CC BY
57
ОРГАНИЗАЦИЯ И ПРОВЕДЕНИЕ ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ ПО МАТЕМАТИКЕ В МЕДИЦИНСКИХ ВУЗАХ
[КАК СРЕДСТВО ПОВЫШЕНИЯ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ)
Лабораторная работа, обучение математике, профессиональная подготовка.
В статье рассматривается возможность повышения эффективности процесса обучения математике студентов медицинских вузов посредством проведения лабора-торно-практических работ.
L.V. Lanina
Organization and carrying out of laboratory-oriented works
ON MATHEMATICS IN MEDICAL HIGH SCHOOLS (AS A WAY TO INCREASE VOCATIONAL SKILLS)
Laboratory work, teaching mathematics, vocational training.
This article considers the possibility of increasing the efficiency of the process of teaching mathematics in medical high schools by means of carrying out laboratory-ori-ented works.
Выполнение студентами лабораторно-практических работ на занятиях способствует сближению образования и науки, так как в обучение внедряются практические методы исследования объектов и явлений природы — наблюдения и эксперименты, являющиеся специфичной формой практики. Их педагогическая ценность в том, что они помогают преподавателю подвести студентов к самостоятельному мышлению и самостоятельной практической деятельности, способствуют формированию у них таких качеств, как вдумчивость, терпеливость, настойчивость, выдержка, аккуратность, сообразительность, развивают исследовательский подход к изучаемым процессам, востребованным в будущей профессиональной деятельности.
Лабораторно-практические занятия имеют важное значение для студентов-ме-диков при изучении математики, в формировании практических навыков и умений, необходимых будущему врачу в его профессиональной деятельности. Изучение данного курса означает не только освоение его теоретических основ, но и применение полученных теоретических знаний к решению конкретных практических задач, стоящих перед студентами медицинских вузов, овладение навыками самостоятельного выполнения различных способов обработки результатов того или иного исследования и умением пользоваться специальной литературой и справочными материалами по математике, медицине и физике.
Лабораторно-практические занятия разработаны таким образом, чтобы при выполнении лабораторной работы студент не только применял математические знания, но и обучался работе с медицинскими приборами, овладевал навыками экспериментальной исследовательской деятельности, умениями правильно обрабатывать полученные результаты и сопоставлять их с теоретическими данными. Особое
внимание на таких занятиях уделено вопросам статистической обработки результатов измерений и оценки их погрешности.
Составляющими успешно выполняемой студентами лабораторно-практической работы являются:
— предварительная подготовка студента по теоретическим вопросам лабораторной работы. Для этого преподавателем заранее указываются параграфы в учебной литературе, с которыми студентам необходимо познакомиться до выполнения работы;
— ознакомление с описанием-инструкцией к данной лабораторной работе;
— выработка навыков использования применяемых в лабораторной работе приборов и принадлежностей (медицинских, физических, измерительных и др.);
— проведение эксперимента;
— сбор экспериментальных данных (как самостоятельный, так и коллективный);
— удобное представление собранных данных;
— математическая обработка экспериментального материала;
— теоретические выводы и их профессиональная интерпретация,
— применение выводов к профессиональной сфере деятельности.
В связи с этим инструкция к каждой лабораторной работе начинается с теоретического введения. В экспериментальной части каждой инструкции приводится краткое описание используемых приборов и принадлежностей. Затем даются задания, указывающие студенту на последовательность его действий при проведении измерений, а также образцы рабочих таблиц для записи полученных измерений и рекомендации по обработке этих результатов. В конце каждой лабораторной работы предлагаются контрольные вопросы.
Остановимся на лабораторно-практической части при изучении студентами теории вероятностей и математической статистики. За время изучения этого материала студенту предлагается выполнить шесть лабораторных работ.
Лабораторная работа 1. Использование формул Байеса в информационно-диагностическом методе. Целью данной работы является ознакомление с информационно-диагностическим методом при решении задач с помощью формулы Байеса.
Лабораторная работа 2. Оценки параметров случайных величин. Гистограммы распределения дискретного вариационного ряда в медико-биологических исследованиях. Целью данной работы является овладение различными методами сбора статистических данных, нахождение оценок параметров случайных величин, построение полигонов дискретного вариационного ряда.
Лабораторная работа 3. Оценки параметров случайных величин. Гистограммы распределения непрерывного вариационного ряда в медико-биологических исследованиях. Целью данной работы является овладение различными методами сбора статистических данных, приобретения навыка составления общей характеристики непрерывного признака X, овладение методами составления приближенного распределения признака X, имеющего непрерывное распределение.
Лабораторная работа 4. Нахождение доверительных границ для выборочных данных при измерении кровяного давления человека. Целью данной работы является овладение методом составления доверительных интервалов для оценки математического ожидания нормального распределения.
Лабораторная работа 5. Определение достоверности результатов исследования при измерении частоты сердечных сокращений у человека. Целью данной работы является определение величины частоты сердечных сокращений у студентов группы и нахождения критерия достоверности и1Т разности для средних величин сердечных сокращений до и после физической нагрузки.
Лабораторная работа № 6. «Математическая обработка данных при измерении энергообмена у студентов группы». Целью данной работы является определение величин дыхательного объема и частоты дыхания, нахождение погрешностей и относительной ошибки измерений энергообмена у студентов до и после физической нагрузки.
Как было сказано выше, студент заранее готовится к выполнению лабораторных работ. Он изучает описание работы и знакомится с теорией в объеме, требуемом в данной работе. Особенностью математической подготовки студента является наличие у него рабочей тетради. Применение рабочей тетради в обучении улучшает качество образования, повышает эффективность учебного процесса на основе его индивидуализации, появляется возможность реализации перспективных методов обучения.
Рабочая тетрадь - пособие с печатной основой для работы непосредственно на содержащихся в нем заготовках; применяется преимущественно на первоначальных этапах изучения темы с целью увеличения объема практической деятельности и разнообразия содержания, форм работы, а также видов деятельности студентов.
Актуальность использования рабочей тетради заключается в оптимальном сочетании содержания информационной подготовки студентов с возможностью выявить направление движения формирования мыслительной деятельности. Рабочие тетради используются для текущего контроля преподавателем знаний и умений студентов применять знания при выполнении лабораторных работ.
Рабочая тетрадь содержит методические указания для проведения лабораторных занятий по дисциплине «Высшая математика», способствующие организации самостоятельной работы студентов на лабораторных занятиях, критерии оценки выполнения лабораторных работ.
Для каждого лабораторного занятия определены: тема, цель, требования к знаниям и умениям студента, приборы и оборудование, контрольные вопросы, порядок выполнения, отчет, выводы по лабораторному занятию, литература. Актуальность создания рабочей тетради продиктована необходимостью:
— активизации самостоятельной работы студентов;
— эффективного использования времени лабораторного занятия.
Рабочая тетрадь содержит методические указания к выполнению 6 лабораторных работ. Методические указания способствуют организации самостоятельной работы студентов на лабораторных занятиях.
Лабораторные занятия проводятся после изучения учебного материала, работа должна выполняться самостоятельно. Обращаться к преподавателю в процессе лабораторного занятия рекомендуется в том случае, когда все попытки найти ответ на возникшую ситуацию не удается. Студент, не выполнивший лабораторные работы, не допускается к итоговому зачету по данной дисциплине.
Перед циклом лабораторных занятий студенты проходят инструктаж по технике безопасности. Студент, не прошедший инструктаж, к лабораторным занятиям не допускается.
Перед началом выполнения каждой лабораторной работы студент получает допуск к работе, если ответил на заданные преподавателем вопросы.
В качестве примера остановимся на выполнении студентами лабораторной работы 5. Приведем примерный перечень вопросов для получения ими допуска к лабораторной работе.
1. Тема работы.
2. Цель работы.
3. Описание необходимых приборов и принадлежностей.
4. Порядок выполнения лабораторной работы.
5. Ответы на контрольные вопросы.
Особое внимание при этом преподаватель обращает на умение студентов работать с приборами и знание алгоритма выполнения практической части. Студент, допущенный к выполнению лабораторной работы, следует порядку ее выполнения строго в соответствии с инструкцией.
В начале занятия путем фронтального опроса преподаватель проверяет знания студентов по данной теме, при этом отвечает на те контрольные вопросы, которые вызвали затруднения у студентов, и поэтому ими недостаточно четко понимаются соответствующие теоретические сведения.
Далее преподавателем рассматривается вопрос о достоверности изменения того или иного признака в результате лечения или измененного режима, затем приводятся примеры. Например, у 100 студентов среднее артериальное давление до физической нагрузки равнялось 110 / 70 мм рт. ст., а после физической нагрузки составляло 130 / 90 мм рт. ст. Возникает вопрос: случайно ли увеличение артериального давления у студентов после нагрузки? Для ответа на этот вопрос надо рассчитать критерий достоверности разности для средних величин. Преподаватель знакомит студентов с методикой расчета достоверности результатов измерений, студенты записывают данный алгоритм в тетрадь.
В отличие от приведенного примера, в лабораторной работе 5 студенты определяют частоту сердечных сокращений. В норме сердечный ритм должен быть регулярным, то есть интервалы между последовательными сокращениями сердца всегда одинаковые. Частота сердечных сокращений в покое колеблется в пределах от 60 до 90 ударов в минуту. У здоровых людей могут наблюдаться и более высокие величины этого показателя, обычно при физическом или эмоциональном напряжении. Частота сердечных сокращений в покое ниже 60 в минуту также может являться вариантом нормы, обычно у спортсменов.
Во время сокращения сердца кровь с силой выбрасывается в артерии, поэтому студенты всегда могут узнать частоту сокращений, определяя пульс на какой-либо из артерий. Обычно пульс определяют на лучевой артерии. Для этого необходимо поместить указательный и средний пальцы одной руки в самую узкую часть предплечья, сразу перед запястьем, у основания большого пальца. Кончиками пальцев должны уловить регулярные колебания — пульсовые волны.
Сосчитав, количество пульсовых волн за 10 секунд и умножив полученную цифру на 6, студенты получают частоту сердечных сокращений в минуту. Например, если за 10 секунд студенты сосчитали 12 пульсовых волн, значит, частота сокращений сердца — 72 удара в минуту. При этом измерения повторяют три раза, обмениваются результатами друг с другом, записывая свои данные в рабочую тетрадь. Далее делают 10-15 приседаний (прыжки в высоту) и определяют частоту сердечных сокращений после физической нагрузки. Обмениваются друг с другом полученными результатами и записывают их также в рабочую тетрадь.
Затем студенты, используя алгоритм нахождения критерия достоверности, вычисляют среднее значение Х1 и Х2 , среднеквадратическое отклонение о\ и 02 до и после физической нагрузки по следующим формулам:
п п
■ т- У х; ■ т-
I I I I
— ¿=1 у — ¿=1
1---------, А,----------,
Oi =
n-1
YJ(xi-X)-mi
n-1
сравнивают оценки среднеквадратических отклонении 01 и 02 и определяют число степеней свободы /. Если 01 ~ 02, ТО f — п 1 + П2 - 2. Если же 01 И 02 сильно отличаются друг от друга, то
/= (т + П2- 2)
yot+oij
по заданной доверительной вероятности а и по числу степеней свободы / по таблице критерия Стьюдента студенты находят tst; вычисляют опытное значение критерия по формуле:
Wx-Пу I
Студенты сравнивают критерии: если критерий достоверности больше, чем критерий Стьюдента, то различия между средними значениями случайных величин можно считать существенными с вероятностью а. На основании этого студенты приходят к выводу, что частота сердечных сокращений после физической нагрузки статистически достоверно увеличивается с вероятностью а.
Любой вид физической активности сопровождается интенсификацией обменных процессов (метаболизма), прежде всего в мышечных клетках, а следовательно, повышением их потребности в поступлении дополнительного количества кислорода и питательных веществ. Уже при умеренной и тем более при выраженной физической активности происходит интенсификация работы сердца (повышение частоты и силы сокращений) и органов дыхания (увеличение частоты дыхания с повышением газообмена и насыщения легких кислородом). Активация клеточного метаболизма характеризуется не только поступлением, но и выведением продуктов, образующихся в процессе жизнедеятельности клеток. Они поступают в кровяное русло и выводятся почками с мочой, кожей — с потом и легкими — с выдыхаемым воздухом.
Поэтому при увеличении физической активности у человека повышаются частота сердечных сокращений (учащенное сердцебиение и пульс), дыхательных движений (одышка), мочеиспусканий, усиливается потоотделение. Частое дыхание наряду с повышенным потоотделением обеспечивают защиту организма от перегревания в период выраженной физической активности.
На заключительном этапе выполнения лабораторной работы происходит защита работы. Отчитываясь по лабораторной работе, студент должен уметь ответить на все вопросы по данной теме и обосновать использованную методику измерений и обработки результатов измерений.
Путь к овладению исследовательской деятельностью индивидуален. Вместе с тем все студенты в процессе изучения математики должны ощутить ее творческий характер, познакомиться с некоторыми умениями и навыками исследовательской деятельности, которые им будут нужны в дальнейшей жизни и профессии. Для решения этой сложной задачи преподавание должно быть построено так, чтобы сту-
дент все чаще искал новые комбинации, преобразовывал вещи, явления, процессы действительности, искал неизвестные связи между объектами.
Проведение данных лабораторно-практических занятий, как показывает наше исследование, позволяет студентам не только проверять уже известные из физики, математики теоретические основы на практике, но и применять полученные знания и умения к решению профессиональных задач.
Библиографический список
1. Ремизов А.Н., Максина А.Г., Потапенко А.Я. Медицинская и биологическая физика: учеб. для вузов. М.: Дрофа, 2004.
2. Щукина Г.И. Активизация познавательной деятельности учащихся в учебном процессе. М., 1979.
