К вопросу об активных методах обучения на лекции: из опыта применения в преподавании математических и информатических дисциплин Текст научной статьи по специальности «Науки об образовании»

Ламонина Л. В., Смирнова О. Б., Степанова Т. Ю.К вопросу об активных методах обучения на лекции: из опыта применения в преподавании математических и информатических дисциплин// Электронный научно-методический журнал Омского ГАУ. - 2019. - №1 (16) январь - март. - URL http://e-joumal.omgau.ru/images/issues/2019/1/00696.pdf. - ISSN 2413-4066

УДК 378.147.31 [51:004]

Ламонина Людмила Владимировна

Старший преподаватель ФГБОУВО Омский ГАУ, г. Омск. !у. lamonina@omgau.org Смирнова Оксана Борисовна Старший преподаватель ФГБОУ ВО Омский ГАУ, г. Омск. ob.smimova@omgau.org Степанова Татьяна Юрьевна Канд. экон. наук, доцент ФГБОУ ВО Омский ГАУ, г. Омск. tyu.stepanova@omgau.org

К вопросу об активных методах обучения на лекции: из опыта применения в преподавании математических и информатических дисциплин

Аннотация. В статье приведен опыт применения активных методов обучения в процессе чтения лекции в вузе, в курсе математических и информатических дисциплин. Составлена технологическая карта структуры и плана занятия. Рассмотрены возможности и практическое значение использования данных методов в системе высшего образования. Использование активных методов рассмотрено на примере проведения лекции по теме: «О возможностях базы знаний WolframAlpfa в решении учебных задач».

Ключевые слова: активные методы, бинарная лекция, база знаний WolframAlpfa, формирование запросов, основы логики, таблица истинности, логические схемы, решение задач.

Вузовская лекция является одним из основных видов учебных занятий и формой организации учебного процесса. Лекционное занятие в вузе дает основу теоретической подготовки обучающихся по дисциплинам учебных планов. Лекция должны давать систематизированные основы знаний по дисциплине, раскрывать состояние и перспективы развития соответствующей области науки и техники, концентрировать внимание обучающихся на методологии науки, методах и методиках исследования, она связана с постановкой научных и прикладных проблем, требующих дальнейшей разработки и др.

Для лекции характерны:

• большой объем теоретического материала,

• фундаментальность, логичность построения материала;

• описание понятийного аппарата конкретной научной области, ее методологии,

• обоснование внутри и межпредметных связей;

• анализ и научная оценка состояния и развития теории и практики и др.

В связи с этим одной из задач, стоящих перед преподавателем, является предупреждение пассивности обучающихся на лекции и обеспечение активного восприятия и осмысления ими новых знаний. Последнее предполагает создание на лекции условий, позволяющих применять методы и приемы обучения, повышающие познавательную активность обучающихся.

Управление познавательной деятельностью - это целенаправленная система действий профессорско-преподавательского состава. Её основное назначение и цель - достижение эффективности познавательной деятельности студентов [8].

Так, в зависимости от степени активности обучаемого, характера его деятельности и формы взаимодействия преподавателя и обучающегося выделяют пассивные, активные и интерактивные методы обучения.

В настоящей статье описывается опыт применения активных методов на лекциях по математическим и информатическим дисциплинам.

Содержание лекции соответствует требованиям основной образовательной программы по преподаваемым дисциплинам на основе Федеральных государственных образовательных стандартов 3+ (ФГОС 3+) для соответствующих направлений подготовки. ФГОС 3+ предусматривает усиление прикладного и практического характера высшего образования, актуализирует формирование общекультурных, общепрофессиональных и профессиональных компетенций обучающихся. В связи с этим образовательный процесс в вузе должен учитывать современные требования производства, науки и общественной жизни

[5].

Рассмотрим материалы, использованные для проведения бинарной лекции по дисциплинам:

• «Информационные технологии» и «Высшая математика» направления подготовки 35.03.06 «Агроинженерия»;

• «Информатика» и «Высшая математика» направления подготовки и 21.03.03. «Геодезия и дистанционное зондирование».

Бинарная лекция — это разновидность чтения лекции в форме диалога двух преподавателей (либо как представителей двух научных школ, либо как ученого и практика, преподавателя и студента) [2]. Бинарную лекцию в педагогической теории и практики рассматривают как одну из интерактивных педагогических технологий.

Данный вид занятия позволяет через диалог раскрыть содержательную сторону лекции и организовать совместную продуктивную деятельность, направленную на поиск решения задач с использованием базы знаний WolframAlpfa.

Бинарная лекция «О возможностях базы знаний WolframAlpfa в решении учебных задач» по дисциплинам «Информатика» и «Высшая математика» проводилась совместно преподавателями кафедры математических и естественнонаучных дисциплин и обучающимися вышеперечисленных направлений подготовки с использованием презентации и коротких видеороликов. Решение стандартных и прикладных математических задач, которые можно осуществлять с помощью программы совместно с традиционным решением вручную, обогащает методику обучения математике, позволяет поддерживать интерес студентов к изучению математики и исследованиям, которые позволяют осуществить понимание математики и использование современных программных средств [1]. «Участие в коллективном решении задачи вовлекает обучающихся в отношения взаимной ответственности, заставляет их ставить перед собой и решать не только учебные, но и организационные проблемы. Все это чрезвычайно актуально с педагогической точки зрения, ибо современный учебный процесс должен нацеливать на формирование не только образованной, но и социально активной личности, умеющей действовать, планировать и оптимально организовывать свои действия» [6].

Рассмотрим пример бинарной лекции с применением мультимедиа-технологии, в которую внедрены видео ролики решения задач. Структура и план лекции представлены в

виде технологической карты (см. таб. 1). Такое построение занятия позволяет активизировать интерес обучающихся к изучаемой теме (см. таб. 2), развить умения работать с учебной информацией, научить продуктивному взаимодействию между преподавателем и обучающимся. Кроме того на лекции использовались следующие приемы, активизирующие познавательную деятельность обучающихся: диалог (блиц-диалог) как элемент эвристической беседы, интеллектуальная разминка, экспресс-опрос.

План занятия:

1. Тема лекции: «О возможностях базы знаний WolframAlpfa в решении учебных задач».

2. Цели занятия:

♦♦♦ Образовательные:

• ознакомить с работой в базе знаний WolframAlpfa;

• закрепить основные понятия логики с помощью базы знаний WolframAlpfa;

• показать основные возможности базы знаний WolframAlpfa при создании таблиц истинности и логических схем по теме основы логики;

• рассмотреть решение задач по математическим и информатическим дисциплинам с помощью базы знаний WolframAlpfa.

♦♦♦ Развивающие:

• формировать умение выявлять причинно-следственные связи;

• развивать память, навыки анализа полученных результатов, профессиональную наблюдательность;

• выделять главное, проводить сравнение, делать выводы и обобщения. ♦♦♦ Воспитательные:

• добиться осознанности выполнения задания;

• мотивировать необходимость получения знаний по дисциплине;

• побудить интерес к профессиональной деятельности;

• формирование профессиональных качеств.

3. Обеспечение занятия:

• учебно-методические комплексы дисциплин;

• план проведения занятия;

• комплект мультимедийного оборудования;

• презентация по теме лекции;

• пакет прикладного программного обеспечения;

• подключение к сети интернет для обеспечения доступа к сайту https://www.wolframalpha.com/.

4. Рекомендуемая литература:

• Информатика : базовый курс : учеб. пособие для втузов / под ред. С. В. Симоновича. - СПб. : Питер, 2009. - 639 с.

• Каймин В. А. Информатика [Электронный ресурс] : учебник / В. А. Каймин. - М. : ИНФРА-М, 2010. - 285 с.

Общие профессиональные компетенции, которыми должен овладеть обучающийся в процессе изучения дисциплины следующие: ОПК 1 - способностью осуществлять поиск, хранение, обработку и анализ информации из различных источников и баз данных, представляя ее в требуемом формате с использованием информационных, компьютерных и сетевых технологий.

Таблица 1

Технологическая карта структуры и плана лекции

Структура занятия. Содержание текущей работы Деятельность преподавателя Длительность, мин

1. Организационный момент Приветствие. Актуализация темы лекции в виде блиц-диалога двух преподавателей. Преподаватели организуют блиц-диалог о достоинствах и недостатках применения свободного ПО в решении разных задач, акцентируя внимание на базе знаний WolframAlpfа. Такой прием дает возможность обучающимся сформулировать совместно с преподавателями тему лекции. 5

2. Сообщение темы и цели занятия Тема лекции. «О возможностях базы знаний WolframAlpfa в решении учебных задач». Цель лекции: решение задач с помощью базы знаний WolframAlpfa. Преподаватели организуют диалог с обучающимися и совместно формулируют цель и задачи лекции. Преподаватели обсуждают с обучающимися план лекции. Дается краткий обзор перечня рекомендуемой учебно-методической литературы. 5

3. Актуализация и описание опорных понятий лекции Повторение определений основных понятий алгебры логики и алгоритма построения таблиц истинности. Преподаватели организуют диалог с обучающимися в виде интеллектуальной разминки. 10

4. Объяснение нового материала в виде лекции-визуализации Обсуждение алгоритмов решения учебных задач по дисциплинам, которые представлены в презентации. Комментирование просматриваемых визуальных материалов о формирование запросов в базе знаний WolframAlpfa в решении учебных задач. В презентации представлены по три примера учебных задач по дисциплинам: информатике, математике, инженерная механика. Решение каждой задачи сопровождается алгоритмом и видео ее решения. 60

5. Подведение итогов занятия Обобщение изученного материала; ответы на вопросы обучающихся. Рефлексия обучающихся в форме экспресс-опроса, который завершается самопроверкой при комментариях преподавателей. Основой для экспресс-опроса являются тестовые вопросы. 10

Итого: 90

Краткий конспект лекции в виде слайдов презентации

Таблица 2

1. Органи зационный момент База знаний биологии, медицине и т.д.; Compute щпЫ ansms using Wolfram's breakthrough algorithms, kowledgebaseand AI technology уравнения и системы уравнений, производить операции с g Step¥tepSofc ij J Реор,е £ ъ^ш ■ находится в свободном доступе в интернете: а^ии j| рЦв $ Ansttt Щ ршуйим

2. Сообщ ение темы и цели занятия Ж ± щ Федеральное государственное образовательное llíll учреждение высшего образования ПЛАН ЛЕКЦИИ И™ 1 " J «Омский государственный аграрный университет ^ А ^^ им. П. А. Столыпина» г Знакомство с базой знаний WolframAlpfa. Кафедра математических и естественнонаучных ^ примеры учебных задач по информатики и их дисциплин решение. 3. Примеры учебных задач по математике и их решение. 0 возможностях базы знаний WolframAlpfa LST* V4e6Hblx задач по инженерной и их решение. В решении учебных задач 5, Формирование отчета о работе с базой знаний WolframAlpfa в процессе решения задач ftWolframAlpha

3. Актуал изация и описание опорных понятий лекции Основу интеллектуальной разминки составляют следующие группы вопросов: 1. Основные логические операции. 2. Основные логические элементы. 3. Алгоритм построения таблицы истинности. 4. Матрицы и действия над ними. 5. Сходимость числовых рядов

4. Объясн ение нового материала в виде лекции-визуализации Приведем примеры решения некоторых задач по информатике: Задача 2 Алгоритм решения Приведем примеры решения некоторых задач по математике:

Приведем примеры решения некоторых задач по инженерной механике

5. Подвед ение итогов занятия

Экспресс-опрос

К лекциям, предусматривающим использование активных методов, относят не только бинарную лекцию (лекция вдвоем), но и лекцию с запланированными ошибками (лекция провокация), проблемную лекцию и др. Применяя активные, интерактивные формы и методы на занятиях, необходимо учитывать различные обстоятельства: специфику курса, содержание учебного материала, уровень индивидуальных качеств обучающихся, их возможностей, что позволяет активизировать учебно-познавательную деятельность и повышать уровень образования. [3]

Опишем некоторые возможности активизации познавательной деятельности обучающихся при проведении вышеуказанных типов лекций.

Лекция с заранее запланированными ошибками как форма организации учебного процесса используется в обучении математическим дисциплинам. Активизация познавательной деятельности организуется за счет включения в ее содержание ошибок: содержательного, методологического, методического, орфографического, логического характера, что стимулирует обучающихся к постоянному контролю предлагаемой информации. Как показывает эмпирический опыт авторов (в виду специфики математических дисциплин) разбор ошибок лучше проводить не в конце лекции, а по завершении рассмотрения логически законченных фрагментов лекции. Организация поиска ошибок проводится в форме диалога преподавателя и обучающихся. В конце лекции проводится систематизация наиболее распространенных ошибок, определяется их характер, вырабатываются рекомендации по их профилактике и прогнозированию.

Лекция-конференция авторами статьи используется как заключительная лекция, систематизирующая содержание одного или нескольких модулей (разделов) дисциплины. Структурными элементами лекции являются доклады и сообщения обучающихся, которые отражают решение заранее поставленной проблемы (несколько проблем) длительностью 510 минут. Подготовка докладов осуществляется обучающимися в рамках внеаудиторной работы самостоятельно. Самостоятельная работа обучающихся вузов только тогда эффективна, когда она носит поисковый характер и имеет исследовательскую направленность [4]. Совокупность представленных докладов в виде рефератов и презентаций для сопровождения сообщений выступления позволяет всесторонне осветить обсуждаемую проблему. Завершается лекция выступлением преподавателя, который подводит итоги обсуждения заявленной проблемы, дополняя или уточняя предложенную информацию, и формулирует основные выводы.

Использование в учебном процессе активных форм и методов проведения занятий позволяет формировать и развивать как универсальные, так и профессиональные умения, и навыки обучающихся. Выбор соответствующих активных методов определяется рабочей программой, особенностью контингента обучающихся и содержанием конкретных дисциплин.

В заключении отметим, что опыт применения информационно-коммуникационных технологий в образовательном процессе помогает внедрять в практику активные методы обучения. Так, к примеру, применение информационно-коммуникационных технологий позволяет:

• автоматизировать рутинные вычислительные операции;

• реализовать принцип визуализации учебного материала;

• оптимизировать поисковую деятельность в электронной библиотечной системе и сети Интернет;

• осуществлять обратную связь обучающихся и преподавателей;

• проводить архивацию больших объемов учебного материала с возможностью передачи по локальной сети или глобальной сети Интернет.

«Овладение основами информационных технологий позволяет принципиально на новых позициях решать проблемы использования информационных ресурсов» [7].

Ссылки на источники

1. Байбисенова А. А. Использование Wolfram Alpha для решения задач курса высшей математики технического вуза // А. А. Байбисенова, Д. А. Гамалий, Е. А. Рождественская Научно-методический электронный журнал «Концепт». - 2017. - Т. 39. - С. 2736-2740. - URL http://e-koncept.ru/2017/970874.htm [дата обращения: 21.02.2019]

2. Бордовская Н. В. Педагогика // Н. В. Бордовская, А. А. Реан СПб. - «Питер». - 2006 г. -С. 103-104.

3. Кийко П.В., Щукина Н.В. Инновационные аспекты изучения эконометрики //Электронный научно-методический журнал Омского ГАУ. -2016. -№ 4 (7). http://e-journal.omgau.ru/index.php/vypuski/2016-god/4-7-oktyabr-dekabr-2016-g/32-statya-2016-4/462-00207

4. Ламонина Л.В. Обзор современных направлений использования икт в учебном процессе: из опыта применения в высшем аграрном образовании // Л.В. Ламонина, О.Б. Смирнова, А.С. Клоков, А.Н. Сорокин В сборнике: Научное и техническое обеспечение АПК, состояние и перспективы развития. сборник материалов Международной научно-практической конференции, посвященной 100-летию ФГБОУ ВО Омский ГАУ. - 2018. - С. 208-214.

5. Лапчик М. П. Методика преподавания информатики : учеб. пособие для студ. вузов, обуч. по спец. «Информатика» // М. П. Лапчик, И. Г. Семакин, Е. К. Хеннер ; Под общ. ред. М. П. Лапчика. - 4-е изд., стер. - М. : AcademiA. - 2007. - 622 с.

6. Смирнова О.Б., Ламонина Л.В. Информационно-коммуникационные технологии в контексте практико-ориентированного подхода обучения информатическим дисциплинам // Электронный научно-методический журнал Омского ГАУ. - 2017. -Спецвыпуск №3. - URL http://e-journal.omgau.ru/index.php/spetsvypusk-3/36-spets03/731-00316. - ISSN 2413-4066. [дата обращения: 21.02.2019]

7. Советов Б. Я. Информационные технологии [Текст] : учеб. для студ. вузов // Б. Я. Советов, В. В. Цехановский. - М. : Высш. шк.. - 2003. - 263 с. - URL https://biblio-onHne.ru/viewer/informacionnye-tehnologii-431946?share_image_id=#page/2 [дата обращения: 21.02.2019]

8. Степанова Т.Ю. Формирование познавательной активности в условиях электронной информационно-образовательной среды вуза// Степанова Т.Ю., Мамаева Н.А./ Вестн. Ом. гос. аграр. ун-та. - Омск, 2015. - № 3 (19). - С. 90-95.

Lyudmila Lamonina

Senior Lecturer

FSBEIHE Omsky SAU, Omsk

lv. lamonina@omgau.org

Oksana Smirnova

Senior Lecturer

FSBEI HE Omsky SAU, Omsk

ob.smirnova@omgau.org

Tatiyana Stepanova

Candidate of economy science, associate professor FSBEI HE Omsky SAU, Omsk tyu.stepanova@omgau.org

Active Teaching Methods at the Lecture: on the Experience of Teaching Math and

Information Technology

Abstract: the article presents the experience of using active teaching methods in the process of lecturing at the University, in the course of mathematical and computer Sciences. The technological map of the structure and the lesson plan is made. The possibilities and practical importance of using these methods in higher education are considered. The use of active methods is considered on the example of the lectures on the topic: "About the possibilities of the knowledge base WolframAlpfa in the solution of educational problems".

Keywords: active methods, binary lecture, knowledge base Wolframalpha, the formation of queries, the basis of logic, truth table, logic circuits, problem solving.