Статья авт. Бойченко Л. П. , Бакулина Л. Е. Использование научно-исследовательского метода обучения на занятиях математики и информатики

Использование научно-исследовательского метода обучения на занятиях математики и информатики В ГБПОУ «Пищевой колледж №33» г. Москвы

Бойченко Л.П., Бакулина Л.Е., - ГБПОУ «Пищевой колледж №33» г. Москвы

В современном обществе востребован специалист, способный организовывать собственную деятельность, осуществлять поиск, отображение и использование информации, необходимой для выполнения задач личностного и профессионального развития в рассматриваемой предметной области (например - пищевой); использовать информационно-коммуникационные технологии в учебной, а затем и в профессиональной деятельности, работать в команде, достигая определённых целей. Выполнение этих требований опирается, на наш взгляд, на идеи личностно-ориентированного обучения, которые можно реализовать через дифференциацию учебного содержания, идеи педагогического сотрудничества и практическую значимость. Рассматриваемое выполнение заведомо реализуется через интерактивное взаимодействие преподавателя и студентов. В формировании многих их качеств огромную роль, играют общеобразовательные фундаментальные дисциплины такие как - математика и информатика. В новых государственных образовательных стандартах третьего поколения говорится о том, что "одной из целей математического образования является овладение учащимися системой математических знаний и умений прикладного характера с использованием ИКТ, необходимых для применения в практической деятельности". Какие же практические знания должна давать математика в совокупности с информатикой? Совершенно очевидно, что математика и информатика не в состоянии обеспечить студента отдельными знаниями на всю жизнь: как оформить кредит, как вычислить налоговые отчисления, выбрать телефонный тариф, рассчитать коммунальные платежи. Но они должны и обязаны вооружить его методами познания, сформировать познавательную самостоятельность и выработать потребность к самовыражению с использованием персональных компьютеров и ИКТ. Поэтому на занятиях математики и информатики студенты учатся изучать, анализировать, рассуждать, доказывать, моделировать, представлять и находить рациональные пути выполнения заданий, делать соответствующие выводы, одним словом - думать и реализовывать свои задумки с помощью персональных компьютеров. В основе всех перечисленных действий и процессов лежит мышление студентов, которое понимается как форма мыслительной деятельности, основанная на глубоком осмыслении, анализе, ассоциативном сравнении, обобщении и системном конструировании знаний об окружающем мире, направленная на моделирование и решение поставленных задач и достижении истины. Поэтому в современных условиях, в образовательной деятельности важны ориентация не только на развитие познавательной активности, а и самостоятельности студентов, формирование умений проблемно- поисковой, научно-исследовательской деятельности. Занятия на современном уровне характеризуются, прежде всего, активной самостоятельной деятельностью студентов. Такую деятельность, на наш взгляд, удобно организовывать, используя учебно-научно-исследовательскую работу, даже, в рамках учебного процесса со студентами. В качестве основного средства организации исследовательской работы может служить система исследовательских заданий.

Исследовательские задания - это предъявляемые студентам задания, содержащие проблему. Решение рассматриваемой проблемы как таковой в рамках учебного процесса требует проведения теоретического анализа, применения одного или нескольких методов научного исследования, с помощью которых студенты открывают ранее неизвестное для них знание. Цель исследовательского метода заключается в том, чтобы «вызвать» в уме студентов тот самый мыслительный процесс, который переживает творец-учёный и изобретатель данного открытия или изобретения. Студент должен почувствовать прелесть открытия и получения эмоционального, психологического и умственного удовлетворения. Последнее формирует новые знания, которые могут быть положены в основу продолжения исследовательских начинаний для достижения других, более ёмких, целей. По объему осваиваемой методики научного исследования можно выделить занятия: - с элементами исследования - занятия-исследования. На занятиях с элементами исследования студенты отрабатывают отдельные учебные приемы, составляющие основу исследовательской деятельности. По содержанию исследовательской деятельности занятия такого типа могут быть различными: - занятия по выбору темы или метода исследования - по выработке умения формулировать цель исследования, - работа с источниками информации, а также с самой информацией - заслушивание сообщений, (например - меры длинны и их соотношения, рассказ об ученых и их достижениях в соответствующих областях) - защита рефератов и т.п. Под занятием-исследованием мы представляем себе деятельность студентов и преподавателя, связанную с решением студентов (при поддержке преподавателя) творческой, т.к. «единого пути не существует», исследовательской задачи (пусть и с заранее известным решением, но незнакомым студенту).

Главная цель занятия-исследования заключается в приобретении студентами функционального навыка проведения исследования как универсального способа получения новых прочных знаний (получаемых самостоятельно и поэтому являющихся личностно значимыми, а значит прочными), развитие способности к исследовательскому типу мышления, активизации личностной позиции студента в образовательном процессе. Таким образом, главным результатом занятия- исследования является интеллектуальный, творческий продукт (знания), устанавливающий ту или иную истину в результате процедуры исследования с использованием методов моделирования и реализации их на персональных компьютерах. Ведущей ценностью такого занятия - исследования является ценность процесса движения к истине и достижения её. Занятие-исследование - это совместный (преподаватель и студент) процесс движения к истине. Да, не каждое занятие можно сделать занятием исследования. К занятию - исследованию необходима большая теоретическая подготовка, которую получают студенты на традиционных учебных занятиях по изучению и первичному закреплению новых знаний и способов деятельности, как таковых.

Но, когда студенты теоретически подготовлены для приобретения новых знаний - вот здесь и следует применять занятия-исследования. Теперь студенту предстоит проанализировать возможность применения ранее полученных знаний для решения поставленной проблемы. Знания, полученные студентом самостоятельно путём проб и ошибок, перебора различных инструментов, применения всевозможных формул и действий, останутся в его памяти надолго, а ценность мыслительного процесса, который, к сожалению, нельзя описать и измерить - трудно переоценить. На занятиях-исследованиях возможно использование разнообразных форм обучения: индивидуальной, парной, групповой, коллективной. В структуре занятия - исследования выделяют несколько этапов:

- актуализация знаний;

- мотивация;

- создание проблемной ситуации;

- постановка проблемы исследования;

- определение темы исследования;

- формулирование цели исследования;

- выдвижение гипотезы;

- проверка гипотезы (проведение эксперимента, лабораторной работы, чтение литературы, размышление, использование ИКТ и т. д.);

- интеграция полученных данных;

- вывод по результатам исследовательской работы;

- применение новых знаний в исследовательской работе;

- подведение итогов урока;

- домашнее задание.

Главное таинство занятия - исследования заключается в зарождении идеи решения поставленной проблемы. В качестве иллюстрации занятия-исследования приведём фрагмент занятия по разделу геометрии по теме «Объемы и поверхности тел вращения». Мотивирующей (исходной) задачей может служить следующая задача практического характера: «Какой геометрической формы должен быть чайник (при условии неизменного объема и материала, из которого изготовлен чайник), чтобы вода в нем остывала как можно дольше?» Анализируя математическую модель этой практической задачи, обучающиеся формулируют проблему - нужно выявить геометрическую форму с наименьшей площадью поверхности при неизменном объеме тел. Для решения этой проблемы можно организовать практическую работу исследовательского характера с использованием электронных таблиц на персональном компьютере. Для этого можно предложить студентам задание, работая в группах: вычислить площади поверхностей чайников различной формы (шара, цилиндра, полушара, усеченного конуса). После установления формы чайника с наименьшей поверхностью требуется теоретическое обоснование, т.е. доказательство теоремы «Из всех тел равного объёма наименьшую поверхность имеет шар». В качестве домашнего задания по этой теме можно предложить обучающимся найти применение этой теоремы в жизненных ситуациях. При изучении темы «Пирамида» предлагаем обучаемым задачи на исследование.

1. Поставьте куб так, чтобы ни одна грань не была вертикальной. Будут ли тогда у него горизонтальные грани?

2. Можно ли куб с ребром в 7 см оклеить листом бумаги в виде прямоугольника шириной 14 см и длиной в 21 см?

3. Сколько нужно взять прямоугольников и каким свойством они должны обладать, чтобы из них можно было составить прямоугольный параллелепипед?

4. Установите, прямой или наклонной является призма, у которой две смежные боковые грани перпендикулярны основанию.

5. Исследуйте, существует ли призма, имеющая 50 ребер? 54 ребра? 6. Какой многоугольник лежит в основании призмы, если она имеет n граней?

7. Сколько вершин, ребер и граней имеет n-угольная пирамида?

8. Какое основание может иметь пирамида, у которой все ребра равны?

9. У треугольной пирамиды все боковые ребра равны. Может ли высота такой пирамиды находиться на одной из граней?

10. Сравните термины: «правильная треугольная пирамида» и «правильный тетраэдр». Можно ли утверждать, что они определяют одно и то же?

11. Боковые ребра пирамиды равны. Может ли ее основанием быть: а) прямоугольная трапеция, б) ромб?

Делая вывод о значимости научно-исследовательских занятий с использованием компьютеров и ИКТ, можно рекомендовать их проведение не только на занятиях по математике или информатики, но и на других занятиях в рамках учебного процесса, не исключая перенесение их в домашние условия для выполнения самостоятельных работ по любой дисциплине изучаемой в рамках учебного процесса.