Профильная направленность учебно-исследовательской работы по математике с учащимися физико-математического лицея

Усложнение социальной среды, межличностных отношений, информационный прессинг ведут к тому, что психологические перегрузки превращаются в повседневную реальность. Психическое здоровье учащегося стало зависеть от возможности адаптироваться к особенностям нового для него учебного заведения. Это особенно ярко видно на примерах специализированных школ, где часто преобладает манипулятивно-авторитарная среда. Пришло время внедрения гуманитарных технологий в образование психологически безопасной среды, сущность которых заключается в их противопоставлении манипулятивным технологиям.

Гуманитарные технологии отличает ориентация на развитие человеческой личности, на создание соответствующих условий для этого, это способы развития интеллектуального потенциала. Основной акцент ставится на особенностях взаимодействия преподавателя с обучающимися. Качественно меняется роль преподавателя в учебном процессе: происходит переход от преимущественно информационной деятельности к организационно-методической, что создаёт условия и мотивацию активной учебно-познавательной деятельности учащихся.

Профильная направленность учебного учреждения диктует свои особенности: чтобы интерес к специальности не угасал, а развивался, необходимо создавать условия, способствующие углубленному изучению специальности. Задача привития учащимся физико-математического лицея интереса к будущей профессии − многоплановая, требующая участия всех кафедр и всех преподавателей лицея. С первого триместра и на протяжении всех лет обучения знания учащихся должны пополняться сведениями об их будущей профессии, последними научно-техническими достижениями в этой области. Широкое внедрение математической подготовки в процессе становления инженера-физика предъявляет определенные требования к методике ее использования в физико-математическом лицея. Изучая математические методы алгебры, геометрии и начала анализа, учащиеся физико-математического лицея должны не только овладеть определенной суммой знаний и практических навыков, но и научиться также самостоятельно и творчески мыслить, правильно ставить и грамотно решать научные и практические задачи при исследовании физико-технических процессов и явлений. Эти качества можно приобрести в физико-математическом лицее только при органичном сочетании полученной математической и вычислительной подготовки с непосредственной учебно-исследовательской деятельностью ориентированной на будущие специальности.

Например, учащемуся физико-математического лицея предлагается разработать доклад на одну из нескольких тем, базирующихся на программном лекционном материале. Это превращает лицеиста из обучаемого в обучающегося. Развивает у него навыки исследовательской работы физико-технической направленности. В таком докладе лицеисту необходимо показать область практического применения материала по данной теме, возможность его дальнейшего применения для исследования физико-технических процессов и явлений.

Обсуждение докладов проводится на семинарах и теоретических конференциях, проходящих после изучения определенного раздела. Такая конференция отражает результаты углубленного изучения программного материала и предусматривает 10-15 минутные выступления лицеистов. Доклады лицеистов на таких конференциях формируют у них навыки публичных выступлений, умение оформить в письменном виде результаты своих исследований, отчетов, бизнес-планов, обобщений и систематизации.

При выборе материала, выносимого на конференцию, мы исходим из следующих требований.

1. Рассматриваемые вопросы входят в учебную программу по будущей специальности или органически с ней связаны.

2. Это должны быть вопросы, иллюстрирующие

• понимание изученных математических методов алгебры и математических моделей,

• умение разобраться в их применении при исследовании физико-технических процессов и явлений.

3. По рассматриваемым вопросам должна быть использована доступная дополнительная литература физико-технической направленности, практических данных.

Как показывает практика, при подготовке докладов учащиеся физико-математического лицея хорошо усваивают тему, приобретают навык работы с литературой с физико-математическим содержанием и, главное, математический аппарат алгебры и начала анализа становится для них не абстрактной наукой, а рабочим инструментом исследования физико-технических процессов и явлений.

Кроме того, часть практических занятий можно проводить в форме научных семинаров (1-2 занятия в триместр). На них можно обсудить решение особенно значимых задач с физико-математическим содержанием, выносимых на самостоятельную работу на проблемной лекции, задач с исследовательским содержанием физико-технической направленности или доклады, подготовленные лицеистами. Организуя, указанную работу, надо стараться обеспечить ее направленность на формирование навыков коллективной исследовательской работы, время от времени практикуя групповую деятельность лицеистов по решению тех или иных проблем физико-технической деятельности, для чего лицеисты могут объединяться в учебно-исследовательские группы.

Другим направлением учебно-исследовательской работы лицеистов (УИРС) является расчетно-графическая работа (РГР). РГР − прикладная форма обучения, которая призвана выработать улицеиста навыки самостоятельной работы. Имея задание, лицеист перерабатывает теоретический материал, решает задачу и получает результаты, оформленные в виде таблиц и графиков. Численные расчеты проводятся на компьютере с обязательным приложением программ (систем компьютерной математики, таких как MATHEMATIKA, DERIVE и др.).

В процессе выполнение РГР лицеист приобретает навыки теоретического подхода, умение самостоятельно мыслить, опыт работы на компьютере.

Важным звеном в системе учебно-исследовательской работе учащиеся физико-математического лицея является выполнение работ, содержащих элементы исследований физико-технических процессов и явлений. Эта деятельность, несомненно, качественно более высокая ступень в развитии творческого подхода к решению практических задач с физико-техническим содержанием. Она повышает интерес к изучению физико-технических дисциплин, формирует первоначальное умение и навыки, необходимые для научной работы, развивает нестандартное мышление, желание самостоятельно работать, при этом улучшается успеваемость и процент хороших и отличных оценок на экзаменах.

Поэтому, учащиеся физико-математического лицея при изучении курса математики могут выполнять учебные задания научно-практического характера. Важно, чтобы при выполнении таких заданий лицеист изучил и самостоятельно проделал все этапы научной работы физико-технической направленности. Эти этапы общеприняты:

- постановка задачи с физико-техническим содержанием и ее четкое формулирование на математическом языке;

• изучение состояния вопроса по фундаментальной, периодической и практической литературе, в том числе и Wеb-сайтам и составление обзора (реферата);

• выбор и обоснование модели и метода решения задачи, разработка методики исследования;

• решениезадачи,т.е.непосредственноевыполнение теоретического или экспериментального исследования;

- составление отчета, проекта с выводами и рекомендациями, защита работы или выступление с докладом на конференции или на семинаре.

Учитывая, что лицеист имеют небольшой резерв времени для выполнения научной работы, темы исследований должны быть небольшими. Они могут быть сколько угодно узкими. Важно, чтобы при выполнении каждой из них лицеист самостоятельно прошел, все перечисленные этапы научного творчества и получил навыки их выполнения и самостоятельной работы с учебной и научно-экономической литературой, приобрел умение выбирать необходимый материал из обширной научно-технической информации и делать доклады на научно-исследовательские темы. Тематика заданий лицеистов научно-исследовательского характера формируется в соответствии с направлением и профилем подготовки будущих физиков-инженеров.

Еще одной из форм научно-исследовательской работы является подготовка докладов учащимися физико-математического лицея и их участие в научных конференциях.

Все сказанное позволяет сделать вывод, что введение в учебный процесс исследовательской работы обеспечивает не только приобщение к научному творчеству практически всех учащихся физико-математического лицея, но и позволяет:

• обеспечивать всестороннее и фундаментальное умственное развитие лицеистов;

• формировать их творческую активность и самостоятельность в

• исследовании физико-технических процессов и явлений;

• индивидуализировать учебный процесс по физико-техническим специальностям;

• вооружать лицеистов умениями и навыками научно-исследовательской деятельности;

• формировать у лицеистов видение перспектив развития физико-технических отраслей науки и технологии.

Такой подход к организации обучения обеспечивает рациональное использование учебноговремени учащихся физико-математического лицея при изучении математики. Широкое использование математических методов и математических моделей в учебных дисциплинах дает возможность психологически подготовить будущих молодых физиков и инженеров видеть свою будущую работу в широком диапазоне, включающем в себя как теоретические исследования, так и решение практических задач физико-технических процессов и явлений.

Литература:

1. Шикин Е.В., Шикина Г.Е. О некоторых особенностях преподавания математики студентам-гуманитариям. / Тезисы докладов 3-й международной конференции, посвященной 85-летию чл.корр РАН, проф. Л.Д.Кудрявцева. МФТИ. 2008г. стр. 584 – 586.

2. Шмигевский Н.В. Методологические аспекты математического образования./ Тезисы докладов 3-й международной конференции, посвященной 85-летию чл.корр РАН, проф. Л.Д.Кудрявцева. МФТИ. 2008г. стр. 586 – 590.

3. Жохов А.Л. Стратегия и средства математического познания // Задачи в обу­чении математике. / Материалы Всероссийской конференции... - Вологда: «Русь», 2007, с. 26-31.

4. Дьяконов В. П. Cистемы компьютерной алгебры DERIVE. Самоучитель и руководство пользователя. – М.: СОЛОН-Р, 2002.

5. Практикум по математике с использованием компьютерной системы DERIVE. – М.: Изд-во Рос. экон. акад., 2008.

6. Kutzler B., Kokol-Volic V. Introduction to DERIVE 6. Hagenberg: Soft Warehouse GmbH&CoKG ISBN3-9500364-5-8, 2003.

7. Kutzler B., Kokol-Volic V. DERIVE 6 Reference Guide. Hagenberg: Soft Warehouse GmbH&CoKG ISBN3-9500364-7-4, 2003.