Interactive methods of mathematics teaching in technical universities: the educational and upbrbringing aspects


Cite item

Abstract

The relevance of research aimed at identifying promising interactive methods of teaching mathematics to improve the effectiveness of the educational and upbringing process is proved. The need to systematize ideas about interactive methods of teaching mathematics that contribute to improving the quality of education and upbringing of students is determined. Both educational and upbringing resources of interactive teaching are shown, where education is possible through the purposeful formation of personal qualities due to the development of independent creative and critical thinking. It is noted that software products, information and communication technologies, interactive whiteboards, STEM classes, as components of interactive methods, should be used not only for information transfer, but also contribute to the process of accumulation and exchange of knowledge for the formation of the personality, creativity and abilities of the student. It is defined that the project methods, when the trainees interact to solve the set of tasks for a given period of time, individually or in groups, contribute to the development of internal motivation, independent thinking, selfesteem and social responsibility. At the same time, pedagogical efforts should be aimed at reducing interpersonal tension in the group in order to achieve synergistic effect from working in the team, as well as using the element of the game is necessary for the upbringing that contributes to increasing the confidence, motivation and effectiveness of students' education.

Full Text

Введение В сегодняшних условиях макроэкономической неопределенности в Рос- сии все большие требования предъявляются к образованию и воспитанию но- вого поколения квалифицированных специалистов различных отраслей зна- ний, уровней подготовки и компетентности, т. к. процесс обучения и даль- нейшее профессиональное развитие современных выпускников должны осу- ществляться с учетом «глобальных вызовов». В этом смысле необходимость участия России в процессах глобализации экономики знаний и рынка труда потребовала определенной политики нашего государства, в частности мини- стерства образования, справедливо направленной на введение новых поколе- ний федеральных государственных образовательных стандартов (ФГОС), учитывающих рекомендации Болонского процесса в построении единого об- разовательного пространства. Известно, что современные ФГОС кроме тра- диционных часов лекционных, практических занятий и самостоятельной ра- боты студентов включают часы интерактивного обучения. Вопросам интер- активного обучения, в том числе проектным и кейс-методам, креативным за- даниям, деловым играм, применению информационно-коммуникационных технологий и пр., посвящены работы А.Е. Астафьевой, С.Л. Буковского, С.М. Кащука, А.Е. Маланхановой, D.J. Genesi, S. Kennewell, M. Knoll, I.M. Macedo, M.W. Firmin и многих других авторов. Преподавание математики даже в технических вузах сопряжено с недоста- точной мотивацией студентов к изучению базовых дисциплин начальных кур- сов, а также их низкой вовлеченностью в процесс освоения материала. В этой связи используются интерактивные методы обучения математике, охарактери- зованные в работах Т.А. Воронько, Е.А. Власовой, С.Н. Дворякиной, Ж.И. Зайцевой, С.Я. Пирметовой, M. Deivam, G.G. Golji, P.C. Nicolete, Pachemska, A. Stoica и других авторов, способствующие активизации по- знавательной деятельности обучаемых. Однако существующие исследования направлены преимущественно на методологию использования интерактивных методов в образовательном процессе. Выявлена недостаточность исследований, направленных на обобщение результатов интерактивного обучения математике. Соответственно, актуальными являются исследования, направленные на выявление наиболее предпочтительных к внедрению в процессе преподава- ния математики интерактивных методов для повышения эффективности об- разовательного и воспитательного процесса. Целью исследования является систематизация представлений об интерактивных методах, в частности обу- чения математике, способствующих повышению качества образования и вос- питания студентов. Обзор литературы Необходимо отметить, что преподаватель сегодня всецело вовлечен в процесс продолжающегося построения новой системы образования, осно- ванной на развитии определенных компетенций с учетом современной реаль- ности, насыщенной стремительно развивающимися образовательными техно- логиями. В педагогической деятельности современного преподавателя мате- матики традиционная для прошлого столетия коммуникативная методика преподавания существенно дополнена интерактивными методами, ориенти- рованными на построение взаимодействия педагога и обучающихся, а также студентов между собой [22]. Следует использовать не только образовательные, но и воспитательные ресурсы интерактивного обучения, где воспитание возможно за счет целена- правленного формирования личных качеств [25] через развитие самостоя- тельного творческого, креативного и критического мышления. Так, С.Л. Бу- ковский указывает на необходимость внедрения креативных технологий, ме- тодов и приемов, развивающих критическое мышление, воображение и кон- курентную активность у студентов [24]. А.Е. Маланханова систематизирует информацию о возможностях исполь- зования таких интерактивных технологий, как блоги, чаты, подкасты и WiKi- технологии для повышения мотивации слушателей [28]. С.М. Кащук пред- ставлены преимущества платформы Веб 2.0, а также результаты выполнения студентами ряда сетевых проектов [27], обеспечивших эффективные комму- никационные взаимодействия обучающихся. Интерактивные методы пер- спективны в проблемно-ориентированном обучении, подробно изученном в ранних исследованиях авторов данной статьи [29-31]. Ряд исследователей связывает интерактивные методы с использованием информационно-коммуникационных технологий и прикладных программных продуктов в обучении. Так, исследования Ж.И. Зайцевой на основании педа- гогического эксперимента подтвердили эффективность пакета Mathematica в усвоении материала студентами технических специальностей [26]. M. Deivam исследовано положительное восприятие обучаемыми онлайн- инструмента Scribblar для обучения математике [5]. Однако следует соблю- дать принципы взаимодействия, отличающие интерактивные методы, так, чтобы при использовании программных продуктов обучаемыми осуществ- лялся поиск, накопление и обмен знаниями для формирования личности, творческого потенциала и способностей студента. Отдельная группа исследований посвящена внедрению интерактивных досок в процесс обучения математике, способствующих системной организа- ции и визуализации изучаемого материала. Интерактивная доска эффективна в привлечении и удержании внимания студентов за счет возможностей ис- пользования звуковых, визуальных образов и анимации, а также техники «раскрываемых блоков», когда обучаемые находятся в режиме ожидания по- следовательно раскрывающейся информации [6, 8]. Ряд авторов опирается на «единую теорию принятия и использования технологии» (UTAUT) в исследовании поведенческих намерений и привычек, формируемых с применением информационно-коммуникационных техноло- гий, в частности интерактивных досок [11, 18, 19]. Также известна когнитивно-аффективно-нормативная (CAN) модель, со- гласно которой эффективность интерактивных образовательных методов и технологий зависит от познавательных переменных: воспринимаемой полез- ности и воспринимаемой простоты использования; нормативных перемен- ных: субъективных и социальных норм; эмоциональных переменных: поло- жительных и негативных эмоций, чувства тревоги, ответственности и пр. [3]. Перспективы интерактивного взаимодействия на занятиях по математике с применением STEM-технологий (наука - технология - инжиниринг - мате- матика) показаны в исследованиях P.C. Nicolete с соавторами, где отмечается, что данные технологии способствуют развитию практико-ориентированного изобретательского мышления [13]. Ряд исследователей подчеркивает, что совместное использование интер- активных досок и платформы Web 2.0 создает возможности взаимодействия преподавателя и студента в интерактивной цифровой среде, однако данные инструменты действительно должны использоваться для взаимодействия, а не для односторонней коммуникации со стороны преподавателя [15]. Применение игровых практик в рамках интерактивных методов также требует непрерывного профессионального развития преподавателей [20]. Вы- сокую профессиональную значимость имеет систематизация опыта различ- ных преподавателей математики по использованию интерактивных методов, представленная фондом Erasmus. В аналитическом отчете фонда обобщены примеры кейс-технологий, про- ектных заданий, групповых дискуссий и дебатов, метода мозаики (решение отдельных подзадач малыми группами, в рамках общей задачи), мозгового штурма, метода сочинения историй, игровых технологий, метода переверну- той аудитории (от англ. flipped classroom), а также различных программных продуктов и электронного обучения [2]. Данные методы способствуют не только повышению успеваемости, но и развитию сплоченности, взаимного уважения, терпимости к ошибкам и разнородным мнениям, стремления к ре- зультату, взаимовыручки и пр. Материалы и методы В исследовании использовались метод проекта и метод перевернутого класса. Предложен электронный курс раздела математики «Математический анализ» и проведено анкетирование студентов 1-го и 2-го курсов для анализа эффективности использования электронного курса в учебном процессе. Одним из распространенных способов интерактивного взаимодействия яв- ляется метод проекта (проектный подход), когда обучаемые взаимодействуют для решения поставленных задач в течение заданного периода времени, инди- видуально или группами, что способствует развитию внутренней мотивации, независимого мышления, самооценки и социальной ответственности [10, 23]. Опишем наш опыт внедрения метода проектов в преподавание курса ма- тематики «Математический анализ» и результаты педагогического экспери- мента. В контрольной группе обучаемых производилось традиционное изу- чение теории и решение математических заданий, в экспериментальной груп- пе изучение той же темы происходило в рамках «математического проекта». Сформированные в экспериментальной группе малые подгруппы продемон- стрировали положительную групповую динамику, сплоченность с одновре- менным стимулированием развития таких личных качеств, как лидерство, умение работать в команде, умение слушать, умение вести дискуссию, сдер- живая эмоции, умение ставить цели, планировать время и принимать ответ- ственность за решения. Развитие данных качеств экспериментально подтвердило воспитательный аспект интерактивного обучения. Кроме того, по результатам итогового тести- рования уровень образования в экспериментальной группе оказался значительно выше, чем в контрольной, что доказало эффективность групповой работы [16]. Одновременно следует учитывать, что использование проектных методов требу- ет знаний принципов проектной деятельности и командообразования, а также высокой мотивации со стороны преподавателя, детального представления плана проекта и критериев оценивания результатов работ [21], что может потребовать предварительного обучения преподавателя разработке проектов [9]. Так, в ходе педагогического эксперимента, аналогичного охарактеризо- ванному выше, обнаружено, что успеваемость по математике в группе обу- чающихся с применением проектно-деятельностного подхода выросла, а мо- тивация к дальнейшей аналогичной работе снизилась [4]. Это, вероятно, сви- детельствует о недостаточности педагогических усилий по снижению меж- личностной напряженности в группе для достижения синергетического эф- фекта от работы в команде [7], а также может быть обусловлено отсутствием необходимого для воспитания элемента игры, способствующего повышению уверенности, мотивации и эффективности обучения студентов [17]. Указанный в представленном выше перечне «метод перевернутой ауди- тории» внедрен в преподавание математического анализа для студентов 1-го и 2-го курсов и предполагает изучение студентом части материала в рамках самостоятельной работы. Видеоматериалы для предварительного изучения предоставляются преподавателем и выкладываются через систему электрон- ного обучения [1]. Студент, получивший задание, выступает на занятии в роли преподавате- ля, объясняя материал по примеру просмотренной видеолекции. «Студент- преподаватель» предлагает способы решения задач, распределяя их в малых группах. Вопросы и уточнения со стороны студентов приветствуются. Зада- ния в малых группах и способы их выполнения меняются так, чтобы каждый обучаемый получил навык и усвоил алгоритм решения заданий всеми спосо- бами [14]. Роль преподавателя состоит в том, чтобы «координировать сбоку», а не быть «мудрецом на сцене». Воспитательный аспект в данном случае заклю- чается в том, что «студент-преподаватель» развивает ораторские навыки, преодолевает стеснение перед публичными выступлениями, формирует от- ветственное отношение к подаваемому материалу и слушателям. Остальные студенты формируют уважительное отношение к роли преподавателя. Посте- пенно все студенты пробуют себя в статусе «студента-преподавателя» в дру- гих темах математического анализа [12]. Результаты исследования В задачи исследования входило анкетирование студентов 1-го и 2-го кур- сов очной формы обучения и преподавателей СамГТУ для анализа эффектив- ности использования электронного курса в учебном процессе. В опросе при- няли участие 187 студентов университета очной формы обучения и 67 препо- давателей ИАиИТ СамГТУ (табл. 1). Участники опроса Таблица 1 Контингент опрошенных Количество анкет Преподаватели 67 Студенты 1-го курса 129 Студенты 2-го курса 58 Всего: 254 Полученные результаты представлены в виде суммарных показателей (см. рисунок). image Анализ использования электронного учебного курса «Математический анализ» в процессе обучения (опрос студентов и преподавателей) Анализ данных позволяет утверждать, что опрошенные студенты, как и преподаватели университета, считают использование электронного курса в учебном процессе однозначно эффективным. Подавляющее большинство студен- тов уверены, что электронный курс обеспечивает доступ к учебным материалам и заданиям в режиме 24/7, предоставляет возможность гибкого графика обучения (88,4 и 71,6 % соответственно). Более половины участников исследования также от- мечают преимущество использования электронного курса как для обратной связи между преподавателем и студентами, так и для развития навыков самоорганиза- ции (65,1 и 64,2 % соответственно). Показатели мотивации студентов и их вовле- ченности в учебный процесс (43,1 %) оказались ниже ожидаемых преподавателями (62,3 %). Следует отметить, что преподаватели, участвующие в аналогичном иссле- довании, в целом дают более высокую оценку эффективности использования элек- тронного курса в учебном процессе. В табл. 2 представлены полученные данные в зависимости от курса обучения. Таблица 2 Анализ использования электронного курса «Математический анализ» в учебном процессе студентов (по курсам, %) Курс Анализ использования электронного курса в учебном процессе студентов Доступ к материалам и заданиям в режиме 24/7 Обратная связь между препо- давателем и студентами Возможность получения консультаций Мотивация студентов и их вовлечен- ность в учебный процесс Развитие навыков самоорганизации Возможность гибкого графика обучения 1 93,7 69,6 63,9 48,7 68,7 79,7 2 83,2 60,6 46,7 37,5 59,6 63,5 Итого: 88,4 65,1 55,3 43,1 64,2 71,6 В ходе исследования обнаружена заинтересованность в использовании элек- тронного курса у студентов первого года обучения. Выводы: в результате исследования выявлено, что большинство опрошенных студентов расположены обучаться (или обучаются) с использованием электронных курсов; полученные данные позволяют утверждать, что студенты считают использова- ние электронного курса в учебном процессе однозначно эффективным. Следует констатировать положительное отношение опрошенных студентов оч- ной формы обучения и преподавателей к использованию электронных курсов. По их мнению, использование технологий электронного обучения в вузе по очной форме обучения позволяет использовать современные учебные ресурсы и соответствует современным моделям коммуникации и работы с информацией. При этом выявлено, что значительное большинство респондентов готовы обучаться (или уже обучаются) с использованием электронных курсов и считают использование электронного курса в учебном процессе однозначно эффективным. Обсуждение и заключение Таким образом, интерактивные методы в обучении математике студентов технических вузов способствуют повышению успеваемости, вовлеченности, мо- тивации, удовлетворенности процессом обучения, что улучшает качество обра- зовательной составляющей учебного процесса. Выступая не пассивным слуша- телем, а активным участником образовательного процесса, студент легче усваи- вает профессиональную терминологию и алгоритмы решения заданий. В воспитательном смысле взаимодействие с помощью технологий, мето- дов и инструментов интерактивного обучения позволяет развивать личные качества студентов, такие как умение работать в команде и стрессоустойчи- вость, способствуют снижению уровня конфликтности. В рамках отдельных интерактивных методов студент одновременно развивает и лидерские каче- ства руководителя, и ответственность исполнителя, приучаясь к планирова- нию этапов выполнения творческого задания. Кроме того, стимулируется творческое, креативное и критическое мышление, активизируется эмоцио- нальный отклик, способность к конструктивным дискуссиям и пр. Систематизированные в данной статье научные изыскания различных ав- торов по проблеме интерактивного обучения математике будут служить ос- новой для формирования комплекса наиболее эффективных интерактивных методов, критериев оценки образовательных и воспитательных результатов такого обучения и постановки педагогического эксперимента.
×

About the authors

Elena N. Nikolaeva

Samara State Technical University

Email: nikol867@mail.ru
Senior Lecturer of Higher Mathematics Department. 244, Molodogvardeyskaya st., Samara, 443100, Russian Federation

Irina P. Egorova

Samara State Technical University

Email: ira.egorova81@yandex.ru
Cand. Phys.-Math. Sci., Associate Professor of Higher Mathematics Department. 244, Molodogvardeyskaya st., Samara, 443100, Russian Federation

References

  1. Acelajado M.J. Flipped teaching approach in College Algebra: Cognitive and noncognitive gains. Proc. of the 13th Int. Congress on Mathematical Education. Springer, 2017. 697-698 рр.
  2. Atanasova-Pachemska T. Analysis of math teaching methodology (collection of related good practices in Europe and beyond) [coordinator Pachemska Т.А.]. Stip: University "Goce Delcev", 2017. 151 р.
  3. Borondo J.P. Assessing the acceptance of technological implants (the cyborg): Evidences and challenges. Computers in Human Behavior, 2017. No. 70. 104-112 рр. doi: 10.1016/j.chb.2016.12.063.
  4. Çelik H.K. The Effects of Activity Based Learning on Sixth Grade Students’ Achievement and Attitudes towards Mathematics Activities. EURASIA J. Math., Sci Tech. Ed, 2018. No. 14 (5). 1963-1977 рр. doi: 10.29333/ejmste/85807.
  5. Deivam M. Higher secondary school student’s perception towards scribblar for learning mathematics. International Journal of Humanities and Social Science Research, 2016. Vol. 2. No. 8. 76-79 рр.
  6. Firmin M.W., Genesi D.J. History and Implementation of Classroom Technology. 3rd World Conf. on Learning, Teaching and Educational Leadership (WCLTA-2012). Procedia - Social and Behavioral Sciences. D. J. 2013. 1603-1617 pp. doi: 10.1016/j.sbspro.2013.10.089.
  7. Golji G.G., Dangpe A.K. Activity-based learning strategies (ABLS) as best practice for secondary mathematics teaching and learning. International Advanced Journal of Teaching and Learning, 2016. No. 2 (9). 106-116 рр.
  8. Kennewell S., Tanner H., Jones S., Beauchamp G. Analysing the use of interactive technology to implement interactive teaching. Journal of Computer Assisted Learning, 2008. No. 24(1). 61-73 рр.
  9. Kessel C. Teaching Teachers Mathematics: Research, Ideas, Projects, Evaluation Critical Issues in Mathematics Education Series. Berkeley, California: Mathematical Sciences Research Institute, 2009. Vol. 3. 57 p.
  10. Knoll M. Project method. In: encyclopedia of educational theory and philosophy. Thousend oaks, CA: SAGE, 2014. 665-669 рр.
  11. Macedo I.M. Predicting the acceptance and use of information and communication technology by older adults: An empirical examination of the revised UTAUT2. Computers in Human Behavior, 2017. 35 p. doi: 10.1016/j.chb.2017.06.013.
  12. Murphy J., Chang M., Suaray K. Student performance and attitudes in a collaborative and flipped Linear Algebra course. International Journal of Mathematical Education in Science and Technology, 2016. No. 47 (5). 653-673 рр.
  13. Nicolete P., Bilessimo M.S., Cristiano M.A. Technology Integration Actions in Mathematics teaching in Brazilian Basic Education: Stimulating STEM disciplines. Revista de Educación a Distancia, 2017. Vol. 7. No. 52. 22 p. DOI: http://dx.doi.org/10.6018/red/52/7
  14. Park K.E., Lee S.G. Flipped Learning teaching model design and application for the University’s ‘Linear Algebra’. Journal of the Korea Society of Mathematics Education, Series E: Communications of Mathematical Education, 2016. No. 30 (1). 1-22 рр.
  15. Sessoms D. Interactive instruction: Creating interactive learning environments through tomorrow’s teachers. International Journal of Technology in Teaching and Learning, 2008. No. 4 (2). 86-96 рр.
  16. Stoica A. Using Math Projects in Teaching and Learning. 6th Int. Conf. Edu World 2014 “Education Facing Contemporary World Issues”. Procedia - Social and Behavioral Sciences, 2015. No. 180. 702-708 рр. doi: 10.1016/j.sbspro.2015.02.181.
  17. Su C. The effects of students’ learning anxiety and motivation on the learning achievement in the activity theory based gamified learning environment. EURASIA Journal of Mathematics Science and Technology Education, 2017. No. 13 (5). 1229-1258 рр.
  18. Suki N.M. Students’ intention to use animation and storytelling: using the Utaut model. AIMC 2017 - Asia International Multidisciplinary Conf., 2018. Vol. XL. No. 5. 49-57 рр. doi: 10.15405/epsbs.2018.05.5.
  19. Šumak B., Sorgo A. The acceptance and use of interactive whiteboards among teachers: Differences in UTAUT determinants between preand post-adopters. Computers in Human Behavior, 2016. No. 64. 602-620 рр. doi: 10.1016/j.chb.2016.07.037.
  20. Takker Sh., Subramaniam K. Teacher Knowledge and Learning Insitu: A Case Study of the Long Division Algorithm. Australian Journal of Teacher Education, 2018. Vol. 43. No. 3. 1-20 рр.
  21. Teacher skills and motivation both matter (though many education systems act like they don’t). World Development Report, 2018. 131-144 рр.
  22. Астафьева А.Е. Интерактивное обучение в языковой подготовке студентов направления «Менеджмент» // Научное обозрение: гуманитарные исследования.- 2017. - № 3. - С. 36-39.
  23. Астафьева А.Е. Проектный подход в англоязычной подготовке студентов-нанотехнологов // Научное обозрение: гуманитарные исследования. - 2017. - № 5. - С. 126-129.
  24. Буковский С.Л. Метод и технологии креативного обучения иностранным языкам в неязыковом вузе // Преподаватель XXI век. - 2016. - № 3. - С. 136-144.
  25. Гавров С.Н., Микляева Ю.В., Лопатина О.Г. Воспитание как антропологический феномен. - М.: Форум, 2011. - 240 с.
  26. Зайцева Ж.И., Котляр Л.М., Фоменко Л.Б. Организация самостоятельной работы по математике с помощью современных информационных технологий // Фундаментальные исследования. - 2004. - № 5. - С. 15-19.
  27. Кащук С. М. Технологии Веб 2.0 и межкультурная коммуникация в обучении иностранным языкам // Преподаватель XXI век. - 2016. - № 3. - С. 153-160.
  28. Маланханова А.Е. Использование современных информационно-коммуникационных технологий в обучении переводу экономического дискурса с китайского языка на русский язык // Преподаватель XXI век. - 2016. - № 3. - С. 145-152.
  29. Мелик-Пашаева И.Б., Николаева Е.Н. Проблемное обучение как метод активизации познавательной деятельности студентов - будущих строителей при изучении высшей математики // Традиции и инновации в строительстве и архитектуре. Естественные науки и техносферная безопасность: Сб. статей. - Самара, 2017. - С. 43-46.
  30. Николаева Е.Н., Мелик-Пашаева И.Б. Теоретические основы технологии проблемного обучения // Традиции и инновации в строительстве и архитектуре. Естественные науки и техносферная безопасность: Сб. статей. - Самара, 2017. - С. 47-50.
  31. Николаева Е.Н., Егорова И.П. Роль медиатехнологий в повышении качества подготовки специалистов // Нефтегазовый комплекс: проблемы и инновации. Тезисы III научно-практической конференции с международным участием. - Самара, 2018. - С. 193.

Copyright (c) 2020 Nikolaeva E.N., Egorova I.P.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies