Full text

Введение / Introduction

 

Формирование у студентов вузов общих компетенций, то есть компетенций, основанных на общеучебных умениях и навыках, таких как умения и навыки в области информационного поиска, анализа, классификации, обобщения информации, формирования выводов, проектирования способов получения новых знаний, является одной из целей обучения в вузе в условиях реализации компетентностного подхода и федеральных государственных образовательных стандартов.

На актуальность данной задачи указывают целевые ориентиры федеральных государственных образовательных стандартов, например, ФГОС 01.03.01 Математика [1], ФГОС 06.03.01 Биология [2] в качестве целей обучения предусматривают формирование исследовательских компетенций, проектных компетенций, которые являются общими для целого ряда научных специальностей и направлений обучения.

Вместе с тем в учебном процессе вузов реализуется сравнительно мало курсов, а также форм организации учебной деятельности, направленных на формирование непосредственно общих компетенций. По преимуществу это учебные курсы общего характера, реализуемые на первом году обучения, лабораторные и практические работы. Вместе с тем именно формирование общих компетенций у студентов детерминирует успешность освоения ими учебного материала и в рамках специальных курсов. Это особенно актуально для студентов, изучающих естественно-научные и математические дисциплины, что обусловлено содержанием этих дисциплин, их прикладным характером. Так, изучение естественно-научных дисциплин отличается тем, что студенты в процессе их изучения должны освоить методы естественно-научного исследования, обучиться проектировать научные исследования (формировать гипотезы, ставить цель, задачи, формулировать выводы по результатам исследования). Формирование соответствующих групп компетенций требует применения новых методов обучения, технологий обучения, которые позволяют создать учебные ситуации для организации коммуникации студентов, обмена опытом, проектирования ими учебных исследований и учебно-познавательного процесса. Особое значение на современном этапе приобретают общие компетенции, которые позволяют управлять учебно-познавательной деятельностью в условиях цифровизации образования.

Вышеизложенное обусловливает цель и задачи исследования. Цель исследования – выявить условия эффективности применения активных методов и современных технологий обучения, позволяющих формировать общие компетенции у студентов, изучающих естественно-научные и математические дисциплины. Задачи исследования включают: анализ условий формирования общих компетенций, анализ особенностей формирования общих компетенций у студентов естественно-научных и математических специальностей, характеристику и выявление условий развития новых видов компетенций при цифровизации образования.

 

Обзор литературы / Literature review

 

Исследования по проблемам формирования общих компетенций студентов вузов, изучающих естественно-научные и математические дисциплины, характеризуются, с одной стороны, многоаспектным подходом, а с другой – недостаточным числом комплексных разработок и решений.

В первую очередь можно отметить достаточно большое число работ, посвященных вопросам применения в практике обучения в вузе активных методов обучения, в части их отличия от иных методов обучения и функциональных возможностей.

Активные методы обучения, как отмечают Т. Е. Прихода, Л. В. Якушева, предполагают свободное взаимодействие и коммуникацию обучающегося в образовательном процессе с педагогом. К активным методам обучения относятся, к примеру, проектный метод, кейс-метод, метод проблемного обучения, метод учебно-исследовательской деятельности, дискуссия, дебаты и ряд других [3]. В отдельных зарубежных источниках, например в коллективном исследовании [4], отмечается такой признак активных методов обучения (на примере кейс-метода, методов проблемного обучения), как «интерактивность», то есть участие обучающихся в проектировании формы обучения, взаимодействия с педагогом, ввиду чего активные методы в зарубежной литературе также называют интерактивными.

A. M. Аль-Рахми и соавт. отмечают возможность при применении активных методов обучения достичь таких результатов обучения (сформировать умения, навыки, компетенции), которые в дальнейшем позволят эффективно формировать уже непосредственно знания и умения в области отдельных дисциплин [5]. В российской терминологии можно говорить о том, что применение активных методов обучения позволит сформировать метапредметные результаты обучения, в том числе общие компетенции, которые являются достаточно значимыми, наряду с предметными результатами.

Как указывают А. Дилекчи, Х. Каратай, активные методы обучения позволяют формировать навыки и умения, лежащие в основе креативного мышления. По мнению авторов, это обусловлено тем, что активные методы обучения предусматривают более высокий уровень вовлеченности обучающихся в освоение содержания образовательной программы, что достигается при помощи организации ситуаций активного взаимодействия (педагога и обучающихся, обучающихся между собой) в рамках учебной деятельности [6].

Отдельно современными авторами отмечается и потенциал активных методов обучения в части предоставления обучающимся возможности управлять процессом освоения материала. Так, например, С. K. Ховард, Д. Тондер, Ч. Ma, Цзе Ян указывают, что активные методы обучения основаны на взаимодействии обучающегося и педагога, при котором организация образовательной деятельности предусматривает не только вовлеченность обучающихся в изучение материала, но и возможность с их стороны направлять и корректировать организацию, процесс и форму образовательной деятельности. Педагог при применении активных методов обучения выступает не источником знаний, а «управляющим» процессом обучения [7]. С данной позицией можно согласиться ввиду того, что применение, например, таких методов, как метод проектов, метод дискуссий, позволяет обучающимся самостоятельно выбрать тему для изучения (проекта, обсуждения), отдельный, наиболее интересующий их аспект данной темы. Кроме того, такое представление о процессе обучения с точки зрения деятельности его субъектов согласуется с системно-деятельностным, деятельностным, компетентностным подходами, которые лежат в основе федеральных государственных образовательных стандартов.

Р. Чжан, Д. Цзоу, Г. Ченг, Х. Се иллюстрируют в исследовании возможности применения активных методов обучения, а также технологий обучения, которые характеризуются формированием условий активного взаимодействия студентов и преподавателей [8]. Авторы приводят опыт реализации проектного, учебно-исследовательского методов, которые применяются и в российской педагогической практике, в том числе и в вузе.

Значительная часть современных исследований посвящена возможностям и проблемам применения активных методов обучения в условиях цифровизации образования, активного применения цифровых технологий. В частности, отмечается, с одной стороны, возникновение дополнительных возможностей, в том числе в аспекте формирования общих компетенций, с другой стороны, и ряд проблем. С данной позицией в целом можно согласиться. Так, например, при применении активных методов обучения с использованием цифровых технологий у обучающихся формируется ряд дополнительных общих компетенций, в первую очередь это компетенции в области информационного поиска, представления больших объемов данных. Вместе с тем использование дополнительных вспомогательных сервисов (например, технологии искусственного интеллекта), напротив, может снижать мотивацию к обучению, а также позволяет студентам применять готовые учебные решения, что, в свою очередь, негативно сказывается на процессе формирования компетенций.

Использование современных технологий обучения в современных исследованиях нередко рассматривается в контексте применения и активных методов обучения. Это связано в первую очередь с тем, что технологии обучения современного типа нередко содержат в себя элементы активных методов обучения. Например, С. Раманкулов и соавт. в коллективном исследовании приводят опыт интеграции кейс-метода и цифровых технологий обучения (на примере изучения физики). Авторы при этом подчеркивают, что особенность современных технологий обучения, и в частности цифровых технологий обучения, состоит в том, что такие технологии являются метакогнитивными (содержат стимулы, этапы, инструменты для рефлексии полученных знаний и приобретенных умений), а также предусматривают активное взаимодействие учителя и ученика, учеников друг с другом в процессе моделирования и реализации процесса приобретения новых знаний, навыков, компетенций [9]. Из вышеописанного следует, что применение современных технологий обучения позволяет формировать ряд общих компетенций регулятивного характера, то есть компетенций, связанных с процессом проектирования получения нового знания, умений, навыков, планирования хода освоения новой информации и получения нового учебного опыта. Кроме того, применение современных технологий обучения также позволяет формировать и часть «рефлексивных» компетенций, то есть компетенций, связанных с процессом рефлексии полученного знания, приобретенных умений, навыков, с оценкой недостающих знаний и навыков для решения той или иной учебной либо прикладной задачи. Это подтверждается и иными исследователями. Так, Я. Захорец, А. Гашкова, М. Мунк отмечают значимость применения таких современных технологий обучения, которые предусматривают элементы саморефлексии. Авторы подчеркивают, что такие виды технологий позволяют сформировать компетенции в области рефлексии полученного знания и, следовательно, в дальнейшем планировать его совершенствование [10].

Второй аспект связан с тем, что современные технологии обучения рассматриваются как одно из средств формирования именно общих компетенций, наряду с активными методами обучения. Кроме того, отмечается высокая значимость применения современных технологий обучения именно в математическом и естественно-научном образовании ввиду того, что данные направления образования связаны с необходимостью формирования общих компетенций в области выдвижения гипотез, организации и проведения эмпирических исследований, объяснения и интерпретации их результатов, статистической обработки данных. Анализируя данный вопрос, Ш. С. Муродова, У. Н. Зеваршозода, А. П. Назаров и другие отмечают, что применение цифровых технологий позволяет совершенствовать методику преподавания математики в высшей школе за счет создания условий формирования дополнительных общих компетенций в области информационного поиска, математической обработки больших данных, статистической обработки данных и т. д. [11] О. С. Рахмонова отмечает, что применение современных технологий обучения позволяет сформировать информационно-коммуникативные компетенции, которые представляют собой одну из наиболее значимых групп для естественно-научного и математического образования общих компетенций [12].

А. Х. Байрамов, анализируя особенности современных технологий обучения, указывает на то, что их использование на систематической основе позволяет сформировать общие компетенции в области получения новых знаний, умений и навыков, проектирования способов их получения [13].

Можно отметить и отдельные частные исследования в области применения современных технологий обучения и активных методов обучения. Так, Б. Е. Стариченко, П. Г. Безбородова, Е. А. Софрыгина, Г. М. Шоева отметили высокую эффективность нейросетевых технологий обучения в формировании творческого мышления и обусловливающих его компетенций у обучающихся старших классов и высших учебных заведений [14].

С. В. Крайнева, О. Р. Шефер, Т. Н. Лебедева выявили высокую эффективность использования активных методов обучения и современных технологий в формировании и развитии общих компетенций у обучающихся вузов именно при изучении естественно-научных дисциплин [15]. В исследовании Е. В. Гулыниной, А. Д. Омаровой выявлена возможность при применении современных технологий обучения (в том числе технологий, связанных с использованием искусственного интеллекта) персонализировать процесс обучения, обеспечить индивидуальный подход, что позволяет развивать у студентов именно те компетенции, которые личностно значимы для них [16]. Л. А. Шигакова, Д. Р. Иногамова отмечают, что современные, по преимуществу цифровые, технологии обучения являются частью методологии при преподавании в вузах естественно-научных дисциплин в условиях современного периода развития образования [17].

В. В. Селезнева, Т. А. Бунакова отмечают, что необходимо формирование общих компетенций современных студентов в области использования технологий искусственного интеллекта, нейросетей. Формирование таких компетенций возможно при использовании современных цифровых технологий обучения [18]. В отдельных исследованиях говорится также о необходимости оценки соответствующих общих компетенций, которые выделяют в отдельную группу из группы информационно-коммуникативных компетенций. Например, Д. П. Данилаев, Н. Н. Маливанов подчеркивают, что необходимо разрабатывать новые инструменты для оценки новых общих компетенций – в области применения цифровых технологий, технологий искусственного интеллекта [19]. Это отмечается и в зарубежных исследованиях, в частности в работе [20], где авторы также рассматривают возможности формирования новых типов общих компетенций на основе синтеза активных методов обучения и современных технологий обучения. Аналогичный подход к представлению о необходимости формирования общих компетенций в условиях цифровизации общества и образования представлен в работе [21].

Особое внимание уделяется вопросам применения сетевых технологий обучения, дистанционных технологий, которые позволяют обеспечивать взаимодействие педагогов и обучающихся в рамках образовательного процесса. При этом, с одной стороны, отмечается, что дистанционное обучение снижает возможности формирования общих компетенций, что требует применения дополнительных методов и технологий обучения. Например, такая позиция представлена в исследовании [22]. В иных работах, напротив, говорится о том, что применение новых дистанционных технологий в обучении позволяет формировать ряд дополнительных общих компетенций. С. С. Джилл и соавт. подчеркивают возможность при помощи дистанционных, сетевых технологий обучения формировать ряд общих компетенций в области коммуникации, компьютерно-опосредованной коммуникации, информационной безопасности [23].

Ю. Ю. Гавронская, Д. С. Ямщикова отмечают необходимость формирования общих компетенций, в том числе в области информационного поиска как части функциональной грамотности, а также разработки новых способов оценивания уровня сформированности общих компетенций [24]. Д. С. Ямщиковой представлены критерии для оценки общих компетенций как элементов естественно-научной грамотности, то есть формируемых в рамках естественно-научного образования. Отмечается возможность формирования таких компетенций при условии организации процесса обучения с использованием активных методов обучения [25].

Таким образом, в современных исследованиях отмечается необходимость формирования принципиально новых групп компетенций в области обращения с информацией, коммуникации, использования современных технологий (искусственного интеллекта, нейросетей). Формирование таких компетенций имеет принципиальное значение при изучении естественно-научных и математических дисциплин.

Д. Махони, Л. Паттерсон, К. Холл указывают на то, что именно естественно-научные дисциплины, ввиду активного развития биологии, физики, химии, сегодня открывают возможности для применения новых методов и технологий обучения, основанных на новых методах формирования научного знания в соответствующих науках [26]. Д. С. Ямщикова отмечает, что интеграция содержания естественно-научных и математических дисциплин, реализуемая в том числе на основе применения активных методов обучения, новых технологий обучения, позволяет сформировать ряд общих компетенций в области проектирования способов получения новых знаний [27]. А. В. Ведяшкина подчеркивает возможности применения активных методов обучения при формировании общепрофессиональных и профессиональных компетенций [28]. Сходной позиции придерживается Т. Е. Чикина, отмечая, что применение активных методов обучения является необходимостью в условиях реализации компетентностного подхода в образовании [29].

Вместе с тем в современных исследованиях можно отметить и выявляемые проблемы в области использования активных методов обучения. М. Н. Булаева, О. Н. Филатова, Е. Н. Мольков указывают на то, что применение активных методов обучения требует от педагогов проектирования новых форм и условий обучения при необходимости их согласования с образовательной программой [30].

Д. Т. Абельбасова, Т. М. Даришева подчеркивают, что применение активных методов обучения способствует формированию коммуникативных компетенций студентов, но при этом на педагога ложится дополнительная нагрузка в области организации обучения таким образом, чтобы формировать коммуникативные ситуации, в рамках которых студенты смогут формировать и развивать коммуникативные компетенции [31]. Н. С. Суворов, А. В. Непочатых также отмечают, что развитие компетенций студентов возможно в условиях создания условий общения [32].

С учетом вышеизложенного можно сделать вывод о том, что в современных исследованиях рассматриваются проблемы формирования общих компетенций в условиях цифровизации образования, в том числе новых групп компетенций (например, в сфере применения технологий искусственного интеллекта). Применение активных методов обучения, современных технологий обучения в целях развития у студентов общих компетенций, согласно проанализированным теоретическим и практическим разработкам, наиболее эффективно в комплексе. Формирование и развитие общих компетенций у студентов, изучающих естественно-научные и математические дисциплины при использовании активных методов обучения, современных технологий обучения, эффективно при условии: комплексного применения вышеуказанных методов и технологий, систематического применения, создания педагогом (преподавателем) соответствующих учебных ситуаций, способствующих развитию информационно-коммуникативных компетенций, компетенций в области информационного поиска, проектирования способов получения нового знания (умений, навыков, компетенций), компетенций в области управления учебно-познавательной деятельностью. Это позволяет сформулировать ряд условий развития общих компетенций студентов вузов, изучающих естественно-научные и математические дисциплины, при применении активных методов и современных технологий обучения.

 

Методологическая база исследования / Methodological base of the research

 

Методология исследования основана на диалектическом методе познания, общенаучных методах анализа, синтеза, обобщения информации. Диалектический метод познания в рамках исследования позволил основываться на общих принципах научного исследования при формулировании суждений по итогам работы с теоретическими источниками, методическими разработками. Метод анализа применен при исследовании отдельных условий формирования общеучебных компетенций у студентов естественно-научных специальностей, выявления и оценки способов их формирования. В ходе исследования также проанализированы методические разработки по вопросам формирования общих компетенций студентов в естественно-научном и математическом образовании, для чего применен контент-анализ. Метод синтеза применен при выявлении общих условий формирования общих компетенций у студентов естественно-научных специальностей с учетом специфики содержания их обучения, в том числе общих для таких специальностей дидактических единиц. Обобщение различных методических разработок в области проектирования образовательного процесса в вузах с использованием активных методов обучения и современных технологий при обучении студентов естественно-научным и математическим дисциплинам позволило создать общие условия формирования и развития общих компетенций у студентов, изучающих математические и естественно-научные дисциплины. Также метод обобщения позволил систематизировать условия формирования у студентов естественно-научных специальностей общеучебных умений.

В исследовании принимали участие студенты II–III курсов, обучающиеся по естественно-научным и математическим направлениям. Количество участников – 40 человек.

Период проведения исследования включал период сентябрь – ноябрь 2025 года.

При организации исследования для студентов реализованы комплексы заданий, которые предусматривали применение активных и интерактивных методов обучения, а именно:

1. Групповые задания на основе метода проектной деятельности, на которых студенты разрабатывали и представляли проекты решения учебной или прикладной модельной задачи. Примером задания может быть разработка проекта получения энергии из альтернативных источников.

2. Задания с использованием проблемного обучения (дискуссия), при организации которого студенты выдвигают способы решения проблемы, в модельном деловом взаимодействии доказывают эффективность предложенного метода решения проблемы. Примером задания может быть вопрос о необходимости (отсутствии необходимости) остановки и закрытия атомных электростанций как эффективных в генерации энергии, но опасных объектов. Предложены также этические дилеммы для студентов-медиков, например «Дискуссия “за” и “против” эвтаназии».

3. Задания с применением методов учебно-исследовательской деятельности. При организации такой формы заданий студенты осуществляют решение проблемы на основе деятельности, сходной со структурой учебного исследования: через постановку цели, задач, гипотезы, формирования плана исследования, выводов, заключения по результатам его реализации. Например, в качестве одного из заданий предложено проанализировать по открытым данным изменение частоты заболеваний дыхательных путей и связь с динамикой индекса загрязненности атмосферного воздуха.

Представление результатов студентами осуществлялось с применением информационно-коммуникационных технологий, например, при использовании электронных таблиц, электронных презентаций, технологий видеоконференцсвязи.

Данные задания предлагались студентам в рамках факультативного курса один раз в неделю.

 

Результаты исследования / Research results

 

На основании исследования выявлены основные общие компетенции, формирование которых детерминирует освоение содержания естественно-научных и математических дисциплин, а также формирование соответствующих специальных компетенций.

По результатам реализации предложенных студентам заданий обучающиеся отметили развитие навыков работы с информацией, представления данных, систематизации данных, навыков формулирования выводов. Отдельными студентами отмечено повышение общей успешности обучения при освоении специальных дисциплин.

С учетом полученных результатов исследования можно отметить, что основными общими компетенциями, имеющими значение для успешного освоения естественно-научных и математических дисциплин, являются:

– учебно-исследовательские компетенции, связанные с процессом проектирования этапов исследований, в том числе естественно-научных;

– информативно-коммуникативные компетенции, включающие компетенции в области информационного поиска, информационной безопасности, использования информации, коммуникации, в том числе в цифровой среде;

– цифровые компетенции, связанные с применением современных цифровых технологий и сервисов;

– рефлексивные компетенции, позволяющие осуществлять рефлексию полученного знания и опыта, недостатка знаний, умений, навыков;

– регулятивные компетенции в области управления учебно-познавательным процессом;

– коммуникативные компетенции, обусловливающие возможность обмена опытом, взаимодействия в условиях обучения, освоения нового материала, формирования новых знаний и навыков.

Формирование и развитие общих компетенций вышеуказанных групп осуществляется в том числе на основе освоения содержания естественно-научных и математических дисциплин.

Применение активных методов обучения, современных технологий обучения в данном процессе позволяет создать условия эффективности формирования общих компетенций, а именно:

– условия проектирования, управления учебно-познавательной деятельностью (за счет того, что активные методы обучения, современные технологии предусматривают последовательную реализацию отдельных этапов, а обучающийся выступает активным субъектом, управляющим их реализацией);

– условия рефлексии результатов собственной познавательной деятельности (ввиду того что большинство современных технологий обучения являются метакогнитивными: предусматривают этап рефлексии полученного знания, приобретенного опыта деятельности, возникших трудностей и др.);

– условия поиска и обработки полученной информации ввиду того, что обучающийся, выступая активным познающим субъектом, не получает информацию «в готовом виде», а формирует ее самостоятельно через действия по информационному поиску, представлению информации в том или ином виде;

– условия применения современных нейросетевых, цифровых технологий, что требуется при проведении отдельных учебных исследований.

Наибольшей эффективностью, как выявлено по результатам исследования, обладают такие условия организации учебного процесса при изучении естественно-научных и математических дисциплин, при которых осуществляется, во-первых, интеграция содержания дисциплин (что также реализуемо на основе активных методов обучения, современных технологий обучения: например, технология учебно-исследовательской деятельности предусматривает математическую обработку данных естественно-научных исследований); во-вторых, реализуется интеграция активных методов обучения и современных технологий обучения. Например, в рамках применения кейс-метода, метода проектов могут применяться отдельные цифровые технологии обучения. Таким образом, по итогам исследования выявлена высокая эффективность формирования общих компетенций у студентов при применении активных методов обучения, современных технологий обучения в ходе освоения содержания естественно-научных и математических дисциплин.

 

Заключение / Conclusion

 

В представленном исследовании проанализированы теоретические и прикладные проблемы формирования общих компетенций студентов вузов в условиях изучения естественно-научных и математических дисциплин. Установлены особенности формирования общих компетенций при изучении естественно-научных дисциплин, в условиях применения активных методов обучения, современных технологий обучения. Выявлены характеристики активных методов обучения, современных технологий обучения. В первую очередь это такие признаки, как рефлексивность (наличие элементов, этапов организации рефлексии полученных знаний, сформированных умений, навыков, уровня компетенций), наличие условий управления учебно-познавательной деятельностью, работы с информацией и обмена опытом.

Формирование общих компетенций у студентов при изучении естественно-научных и математических дисциплин обусловлено в том числе спецификой содержания этих дисциплин – их прикладным характером, использованием при обучении методов естественно-научного исследования, математических методов. Вместе с тем установлено, что формированию общих компетенций у студентов может способствовать применение активных методов обучения, современных технологий обучения. Большое значение имеет и применение современных цифровых технологий обучения, которые позволяют формировать компетенции, связанные с использованием нейросетевых технологий, технологий искусственного интеллекта. В современных естественно-научных областях знаний применение цифровых технологий имеет большое значение, что обусловливает значимость формирования таких цифровых компетенций. В рамках исследования обусловлена возможность формирования цифровых компетенций при применении активных методов обучения, современных технологий обучения, в том числе предусматривающих использование современных цифровых сервисов.

Таким образом, цель достигнута и поставленные задачи решены в условиях образовательного процесса вуза с предложением студентам в ходе изучения естественно-научных и математических дисциплин дополнительных заданий, основанных на изучаемом содержании обучения, предусматривающих применение активных и интерактивных методов обучения.