Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

ПРОЕКТНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ КАК СРЕДСТВО ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОБУЧЕНИЯ СТУДЕНТОВ МАТЕМАТИКЕ

Дарбасова Л.А. 1 Дмитриева Т.Г. 1 Борисова В.П. 1
1 ФГБОУ ВО «Якутская государственная сельскохозяйственная академия»
Будущий специалист должен быть самостоятельным, инициативным, должен принимать решения, нести за них ответственность, быть конкурентоспособным. В статье отмечается, что одним из путей демонстрации студентам важности значения математики и ее методов в современной науке и практической деятельности, применения математических знаний в предстоящей профессиональной деятельности является метод проектов. В данной статье рассмотрены определение метода проектов и его преимущества в образовательном процессе, цели, задачи, организация и проведение проектной деятельности, приведено описание проектов. Также в статье анализируются основные подходы к проблемам проектного метода, рассматривается применение элементов метода проектов при изучении дисциплины «Математика и математические методы в биологии» студентов первого курса факультета ветеринарной медицины ФГБОУ ВО «Якутская государственная сельскохозяйственная академия». Приведены критерии оценивания показателей выступлений работ студентов, критерии оценивания выполнения заданий практического характера студентами при формировании общепрофессиональных и профессиональных компетенций. Представлен сценарий обобщающего практического занятия по теме «Применение дифференциальных уравнений в естествознании», где каждая группа студентов выступала со своими проектными работами в виде презентаций по избранным темам, а также приведены примеры из естествознания, где используются дифференциальные уравнения.
компетентностный подход
студент
математика
метод проектов
проектная деятельность
профессионально-ориентированные задачи
профессиональная компетентность
1. Дарбасова Л.А. Развитие познавательной самостоятельности студентов аграрного вуза: дис. … канд. пед. наук. Якутск, 2010. 174 с.
2. Грибкова Ю.В., Кашинцева О.А., Сарычева И.А. Метод проектов как средство повышения эффективности обучения математике в вузе // Вестник Череповецкого государственного университета. 2018. №1. С.115-121.
3. Щербакова С.Г., Выткалова Л.А., Кобченко Н.В., Хуртова Т.В. Организация проектной деятельности в школе: система работы. Волгоград: Учитель, 2009. 189 с.
4. Ничагина А.В. Роль проектной деятельности в процессе обучения студентов вуза // Личность, семья, и общество: вопросы педагогики и психологии: сборник статей по материалам XXXVIII международной научно-практической конференции (г. Новосибирск, 17 марта 2014 г.). Новосибирск: СибАК, 2014. С.63-67.
5. Гоголева И.В. Общематематические дисциплины экономических направлений для бакалавриата // Высшее образование сегодня. 2014. №7. С. 74-77.
6. Дарбасова Л.А., Васильева Т.И., Дмитриева Т.Г. Уровни и критерии сформированности познавательной самостоятельности студентов аграрного вуза в процессе профессиональной подготовки // Вопросы технических наук в свете современных исследований. 2017. №2-3 (2). С.20-24.
7. Коваленко Ю.А., Никитина Л.Л. Проектная деятельность студентов в образовательном процессе вуза // Вестник Казанского технологического университета. 2012. №20. С.229-231.
8. Масыгина И.А. Урок-конференция «Применение дифференциальных уравнений для решения задач естествознания: Открытый урок. Первое сентября [Электронный ресурс]. URL: http://urok.1sept.ru (дата обращения: 15.09.2019).

Перед выпускниками высших учебных заведений ставится большая задача: быть самостоятельными, конкурентоспособными, компетентными в своей профессиональной деятельности. Главная задача образования в высшей школе - это подготовка профессиональных кадров. Одним из подходов для достижения этой задачи в системе высшего образования является компетентностный подход. Компетентностный подход предполагает подготовку специалиста, демонстрирующего высокую эффективность работы, быструю адаптацию к меняющимся жизненным условиям [1].

В современном образовательном процессе постоянно меняются, усовершенствуются новые педагогические технологии. И, как считают Грибкова Ю.В., Кашинцева О.А., Сарычева И.А., усиливается прикладная и практическая составляющая в обучении будущих специалистов [2]. Одним из таких педагогических технологий в организации образовательной деятельности студентов является метод проектов. В педагогической литературе данное понятие встречается во многих работах педагогов-ученых ХХ века (А.Н. Алексеев, В.А. Сластенин, И.Ф. Исаев, А.И. Мищенко, Е.Н. Шиянов). Так, В.А. Сластенин, И.Ф. Исаев, Е.Н. Шиянов определяют педагогический проект как содержательное, организационно-методическое, материально-техническое и социально-психологическое оформление замысла реализации целостного решения педагогической задачи, осуществляемой на эмпирическо-интуитивном, опытно-логическом и научном уровне.

Н.О. Яковлева рассматривает педагогическое проектирование как целенаправленную деятельность по созданию проекта в виде инновационной модели образовательно-воспитательной системы, ориентированной на массовое использование.

Мы согласны с мнениями Грибковой Ю.В., Кашинцевой О.А., Сарычевой И.А. о том, что метод проектов является одним из путей демонстрации студентам места математики и ее методов в современной науке и практической деятельности, применения математических знаний в предстоящей профессиональной деятельности [2].

В своей работе С.Г. Щербакова определяет, что метод проектов - это набор техник и приемов, позволяющих создавать образовательные ситуации, в которых учащийся ставит и решает собственные проблемы [3]. Сущность метода проектов, методика осуществления проектной деятельности отражены во многих работах педагогов-ученых [1; 3; 4].

Метод проектов дает возможность организовать учебную деятельность, соблюдая разумный баланс между теорией и практикой, развивает интеллектуальное и нравственное развитие студентов, помогает сплотиться и работать в команде, повышает ответственность за совместную работу [3]. В литературе выделяют три основных вида проектной деятельности: творческая, исследовательская, нормативная.

Целью нашего исследования является:

- ознакомить студентов с одним из методов современной технологии – методом проектов;

- показывать применение математических знаний в профессиональной деятельности;

- развивать познавательную самостоятельность студентов; способствовать умению анализировать, обобщать, добиваться поставленной цели.

Материал и методы исследования: теоретико-поисковый метод, сопоставление и обобщение практического опыта, беседа, наблюдение. Внедрение проектной деятельности в процессе обучения математике мы осуществляли среди студентов первого курса факультета ветеринарной медицины ФГБОУ ВО «Якутская государственная сельскохозяйственная академия». При изучении каждого раздела дисциплины «Математика и математические методы в биологических процессах» мы вводили элементы проектной деятельности, решали профессионально ориентированные задачи.

В качестве примера приведем внедрение элементов метода проектов при изучении темы «Применение дифференциальных уравнений в естествознании». При изучении данного материала мы не только предоставляли теоретические основы дифференциальных уравнений, но и рассматривали основные математические модели биологических процессов, в которых применяются дифференциальные уравнения. Проектная деятельность студентов состояла из трех этапов:

- подготовительный этап (поисковый): сбор и изучение информации; анализ имеющейся информации по проекту; определение и анализ проблемы проекта; моделирование заданной ситуации);

- основной этап (аналитический): постановка цели и задачи проекта, определение способов и методов проведения проектной деятельности; составление плана реализации проекта; выполнение проектной деятельности по плану;

- заключительный этап (презентационный): предварительная оценка проекта; планирование и составление презентационного материала; презентация проекта, анализ результатов выполнения работы [5-7].

Для формирования общекультурных и общепрофессиональных компетенций у будущих студентов-аграриев, обучающихся по направлению 06.03.01 «Биология» (направленность «Охотоведение»), при изучении данной темы мы ставили перед собой следующие цели:

- учебные цели: научить студентов составлять математические модели процессов с использованием дифференциальных уравнений; научить решать задачи профессионального характера с использованием дифференциальных уравнений, показать значимость применения дифференциальных уравнений при изучении биологических процессов;

- развивающие цели: усилить мотивацию к изучению дисциплины; формировать и развивать профессиональные навыки обучающихся, навыки владения современными техническими средствами и технологиями;

- воспитательные цели: воспитать культуру общения, повысить грамотность устной речи у студентов.

На подготовительном этапе изучения раздела «Дифференциальные уравнения» студенты изучали теоретическую часть раздела и распределялись в группы по 4-6 человек для совместного изучения выбранной темы. Перечислим проектные темы, предложенные студентам для самостоятельного изучения: количество населения на определенную дату; истощение ресурсов; дифференциальная модель популяции животного мира; модели динамики популяций; простая модель «хищник-жертва» (модель Лотки-Вольтерры); модель роста фитопланктона; одномерная модель распространения загрязняющих веществ; динамические модели в биологии и экологии; современная классификация моделей биологических процессов (регрессионные, имитационные, качественные модели); управление биологическими процессами в биотехнологии и сельском хозяйстве. Каждая группа выбирала интересующую тему. В течение 1-2 недель студенты работали над своим проектным заданием. Через определенное время студенты на практическом занятии защищали проектные работы в виде презентаций.

Этапы реализации проекта «Применение дифференциальных уравнений в естествознании» студентами:

1. Постановка проблемы. Какие биологические процессы описываются с помощью дифференциальных уравнений.

2. Постановка цели проекта. Цель проекта – метод решения практико-ориентированной задачи.

3. Планирование работы над проектом. Планируются основные этапы, сроки выполнения, распределяются обязанности.

Представим сценарий итогового практического занятия, где каждая группа выступала со своими выполненными проектными работами:

1. Подготовительный этап. Преподаватель сообщает цели, задачи занятия.

2. Мотивационный этап. Преподаватель повторяет, с использованием мультимедиапрезентации, такие понятия, как математическое моделирование, биологические процессы, роль математического аппарата при решении задач биологии, экологии, математическая модель, дифференциальное уравнение, а также описание биологических процессов с использованием дифференциальных уравнений. Под руководством преподавателя студенты начинают заполнять таблицу наиболее важными сведениями из выступлений своих однокурсников (табл. 1) [8].

3. Ознакомление с новым материалом. После выступления каждого докладчика (из каждой группы выступает один человек) все студенты обсуждали доклад своего однокурсника. Преподаватель особое внимание уделял методам и способам решения дифференциальных уравнений, а также отмечал то, что различные по своей природе процессы описываются похожими дифференциальными уравнениями, что говорит об универсальности математического описания объектов реального мира.

Таблица 1

Различные процессы, описываемые с помощью дифференциальных уравнений первого порядка (по Масыгиной И.А.)

Задача

Дифференциальное уравнение

Общее и частное решения

Распределение температуры внутри ограждающей поверхности

х - расстояние до наружной стены;

t - температура на расстоянии х;

k - коэффициент теплопроводности.

Общее решение:

;

частное решение:

за сутки 1 м2 кирпичной стены при температуре воздуха 0 °С

отдаёт наружу 320 Ккал.

Нагрев тел

Q - количество теплоты, необходимое для нагрева;

t - температура.

Общее решение:

;

частное решение:

для нагрева 1 кг железа от 20 до 21 °С необходимо 0,11 Ккал.

Охлаждение тел

Т - температура хлеба;

t - температура окружающей среды;

k - коэффициент теплопроводности;

- искомое время охлаждения.

Общее решение:

;

частное решение:

при температуре воздуха 25 °С температура хлеба понизится от 100 до 30 °С за 71 минуту.

Истощение ресурсов

Р - количество населения;

k - коэффициент пропорциональности;

t - время.

Общее решение:

;

частное решение:

к 2112 году население Земли составит 40 миллиардов человек.

Потеря заряда проводником

Q - заряд проводника;

t - время;

k - коэффициент пропорциональности.

Общее решение:

;

частное решение:

при первоначальном заряде 1000 Кл через 10 минут заряд проводника будет 348,7 Кл.

 

4. Первичное осмысление и закрепление связей и отношений в объектах изучения раздела «Дифференциальные уравнения». Студенты и преподаватель оценивают выступления докладчиков и по результатам их выступлений ставят баллы по заданным критериям (таблица 2, 3).

5. Подведение итогов занятия. Преподаватель подводит результаты и ставит оценку выполненным работам студентов.

Таблица 2

Критерии и показатели оценивания выступлений студентов (по Борисовой Н.В., Кузову В.Б.)

Критерии и показатели оценивания выступлений студентов

Информативность доклада

1 балл

Доклад содержит отчет о проделанной работе, без описания возникавших сложностей и предпринимаемых для их решения действий.

2 балла

Доклад содержит отчет о проделанной работе, описание возникавших нештатных ситуаций и действий для их решения.

3 балла

Доклад содержит отчет о проделанной работе, описание возникавших нештатных ситуаций и действий для их решения; аналитическую часть - выводы относительно работы группы, рекомендации по ведению процесса с учетом выдававшихся заданий и т.д.

Качество презентации

1 балл

На слайды вынесена малозначительная информация, содержание устного доклада слабо соотносится с содержанием слайдов.

2 балла

Содержание устного доклада соотносится с содержанием слайдов. На слайды вынесена вся значимая информация, однако не использовались средства визуализации информации (диаграммы, графики и т.д.).

3 балла

Содержание устного доклада соотносится с содержанием слайдов. На слайды вынесена вся значимая информация, при этом использовались средства визуализации информации (диаграммы, графики и т.д.) для её лучшего восприятия.

Качество устного доклада

1 балл

Доклад сбивчивый, темп речи не выдерживается, информация на слух воспринимается сложно. Не используется профессиональная терминология. Имеет место «лишняя», малозначительная в контексте игры информация (о количестве неудачных попыток, сложности правильного выполнения действий, неудобстве программы-тренажера и т.д.).

2 балла

Устный доклад подготовлен, темп изложения – равномерный. Не используется профессиональная терминология.

3 балла

Доклад хорошо проработан, логически выверен, легко воспринимается, отсутствует «лишняя» информация; используется профессиональная терминология.

 

Таблица 3

Критерии оценивания выполнения математических расчетов при решении задач естествознания

Баллы

Критерии

8-10

Четко сформулирована постановка задачи, составлена математическая модель задачи естествознания. Обоснованно получен правильный ответ.

4-7

Ответ неверен, но решение содержит переход от исходной задачи к верному дифференциальному уравнению.

0-3

Решение не соответствует ни одному из критериев, перечисленных выше.

 

Результаты исследования и их обсуждение. В проекте приняли участие 17 из 20 студентов группы БО-18 с разным уровнем учебной подготовки. В процессе проектной деятельности студенты научились работать в команде, быть ответственными, распределять между собой обязанности. При изучении тем от них потребовались знания по математике и по физике. По окончании проекта у участников возник интерес к изучению математических методов при решении практико-ориентированных задач, произошло прочное усвоение нового материала, проявились творческие способности (при составлении презентаций), усилилось чувство ответственности. Контрольные работы по разделу «Дифференциальные уравнения» написали все 17 участников проекта (100%). Умение правильно использовать информацию, связывать между собой знания, полученные при изучении различных дисциплин, соотносить изученный материал с реальной жизнью – все это нашло воплощение в данном проекте.

Выводы. Таким образом, метод проектов помогает студентам еще глубже осознавать важность математического аппарата при описании различных процессов в природе. И в то же время способствует формированию навыков использования научного стиля в письменной речи, развивает творческие способности, навыки групповой коммуникации и техники публичных выступлений, воспитывает чувство ответственности.


Библиографическая ссылка

Дарбасова Л.А., Дмитриева Т.Г., Борисова В.П. ПРОЕКТНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ КАК СРЕДСТВО ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОБУЧЕНИЯ СТУДЕНТОВ МАТЕМАТИКЕ // Современные проблемы науки и образования. – 2019. – № 5. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=29254 (дата обращения: 21.05.2022).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074