Самостоятельная работа как основная форма образовательного процесса в техническом вузе

Размещено на http://www.allbest.ru

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА КАК ОСНОВНАЯ ФОРМА ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА В ТЕХНИЧЕСКОМ ВУЗЕ

Подберезина Е.И.,

Кандидат физико-математических наук, доцент,

Устинова И.Г.,

Кандидат технических наук, доцент,

Подскребко Э.Н.,

Кандидат физико-математических наук, доцент,

Никольская Г.А.

Старший преподаватель,

Национальный исследовательский

Томский политехнический университет

Аннотация

Одной из основных задач современного образования является не только поиск путей повышения эффективности процесса обучения, но и предоставление возможностей для раскрытия творческих способностей всех участников процесса обучения. Известны разнообразные инновационные приемы, служащие решению этих задач. В работе рассмотрены современные технологии проектного обучения, использованные при изучении курсов: «Линейная алгебра и аналитическая геометрия» и «Математический анализ». Представлены реализованные на практике проекты по названным курсам, указаны их цели. Проведен статистический анализ результатов использования на практике представленных видов функционального конспекта. проектный обучение алгебра геометрия

Ключевые слова: педагогическая технология, проектное обучение, функциональный конспект, фишбоун, ромашка Блума.

Abstract

One of the main tasks of modern education is not only search of ways of increase of efficiency of the learning process, but also the provision of opportunities for developing the creative abilities of all the participants in the learning process. There are a variety of innovative techniques that serve to solve these tasks.In the article the modern technologies of project-based learning used in the study courses: “Linear algebra and analytic geometry” and “Mathematical analysis”. Projects, which realized in practice, are implemented on the mentioned mathematical disciplines. Also the objectives stated of the projects. The statistical analysis of the results of the use in practice of the functional conspectus was conducted.

Keywords: pedagogical technology, project learning, functional conspectus, fishbone, Bloom's chamomile.

Введение

В настоящее время в России происходят процессы модернизации высшего профессионального образования. Становление новой системы российского образования соответствует мировым тенденциям и обусловлено необходимостью вхождения России в мировое образовательное пространство.

Вступающие в силу новые образовательные стандарты третьего поколения ФГОС ВПО обеспечивают взаимосвязь фундаментальной и практической подготовки в технических вузах, требуют обновления содержания, форм, методов обучения с позиции компетентностного подхода.

Современный динамичный рынок труда выдвигает новые требования к молодым специалистам. Успех работы предприятий обеспечивается внедрением новых технологий, использованием инноваций. Поэтому востребованными являются работники, быстро реагирующие на изменения, легко овладевающие новыми технологиями, умеющие творчески использовать появляющиеся инновации в своей профессиональной деятельности.

В условиях научно-технического прогресса, когда приобретенные в высших учебных заведениях знания быстро устаревают, трудно переоценить умение специалистов совершенствовать и обновлять свои профессиональные познания.

Формирование творческой личности молодого специалиста, способного к самообразованию, саморазвитию, инновационной деятельности - вот актуальная задача современного высшего профессионального образования.

В связи с этим акцент в обучении студентов следует сделать на развитие умений самообучения, навыков творческого применения полученных знаний, способностей адаптации к профессиональной деятельности в современном мире. Необходимо научить студентов самостоятельно приобретать знания из различных источников.

В.И. Загвязинский считает, и с этим трудно не согласиться, что именно самостоятельная работа студентов «формирует готовность к самообразованию, создает базу непрерывного образования» в условиях быстрого обновления знаний [1].

Таким образом, активизация самостоятельной познавательной деятельности студентов является сегодня одним из главных изменений в образовании. Именно организации самостоятельной работы студентов должно уделяться особое внимание в учебном процессе.

Самостоятельная работа студентов должна стать не просто важной формой образовательного процесса, она должна стать основной его формой.

Усиление роли самостоятельной работы студентов подразумевает принципиальный пересмотр организации учебно-воспитательного процесса в вузе, который должен строиться так, чтобы развивать умение учиться, формировать у студента способности к саморазвитию, творческому применению полученных знаний, способам адаптации к профессиональной деятельности в современном мире [2]. Самостоятельная работа студентов предполагает развитие внутренней и внешней самоорганизации будущего специалиста его способность выстраивать индивидуальную траекторию самообучения, а также формировать способности к саморазвитию и творческому применению полученных знаний [3].

Подчеркнем, что при организации самостоятельной работы наиболее целесообразным представляется опора на принципы личностно ориентированного образования, позволяющая учитывать индивидуальные интересы, способности и склонности студентов. Концепция личностно ориентированной педагогической деятельности основана на изучении глубинных процессов, лежащих в основе саморазвития и самоопределения человека [4, 5].

Многие преподаватели (А.В. Барыбин, А.С. Ели заров, А.Р. Ганеева, Э.А. Сарибекова и др.) считают, что, само стоятельная работа содержит в себе потенциал для активизации внутренних познавательных мотивов студента к приобретению новых знаний и его стремлению к саморазвитию и самосовершенствованию [6].

Функциональный конспект как форма организации самостоятельной деятельности студентов

Одной из разновидностей самостоятельной работы студентов является функциональный конспект. Существуют несколько его разновидностей [7]:

1. Маркировка текста.

2. Инсерт.

3. Кластеры.

4. Фишбоун.

5. Концептуальная таблица.

6. Сюжетная таблица.

7. Ромашка Блума.

В нашей практической работе мы использовали фишбоун и ромашку Блума.

Образовательная технология Фишбоун

Слово «фишбоун» в переводе означает «скелет рыбы» [8, с. 141]. Этот педагогический прием был предложен в 1952 году японским профессором Кауро Ишикава, крупнейшим теоретиком менеджмента, как метод структурного анализа причинно-следственных связей. Однако фишбоун в настоящее время широко применяется не только в науке, но и в бизнесе, менеджменте, политике.

Прием фишбоун может быть использован при изучении любой учебной дисциплины, он позволяет организовать как индивидуальную, так и групповую работу.

Суть педагогического приема «фишбоун» состоит в следующем. В голове скелета рыбы обозначена изучаемая тема (проблема). На самом скелете рыбы находятся косточки верхние и нижние, причем нижние косточки должны быть расположены напротив верхних косточек. На верхних косточках студенты фиксируют причины возникновения происходящих (изучаемых) событий. На нижних же костях они должны сформулировать факты, подтверждающие наличие зафиксированных ими причин. Требуется при этом, чтобы записи на всех косточках были краткими, точными, лаконичными, четко отражали суть, представляли собой ключевые слова, словосочетания, факты. В хвосте рыбы должен располагаться вывод по изучаемой теме (проблеме).

Ценность этого метода обусловлена тем, что несмотря на свою простоту, он позволяет студентам разделить стоящую проблему на несколько причин и аргументов; обосновать свои предположения; визуализировать взаимосвязи между причинами и следствиями; ранжировать факторы по степени их значимости (ближе к голове обычно располагаются наиболее важные из них). Велико его значение и как метода, развивающего критическое мышление. Кроме того, метод «фишбоун» дает студентам возможность развивать навыки работы с информацией, умение ставить и решать проблемы. Однако у студентов могут, разумеется, возникнуть затруднения в поиске причин, установлении степени их влияния на происходящие события.

Использование схемы «фишбоун» дает наибольший эффект на заключительных занятиях по изучаемой теме, когда систематизируются и обобщаются полученные знания, выстраивается стройная система рассмотренных терминов, их свойств, предполагающая раскрытие, глубокое понимание и усвоение взаимосвязей между ними.

В преподавании математики «фишбоун» удобно использовать при организации решения объемных задач [9]. Важно при этом, чтобы решение этих задач было связано с проведением исследований, с необходимостью творческого применения всех полученных студентами знаний по пройденной теме. На верхних костях рыбы помещены виды (этапы) исследования или задачи, на которые разбивается решение всей поставленной задачи. На костях хребта располагаются средства для проведения математических исследований. На нижних ребрах отображаются полученные результаты исследований.

Образовательная технология ромашка Блума

Функциональный конспект «ромашка Блума» или «ромашка вопросов» была создана американским психологом и педагогом Бенджамином Блумом [10]. Этот функциональный конспект состоит из шести лепестков, на каждом из которых располагается вопрос определенного типа. Блумом были предложены вопросы шести следующих типов.

1. Простые вопросы. Это вопросы, используемые при традиционных формах проверки знаний: на экзаменах, коллоквиумах, зачетах. Для ответа на них достаточно воспроизвести некоторые сведения из материала изученного курса. Например: «Что?», «Где», «Когда?».

2. Уточняющие вопросы. Задавая такие вопросы, преподаватель предоставляет студенту возможность для обратной связи относительно того, что он только что сказал. Еще одной целью этих вопросов является получение информации, отсутствующей в ответе студента, но подразумевающейся. Например: «То есть Вы считаете, что …?», «Я правильно понял, что …?».

3. Интерпретационные (объясняющие) вопросы. Ответы на эти вопросы позволяют установить причинно-следственные связи. Интерпретационный вопрос превращается в простой, если ответ на него известен. Для того чтобы вопрос был интерпретационным, необходимо присутствие элементов самостоятельности, возможности для студента выразить и обосновать свое мнение, обозначить свою позицию. Обычно такие вопросы начинаются со слова «почему?».

4. Творческие вопросы. Это вопросы, содержащие элементы прогноза, условности, предположения. Часто такие вопросы содержат частицу «бы». Например, «Если бы не было глобального похолодания, сохранились бы динозавры до наших дней?».

5. Оценочные вопросы. Целью этих вопросов является выяснение критериев оценки рассматриваемых фактов, событий, явлений.

6. Практические вопросы. Эти вопросы устанавливают взаимосвязи между теорией и практикой. Например: «Где в обычной жизни Вы могли наблюдать электрический разряд?».

Приведем пример использования функционального конспекта ромашки Блума при изучении темы «Скалярное произведение векторов» раздела «Векторная алгебра».

Простой вопрос: что называется скалярным произведением векторов? Уточняющий вопрос: скалярное произведение векторов - это число или вектор? Интерпретационный вопрос: почему скалярное произведение вектора на себя равно квадрату его модуля? Творческий вопрос: будет ли линейной операция умножения вектора на скалярное произведение двух других векторов? Оценочный вопрос: при каком условии скалярное произведение двух векторов принимает наибольшее значение. Практический вопрос: для вычисления каких математических и физических величин используют скалярное произведение векторов?

Все преподаватели, так или иначе, зная, или не зная о существовании ромашки Блума, в своей работе используют этот функциональный конспект. Для того чтобы проверить знания студента на экзамене, коллоквиуме, зачете, оценить уровень усвоения и глубину понимания изученного материала этим студентом, преподаватели задают все вышеперечисленные типы вопросов ромашки Блума.

Каждое практическое занятие начинается с опроса теоретического материала по теме этого занятия или по пройденным темам, и вновь преподаватель задает студентам все типы вопросов, присутствующие в ромашке Блума.

При изучении модуля «Аналитическая геометрия» дисциплины «Линейная алгебра и аналитическая геометрия» мы предложили каждому студенту нашего потока реализовать в рамках конференц-недели проект «Аналитическая геометрия прямых и плоскостей». Этот проект представлял собой ромашку Блума [11].

Пример проекта по технологии ромашка Блума по курсу аналитическая геометрия

Один из проектов данной темы, представленный ниже в качестве примера, имел целью изучение темы «Прямая линия в пространстве». Сопоставим каждому типу вопроса ромашки Блума (см. рис. 1) задание из темы проекта.

Рис. 1 - Ромашка Блума

1. Простой вопрос: как геометрически определяется прямая линия в пространстве?

2. Практический вопрос: каким образом от общих уравнений прямой в пространстве перейти к каноническим (параметрическим) уравненим?

3. Интерпретационный вопрос: [12] каким условиям должны удовлетворять коэффициенты уравнений прямой

чтобы эта прямая

а) была параллельна оси OX (оси OY, оси OZ);

б) пересекала ось OX (ось OY, ось OZ);

в) совпадала с осью OX (осью OY, осью OZ).

4. Творческий вопрос: как найти расстояние между скрещивающимися прямыми (сделать чертеж).

5. Оценочный вопрос: Сравните канонические и параметрические уравнения прямой в пространстве.

6. Уточняющий вопрос: Имеет ли прямая в пространстве направляющий вектор, нормальный вектор?

Пример проекта по технологии Фишбоун по теме неопределенный интеграл курса математического анализа

Прием фишбоун был использован нами на практике при изложении материала одной из самых сложных тем математического анализа - «Неопределенный интеграл». Самые большие затруднения при нахождении неопределенных интегралов возникали у студентов при выборе метода интегрирования. Многие студенты задают вопрос «как определить метод интегрирования, с помощью которого заданный неопределенный интеграл может быть найден?» и легко, как правило, находят неопределенный интеграл после того, как будет подсказан метод его интегрирования. Это обстоятельство определило цель применения нами приема фишбоун - приобретение студентами навыка определения метода интегрирования.

Предложенный нами студентам функциональный конспект фишбоун состоял из четырех рыбьих скелетов, расположенных горизонтально на четырех листах - по одному скелету рыбы на каждом листе.

На голове скелета первой рыбы был написан вопрос: интегрирование по частям или подведение под знак дифференциала? На каждом из 14 правых ребер был приведен один неопределенный интеграл, напротив каждого из которых на левом ребре каждый студент должен был записать выбранный им один из этих методов. При этом требовалось указать, какой из множителей подынтегральной функции берется за u (в случае использования метода интегрирования по частям) и какую функцию нужно подвести под знак дифференциала в другом случае. На соседней кости хребта следовало обосновать сделанный выбор. Хвост первой рыбы должен содержать общий принцип выбора одного из записанных на голове первой рыбы двух методов интегрирования.

На голове второй рыбы была поставлена общая задача: интегрирование тригонометрических функций. На каждом из 16 левых ребрах ее скелета написано по одному интегралу от тригонометрических функций. На расположенном напротив каждого левого ребра правом ребре скелета рыбы нужно было записать метод интегрирования, позволяющий найти этот интеграл. На кости хребта между соответствующими левым и правым ребрами требовалось обосновать свой выбор метода интегрирования.

Голова третьей рыбы содержала задачу: интегрирование иррациональных функций. Ее скелет состоял из 11 троек костей. На каждой левой кости начертан один интеграл от иррациональной функции. На находящейся напротив нее правой кости студенты должны были написать уравнение замены, которой этот интеграл берется. На соседней кости хребта нужно было записать, почему этот интеграл может быть взят именно так.

Самым сложным было заполнение четвертого рыбного скелета, поскольку голова его несла запись: разные методы интегрирования (см. рис. 2). То есть, в отличие от трех первых рыбных скелетов, метод интегрирования даже не был подсказан. Его нужно было найти самостоятельно. Скелет содержал 14 интегралов, среди которых были интегралы, как берущиеся вышеперечисленными методами, так и берущиеся другими известными студентам методами. Это были интегралы от рациональных дробей, берущиеся методом неопределенных коэффициентов.

Реализации на практике студентами обоих проектов - и проекта фишбоун, и проекта ромашка Блума, предшествовало написание студентами контрольных работ по соответствующим темам. После тщательного анализа результатов выполнения каждого проекта и детального обсуждения этих результатов со студентами вновь была проведена контрольная работа по тем же самым темам. Таким образом, мы могли изучить влияние выполнения этих проектов на глубину усвоения материала названных выше разделов высшей математики.

В этой статье мы рассматриваем влияние выполнения этих проектов на результаты сдачи экзаменов.

Рис. 2 ? Пример четвертого рыбного скелета. Здесь 1 - метод интегрирования по частям, 2 - метод подведения под знак дифференциала, 3 - метод замены переменной

Статистическая обработка результатов применения различных видов функциональных конспектов

Представленный проект фишбоун был выполнен студентами института физики высоких технологий (ИФВТ) института кибернетики (ИК), а проект ромашка Блума - студентами института неразрушающего контроля (ИНК) и студентами института социально-гуманитарных технологий (ИСГТ) НИТПУ в 2015 году. Анализ работы студентов ИФВТ и ИК НИТПУ, отражен на рис. 3. На нем представлены результаты экзамена, причем ряд С составлен из баллов за экзамен студентов, которые работали над проектом по технологии фишбоун, а ряд D содержит баллы студентов, не участвующих в работе над проектом. Выборочные средние при этом примерно одинаковые. Для ряда С , для ряда D .

Рис. 3 ? C - Представляет баллы за экзамен с работой над проектом фишбоун, D - представляет баллы за экзамен студентов, которые не участвовали в работе над проектом

Над проектом ромашка Блума работали студенты группы 4Б51 ИФВТ, 1Г51 ИНК и 3Н51 ИСГТ (см. на рис. 4 ряд F). Их результаты будем сравнивать с оценками студентов групп 8Н41 ИК, 4Е41 и 4Б41 ИФВТ, которые не работали над проектом (рис. 4 ряд G). Выборочные средние при этом примерно одинаковые. Для ряда F , для ряда G . Известно, что выборочный коэффициент корреляции [13], где nxy- частота, с которой в выборке встречается пара признаков , x, y, n - объем выборки, - выборочное среднее x, - выборочное среднее y, - выборочное среднее квадратическое отклонение x, - выборочное среднее квадратическое отклонение y, служит для измерения тесноты линейной связи между величинами. Выборочный коэффициент корреляции между баллами за экзамен студентов, работавших над проектом фишбоун и не работавшими над этим проектом . Для проверки нулевой гипотезы о равенстве нулю генерального коэффициента корреляции, при уровне значимости б = 0,05 вычисляем наблюдаемое

Рис. 4 ? F - Представляет баллы за экзамен с работой над проектом ромашка Блума, G - представляет баллы за экзамен студентов, которые не участвовали в работе над проектом

значение критерия . Для уровня значимости б и числа степеней свободы k = 46 находим критическую точку . Так как , то нет основания отвергать нулевую гипотезу. Иными словами, нет линейной зависимости между экзаменационными оценками с работой над проектом фишбоун и без нее. Однако, рассмотрев данные второго проекта (ромашки Блума), убеждаемся, что здесь картина совершенно иная:, то есть гипотезу о равенстве нулю генерального коэффициента корреляции следует отвергнуть. Качественно это означает, что существует линейная зависимость между экзаменационными оценками с работой над проектом ромашка Блума и без нее. Возникает вопрос: “Существует ли линейная зависимость между экзаменационными оценками с работой над проектом фишбоун и с работой над проектом ромашка Блума?” Для ответа на этот вопрос найдем выборочный коэффициент корреляции между этими оценками . Так как , то нет основания отвергать нулевую гипотезу, то есть коэффициент корреляции между баллами за экзамен с учетом работы над фишбоуном и с учетом работы над ромашкой Блума незначительно отличается от нуля. Иными словами, нет разницы какой из двух проектов применять на практике.

Заключение

Отметим в заключение, что метод проектов является в настоящее время одной из популярнейших педагогических технологий, формирующей умение комфортно адаптироваться к стремительно изменяющимся условиям жизни в современном обществе.

Создавая и развивая ключевые компетенции инженерных направлений, способствуя формированию инженерной мобильности, проектно-модульное обучение является одной из перспективных технологий при изучении дисциплин в техническом вузе.

Несмотря на вышеизложенное, важно подчеркнуть, что преподаватели многих стран, обладающих огромным опытом проектного обучения, считают, что эту педагогическую технологию следует использовать только как дополнение к другим видам прямого или косвенного обучения, как средство ускорения личностного и академического роста [14].

Список литературы / References

1. Загвязинский В.И. Теория обучения. Современная интерпретация / В.И. Загвязинский. - М.: Академия, 2001. ? 192 с.

2. Ильясов И.И. Структура процесса учения / И.И. Ильясов. ? М.: Издательство московского университета, 2006. - 200 c.

3. Абросимов А.Г. Современные информационные технологии в организации самостоятельной и неаудиторной работы студентов вузов / А.Г. Абросимов // «Вестник РУДН». ? 2004. ? № 1. ? С. 56. ? URL: http://ido.rudn.ru/vestnik/2004/6.pdf (дата обращения: 30.01.2017).

4. Алексеев Н.А. Педагогические основы проектирования личностно ориентированного обучения : дис… д-ра пед. наук : 13.00.01 / Алексеев Николай Алексеевич. ? Тюмень, 1997. ? 310 с.

5. Заир-Бек С.И. Развитие критического мышления на уроке / С.И. Заир-Бек, И.В. Муштавинская. ? М.: Просвещение, 2011. - 223 с.

6. Захарова Е.В. Пути оптимизации самостоятельной работы студентов в вузе / Е.В. Захарова // Известия РГПУ им. А.И.Герцена. Аспирантские тетради. - 2007. - № 3. - С. 281-284.

7. Устинова И.Г. Функциональный конспект как метод активизации самостоятельной работы студентов в современной концепции высшего образования / И.Г. Устинова, Е.И. Подберезина // Universum: Психология и образование: электрон. Научн. Журн. ? 2015. №5(15). ? URL: http://7universum.com/psy/archive/item/2134(дата обращения 9.05.2015).

8. Загашев И.О. Умение задавать вопросы / И.О. Загашев. ? URL: postmodern.in.ua/?p=879 (дата обращения 10.03.2015).

9. Ustinova I.G. Application of the “Fishbone” Technology in the Organization of Independent Work of Students in Higher Mathematics / Irina G. Ustinova, Elena I. Podberezina, Elizaveta O. Shefer // Advances in Intelligent Systems and Computing. - 2017. V. ? P. 309-314. - URL: http://link.springer.com/book/10.1007/978-3-319-50337-0/page/2 (дата обращения: 30.01.2017).

10. Anderson L.W. A Taxonomy for learning, teaching, and assessin / W. Anderson, D.R. Krathwohl. ? New York: Longman, 2001. - 336 p.

11. Устинова И. Г. Использование технологии проектно-модульного обучения при изучении дисциплины “Линейная алгебра и аналитическая геометрия” / И. Г. Устинова, Е. И. Подберезина, Э. Н. Подскребко и др. // Международный научно-исследовательский журнал. ? 2016. ? № 6 (48) Часть 3. ? С. 78?85. ? URL: https://research-journal.org/pedagogy/ispolzovanie-texnologii-proektno-modulnogo-obucheniya-pri-izuchenii-discipliny-linejnaya-algebra-i-analiticheskaya-geometriya/ (дата обращения: 28.01.2017). doi: 10.18454/IRJ.2016.48.093

12. Барышева В.К. Лекции по линейной алгебре и аналитической геометрии / В.К. Барышева, Е.Г. Пахомова, О.В. Рожкова. ? Томск: Изд-во Томского политехнического университета, - 151 с.

13. Larsen R.J. An Introduction to Mathematical Statistics and its Applications / R.J. Larsen, M.L. Marx. ? Boston: Prentice Hall, 2012. - 768 p.

14. Гузеев В.В. Планирование результатов образования и образовательная технология / В.В. Гузеев. ? М: Народное образование, 2000. - 240 с.

Размещено на Allbest.ru