказывают огромное влияние не только на человеческое мышление в целом, но и на практическое мышление».[10] Полученные на их основе умения думать, сформированные мыслительные операции способствуют формированию математической компетентности.

В нашем исследовании мы считаем, что для инженера безопасности жизнедеятельности важно не только накопление математических знаний, необходимо умение и навык извлечение и применение математических знаний, своевременное использование в нужный момент т. е. актуализация.

В философском энциклопедическом словаре «актуализация» (лат actualis — деятельный, действительный, настоящий)- это извлечение из памяти и перевод знаний, умений, навыков, форм поведения и эмоционального состояния в актуальное действие и рассматривается как понятие, означающее изменение бытия. Актуализация знаний - выполнение действий, состоящих в извлечении усвоенного материала из долговременной или кратковременной памяти с целью последующего использования его при узнавании, припоминании, воспоминании или непосредственном воспроизведении.

Мы рассматриваем актуализацию математических знаний будущего инженера безопасности жизнедеятельности как своевременное применение им математических знаний, умений и навыков в учебно-профессиональных ситуациях, в решении практико-ориентированных заданий и задач. Важно отметить, что в рамках нашего исследования речь идет о профессиональной подготовке будущего специалиста, которая нацелена на актуализацию математических знаний личности будущего инженера безопасности жизнедеятельности через формирование математических знаний и умений самостоятельно формулировать и решать практико-ориентированные задания в соответствии с направлением профессиональной деятельности. Успешное выполнение практико-ориентированных заданий может быть обеспечено, по мнению Э.Н. Гусинского, только при ориентации учебного процесса на решение подобных задач. Умение решать практико-ориентированные задания будут способствовать повышению уровня математической компетентности, следовательно, увеличивать качество профессиональной подготовки будущего инженера безопасности жизнедеятельности.

Литература:

1. Бабаев, Н.С., Кузьмин, И.И. Легасов, В.А. «Проблемы безопасности на атомных электростанциях, 1980. «Природа» № 6, с. 30-43.

2. Багдасарьян, Н.Г., Кансузян, Л.В. Немцов, А.А. Инновации в ценностных ориентациях студентов//Социологические исследования,1995,N4.-С.125-129.

3. Безопасность жизнедеятельности: Учебник/Под ред. Проф.Э.А. Арустамова.- 10-е изд., перераб. и доп.- М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и К», - 2006.- 476 с. ISBN 5-94798-832-1

4. Белов, П.Г.Системный анализ и моделирование опасных процессов в техносфере: учеб. пособие для вузов / П.Г. Белов. - М.: Академия, 2003. - 512 с. - (Высшее профессиональное образование). - Библиогр.: с. 504. - ISBN 5-7695-1039-0.

5. Белов, С.В., Ильинская, А.В. «Безопасность жизнедеятельности» Учебник для вузов. Под ред. С.В. Белов, А.В.Ильинская. М.:Высш. шк., 2004. – 606с.

6. Белоновская, И.Д. Формирование инженерной компетентности специалиста в условиях университетского комплекса: авт. дисс…докт. пед. наук: 13.00.08 / И.Д. Белоновская. - Оренбург, 2006. - 46 с.

7. Вернадский, В.И. Несколько слов о ноосфере. // Владимир Вернадский: Жизнеописание. Избранные труды. Воспоминания современников. Суждения потомков./Сост. Г.П.Аксенов. - М.: Современник, 1993.

8. Гусинский, Э.Н. Этапы обретения компетентности. /Э.Н. Гусинский, Ю.И. Турчанинова // Развитие и оценка компетентности: тез. докл. конф. - Москва, 1996 / Под ред. В.И.Белопольского и И.Н.Трофимовой. - М.: Институт психологии РАН, 1996. - С.29-31.

9. Майсеня, Л.И. Развитие содержания математического образования учащихся колледжей: теоретические основы и прикладные аспекты: монография / Л. И. Майсеня. – Минск: МГВРК, 2008. – 540 с. ISBN 978-985-526-002-9

10. Михайлова, Н.В. Загадка «непостижимой эффективности математики» и математический платонизм / Н.В. Михайлова // Матэматыка: праблемы выкладання. – 2007. – № 1. – С. 12–18.

11. Моисеев, Н.Н. Экология человечества глазами математика (Человек, природа и будущее цивилизации). М., 1990.

12. Муравьева, Е.В., Романовский В.Л. Прикладная техносферная рискология. Экологические аспекты.- Казань, 2007.

13. Новиков, А. Образование и экономика: кто кому поможет? / А. Новиков // Народное образование. – 2002. – № 1. – С. 10–19.

14. Носков, М.В. Качество математического образования инженера: традиции и инновации / М.В. Носков, В.А. Шершнева // Педагогика. – 2006. – № 6. – С. 35–42.

15. Чернова, Н.М., Былова А.М. Общая экология. Учебник для биологических факультетов педвузов. — Изд-во Дрофа. 2004. — 412 с.