Савастенко Н.А. и др. Использование активных форм обучения

Использование инновационных технологий в образовании рассматривается в настоящее время как новая парадигма образования [1; 2]. Одной из целей применения инновационных технологий является развитие продуктивного мышления обучаемых. В отличие от репродуктивного продуктивное мышление рассматривается как способ мышления, способный создавать новые продукты деятельности [3].

Принимая такое определение, следует иметь в виду его условность, поскольку любое мышление является по своей сути творческим, продуктивным в той или иной мере. В процессе целенаправленной обработки информации осуществляется её анализ, расчленение, выявление связей, закономерностей и т.д. Таким образом, мышление всегда приводит к созданию нового знания, установлению новых связей, иными словами, к созданию «нового продукта». Высокая степень новизны продукта и неординарность процесса его получения отличает продуктивное мышление от репродуктивного.

Формирование продуктивного мышления у студентов обеспечивает им в будущем способность самостоятельно находить решения проблем в реальных условиях, которые, безусловно, отличаются от учебных. Отличительным признаком продуктивного мышления является способность получать новые знания самостоятельно, в процессе анализа информации, а не путём заимствования из внешних источников.

Одним из эффективных способов формирования продуктивного мышления является активное обучение [3; 4]. Активные формы обучения широко использовались, начиная с 80-х годов прошлого столетия [4]. Активные методы подразделяются на имитационные и неимитационные. Имитационные методы включают деловые игры, ситуационные методы (casestudy), групповой тренинг и т.д. К неимитационным методам активного обучения относят проблемные занятия (как лекции, так и семинары), презентации, олимпиады, научно-практические конференции [4].

В настоящей работе изложен опыт применения некоторых форм активного обучения, а именно проблемной лекции и презентации, в Международном государственном экологическом университете имени А. Д. Сахарова (МГЭУ) на примере преподавания учебных дисциплин «Физика» и «Теория вероятностей и математическая статистика».
Проблемная лекция предполагает активное управление познавательной деятельностью студентов. При проведении проблемной лекции изложение начинается с постановки проблемы. Изложение учебного материала подаётся как решение поставленной проблемы. При таком подходе происходит в некотором роде изменение ролей преподавателя и студентов. Преподаватель не поставляет студентам готовые знания. Вместо этого он создаёт условия для самостоятельного обнаружения путей решения поставленной проблемы, поощряя таким образом исследовательскую активность студентов в рамках единичных аудиторных занятий. Задачей проблемной лекции является, в частности, отвлечение студентов от пассивного конспектирования излагаемого материала. На лекционных занятиях, построенных по принципу проблемной лекции, новое знание вводится через «проблемность» ситуации, вопроса или поставленной задачи. При этом особенность данного вида занятия не сводится к «наличию проблемы». Проблемная лекция предполагает особое построение изложения материала, побуждающее студентов к самостоятельному поиску решения.

Под презентацией как формой активного обучения понимают представление новой или малоизвестной информации заинтересованной аудитории [4].

Несмотря на очевидную пользу нестандартных форм обучения, стимулирующих активность студентов в процессе усвоения материала, следует отметить, что большая часть лекционного времени, отведённого на изучение естественно-научных дисциплин, должна быть посвящена преподаванию традиционными методами.
Во время проведения лекционных занятий традиционными методами можно изложить за определённый промежуток времени большой объём материала и при этом выделить то, что является наиболее важным, существенным в изложенном. Преподаватель акцентирует внимание аудитории на принципиально значимых вопросах изучаемой дисциплины, но при этом студенты остаются пассивными участниками. Традиционная лекция не позволяет в полном объёме осуществить эффективную «обратную связь» со -студенческой аудиторией. Поэтому желательно включение в курс лекций по выбранной дисциплине хотя бы одного аудиторного занятия, построенного по принципу проблемной лекции. Представляется также целесообразным включение в некоторые лекции, прочитанные преподавателем, небольших, рассчитанных на 8-10 минут, выступлений (презентаций) студентов.
Выбор тем проблемных лекций должен быть таким, чтобы они имели повышенный интерес у слушателей, а также была понятна их важность для избранной специальности — содержали аспект профессиональной подготовки будущего специалиста.

Одним из необходимых условий в преподавании фундаментальных дисциплин в экологическом университете, как известно, является экологический аспект. Физико-математические учебные предметы служат фундаментом для изучения разнообразных конкретных явлений и закономерностей, составляющих предмет других естественных наук, и изучают один из важных экологических факторов — физические поля, возникшие в процессе эволюции Вселенной. Всех нас поражает удивительная приспособленность нашего дома — нашей планеты — к жизни на ней и, главное, жизни разумной! По-прежнему, к примеру, озоновый слой предохраняет нас от ультрафиолета, несмотря на «травлю» его аэрозолями; океаны «из последних сил» продолжают поглощать углекислоту и другие продукты сгорания топлива; магнитное поле Земли продолжает «отгонять» от нас смертоносные частицы, заставляя их двигаться вокруг Земли. А ведь всего лишь «шаг вправо — шаг влево» в отношении или температуры, или давления, или влажности, или состава атмосферы, или радиоактивности и многого другого — живое погибает!

Особое внимание следует уделять выбору темы для выступлений студентов. С одной стороны, выступление должно быть тематически связано с «основной» лекцией, с другой — даже раскрытие отдельных, частных вопросов лекции не должно быть полностью предоставлено студенту. Разумной альтернативой представляется выбор такой темы, чтобы, во-первых, в процессе подготовки к выступлению от студента требовалось знание (или повторение) некоторых основных понятий (теорем, определений), изложенных ранее в курсе лекций, во-вторых, тема выступления была достаточно интересна студенту для того, чтобы стимулировать его самостоятельную работу.
Безусловно, следует помнить, что к докладчику-студенту интерес со стороны сверстников-слушателей, как правило, высок и в силу чисто психологических причин.

Во время учебных занятий очень важно, на наш взгляд, показать роль современных физических методов и физической аппаратуры, в частности, в медико-биологических и биолого-химических исследованиях. К ним можно отнести электронную микроскопию и рентгеноструктурный анализ при расшифровке структуры сложных молекул белковых соединений, содержащих огромное количество атомов, и плодотворные методы магнитного резонанса для химии и молекулярной биологии, и физические методы надёжной регистрации биопотенциалов сердца, мозга, мышц, и применение в хирургии лазерного луча и электросварки.

Не менее важно при закреплении той или иной темы рассматривать вопросы с экологическим содержанием. Например, при изучении сил тяготения можно обратить внимание на деформацию Земли под действием приливных сил, которые вызывают вертикальное смещение земной поверхности. Указать, что эти силы являются спусковым крючком для землетрясений и объяснить, почему они, как правило, возникают при определённой фазе Луны. Или другие примеры: при рассмотрении поляризации диэлектриков следует объяснить причину возникновения порою мощных свечений над земной поверхностью, которые являются предвестниками тех же землетрясений; изучая движение заряженных частиц в магнитном поле, обратить внимание на то, что магнитное поле Земли защищает от гибели всё живое на нашей планете.

Все эти темы интересны и важны для более глубокого понимания картины мироздания. Некоторая детализация и вкрапление в изложение (независимо от формы) малоизвестных фактов или событий на сложном пути познания природы усиливает не только запоминание, но и глубину понимания изучаемых явлений.
К примеру, следствием наличия магнитного поля Земли и существования потоков частиц, пронизывающих космическое пространство, является то, что наша планета окружена помимо газовой оболочки слоями заряженных частиц большой энергии, так называемыми радиационными поясами. Несомненна их связь с потоками заряженных частиц, испускаемых Солнцем (так называемый солнечный ветер).

Образование этих поясов является в сущности естественным. Радиационные пояса Земли были открыты Ван-Алленом и Верновым в 1958 г. при первых полётах советских и американских искусственных спутников, на которых были установлены гейгеровские счётчики заряженных частиц, предназначавшиеся первоначально для исследования космических лучей.

Непростые предполагаемые объяснения возникновения радиационных земных поясов требовали экспериментальных проверок. Прямое экспериментальное подтверждение факта существования земной магнитной ловушки было получено заполнением её искусственно созданными частицами.

С этой целью в августе 1958 г. на высоте около 480 км над поверхностью Земли над южной частью Атлантического океана был осуществлён ядерный взрыв малой мощности. Значительную часть продуктов ядерного деления составляют короткоживущие бета- активные ядра; испытывая распад в зоне ловушки, заряженные продукты ядерных реакций должны быть захвачены магнитным полем Земли. При этом заполнение радиационного пояса вокруг всего земного шара должно произойти за счёт дрейфа частиц в неоднородном магнитном поле за короткое время, примерно 2-3 часа. Радиационный пояс сформировался над всем земным шаром, в соответствии с выполненным расчётом, спустя несколько часов после инжекции. Распад пояса растянулся на несколько месяцев.
Изложенные выше вопросы использовались при чтении курса лекций по дисциплине «Физика. Электромагнетизм» для студентов 2-го курса МГЭУ имени А. Д. Сахарова специальностей «Информационные технологии в экологии» и «Ядерная и радиационная безопасность».

На наш взгляд, такой подход при изложении не перегружает программу, повышает интерес к учебе, усиливает запоминание и понимание изучаемого, помогает формированию научного мировоззрения студента и повышает его научный и творческий потенциал.

Студентам 2-го курса МГЭУ специальностей «Информационные технологии в экологии», «Информационные технологии в здравоохранении» и «Природоохранная деятельность» в рамках курса «Теория вероятностей и математическая статистика» было предложено подготовить выступления по темам, связанными с парадоксами теории вероятностей. В рамках лекционного курса (18 лекций) студенческие доклады были сделаны на 3 занятиях.
Первое выступление было сделано на тему «Парадоксы в теории вероятностей: теорема о бесконечных обезьянах». Студенты подготовили презентацию при помощи программы Microsoft Office PowerPoint. В процессе подготовки они использовали дополнительную литературу [5; 6], а также информацию, размещённую на электронных ресурсах.
При изложении материала были использованы определения независимых и зависимых событий, условной вероятности. Для объяснения парадокса потребовалось также обратиться к теореме умножения вероятностей.
Соответствующие вопросы рассматривались на одной из предыдущих лекций. По данной теме уже были проведены практические занятия во всех группах потока. Таким образом, презентация, подготовленная выступающими, послужила для повторения и закрепления изученного материала студентами всего потока. Выбранная тема явилась также поводом расширить общий кругозор студентов, обсудив с ними различие понятий «парадокс» и «софизм».
Использование презентации как метода активного обучения предполагает участие студентов с различным уровнем подготовки и различной успеваемости. Так, в качестве темы второго выступления была выбрана биография французского математика и физика Семиона Деми Пуассона. С одной стороны, раскрытие темы не предполагало демонстрации углублённых знаний соответствующего раздела математики или вывода теорем. В то же время даже краткое изложение биографических данных требовало повторения некоторых вопросов, излагающихся в курсе теории вероятностей [7], например, применения интеграла Пуассона. Именем Пуассона названо одно из распределений вероятностей случайных величин. Пуассон ввёл термин «закон больших чисел» и доказал одну из предельных теорем, ныне носящих его имя.

Знание терминологии, используемой в англоязычной литературе, значительно повышает квалификацию молодых специалистов — выпускников учреждений высшего образования. Тема третьей презентации была сформулирована следующим образом: «Способы получения, анализа и представления статистических данных». Студентам предлагалось подготовить презентацию, используя видеоматериалы на английском языке. Для выступления было выделено время на заключительной лекции по математической статистике. Выбор темы и логическое построение выступления позволило сравнить англоязычную терминологию и терминологию, принятую в русскоязычной литературе и используемую в курсе лекций по теории вероятностей и математической статистике.

В целом при подготовке выступления у студентов стимулируются различные «уровни» активности:

• активность воспроизведения, при которой студенты стараются запомнить информацию и применить знания по заданному образцу;
• интерпретационная активность, при- которой у студентов вырабатывается способность самостоятельного анализа информации;
• творческая активность, предполагающая способность самостоятельного поиска решения.

В процессе подготовки выступления между преподавателем и студентами возникают специфичные, нехарактерные для традиционных методов обучения формы взаимодействия, при которых целенаправленно активизируется познавательная деятельность студентов, стимулируется самостоятельная выработка ими решений. Характер взаимного общения преподавателя и студентов во время подготовки доклада предполагает свободный обмен мнениями, что не всегда возможно в рамках традиционных методов обучения.

Так как подготовка доклада и презентации занимает достаточно длительное время (по крайней мере 1-2 недели), то активизация деятельности студентов носит устойчивый и длительный, а не кратковременный и эпизодический характер.

Таким образом, при сочетании традиционных и активных методов обучения достигается основная цель образования — не просто получение суммы разрозненных знаний, а формирование самостоятельного творческого мышления.

Список использованных источников
1. Государственная программа развития высшего образования на 2011—2015 годы [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.government.by/upload/docs/ file4be2eb5d8d5d283a.PDF. — Дата доступа: 26.01.2012.

2. Жук, А. И. Высшее образование Республики Беларусь: от Болонского процесса к европейскому пространству высшего образования / А. И. Жук [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.president.gov.by: http://www.president.gov.by. — Дата доступа: 26.01.2012.

3. Пашковская, И. Н. Разработка и внедрение инновационных образовательных технологий в образовательный процесс при введении в действие новых ФГОС ВПО. Методические рекомендации для профессорско-преподавательского состава / И. Н. Пашковская, Н. И. Королёва. — СПб. : Изд- во СПбГУСЭ, 2011. — 103 с.

4. Зарукина, Е. В. Активные методы обучения: рекомендации по разработке и применению: учеб.-метод, пособие / Е. В. Зарукина, Н. А. Логинова, М. М. Новик. — СПб.: СПбГИЭУ, 2010. — 59 с.

5. Секей, Г. Парадоксы в теории вероятностей и математической статистике / Г. Секей. — М.: Мир, 1990. — 240 с.

6. Вентцелъ, Е. С. Теория вероятностей: учеб. для вузов / Е. С. Вентцель. — М.: Высш. шк., 1999. — 576 с.

7. Гусак, А. А. Теория вероятностей: справочное пособие к решению задач / А. А. Гусак, Е. А. Бричикова. — Минск: ТетраСистемс, 2009. — 288 с.