Инновационные методы обучения в высшей школе

Одной из актуальных проблем в высшей школе является обеспечение качества образования. Эта задача может быть решена многими известными способами[1]. Всеони, так или иначе, связаны с активизацией самостоятельной и научно-исследовательской работы студентов. Уровень базовой подготовки студентов, поступивших на первый курс Нижегородского государственного университетаим. Н.И. Лобачевского (ННГУ)весьма различен. Одной из проблем обучения студентов на младших курсах в ННГУ и в других вузах является отсутствие у них навыков самостоятельных и академических исследований. Перед преподавателями встаёт задача организации учебныхзанятий, самостоятельной и научно-исследовательской работы студентов, чтобы:

у студентов возникали потребности

вприобретении знаний, умений и навыков, необходимых в дальнейшей профессиональной деятельности;

студенты формировали такие компетентности как готовность кразрешению проблем, самообразованию, к использованию информационных ресурсов, к социальному взаимодействию.

Решение этой задачи зависит от оптимального взаимодействия преподавателя со студентами и студентов между собой. Перед студентами необходимо поставить цель изучения дисциплины, а также этапы и методы

достижения этой цели. Система требований по выполнению учебной программы должна чётко выдерживаться, и ко всем студентам необходимо предъявлять одинаковые требования.

В этом отношении весьма эффективным является системный подход, который включает в себя создание комплекса адаптированных учебных пособий, с применением педагогических технологий, основанных на лич- ностно-ориентированном подходе к обучению и коллективной работе студентов в исследовательскихгруппах. Самостоятельная и научно-исследовательская деятельность студентов становится более продуктивной, если учебные пособия создаются преподавателем подтуметодикуилитехнологию,котораяближе всего самому автору. Учебные пособия должны удовлетворять следующим требованиям.

1.Представленный в пособии материал долженбытьадаптирован кучебномупроцессу и обеспечивать ясное понимание основ изучаемого предмета.

2.Учебные пособия должны быть изложены на высоком научном уровне.

3.Структура учебного пособия должна отражать порядок подачи учебного материала в процессе обучения и позволять студентам в строгой логической системе изучать представленный в нем материал и теоретически, и практически.

4.Методическая и структурная проработкапредставленноговучебномпособииматериала должна дать возможность студентам самостоятельно разобраться в учебном материале, то есть материал, содержащийся в пособии, должен быть доступным студентам, должен быть оптимальным по объёму и по методике изложения.

5.Учебные пособия должны содержать актуальные материалы и примеры, которые интересны для практического применения. Основываясь на этих материалах, студенты должны уметь самостоятельно сформулировать задачи, создать свои программы и т.д.

6.Учебные пособия должны в обязательном порядке содержать задачи, которые студент должен решить самостоятельно и представить их как доказательство освоения учебного курса.

7.Пособие должно содержать контрольные вопросы для проверки качества усвоения материала студентами.

При этом роль преподавателя определяется той технологией, которая используется им в учебном процессе. Весьма неплохие результаты были получены автором при взаимодействии со студентами первого курса ме- ханико-математического факультета в ходе преподавания дисциплины «Нечёткая логика

инейронные сети» с использованием четырёх учебных пособий [2–5]:

 Перова В.И. Нейронные сети: Учеб-

ноепособие.Часть1.НижнийНовгород:Издво Нижегородского госуниверситета, 2012.

155с.

Перова В.И. Нейронные сети: Учебноепособие.Часть2.НижнийНовгород:Издво Нижегородского госуниверситета, 2012.

111с.

Перова В.И. Нейронные сети в экономических приложениях. Часть 1. Нейронные сети, обучаемые с учителем: Учебное пособие. Нижний Новгород: Изд-во Нижегородского госуниверситета, 2012. 130 с.

Перова В.И. Нейронные сети в экономических приложениях. Часть 2. Нейронные сети, обучаемые без учителя: Учебное пособие. Нижний Новгород: Изд-во Нижегородского госуниверситета, 2012. 135 с.

Данные учебные пособия охватывают многие актуальные задачи современной биз- нес-информатики,посколькувнастоящеевре- мянейросетевые технологии интенсивно развиваются и все больше применяются при решении задач распознавания образов, обра-

ботки зашумленныхданных, классификации, составления расписаний, оптимизации, прогноза, моделирования сложных процессов, а также в социально-общественных и финан- сово-экономических исследованиях.

Учебные пособия в необходимом количестве сданы в Фундаментальную библиотеку ННГУ. Они активно используются студентами механико-математического факультета на учебных занятиях, при выполнении самостоятельной работы, при написании научноисследовательских и выпускных квалификационныхработ.Учебнымипособиямипользуются также студенты других факультетов ННГУ.

Указанные выше авторские учебные пособия позволяют преподавателю методически грамотнопостроитьпроцессобучениястудентов. Представленный в учебных пособияхматериалотличаютсистематичность и глубина изложения. Главная особенность учебных пособий состоит в научной, методической и структурной проработке представленного в них материала. Структура учебных пособий построена по принципу «от простого к сложному», что способствует более глубокому усвоению теории и её практическому применению.

При проведении практических и лабораторныхзанятий необходимо выполнение следующих действий, отражающих системный подход к применению активных методов обучения студентов:

1.Активизация самостоятельной функции студентов по поиску реальной статистической информации для проведения исследований, то есть студенты под контролем преподавателя ставят себе учебно-исследова- тельскую задачу.

2.После обсуждения постановки задачи с преподавателем студенты на основе подробно изложенных в учебных пособиях теории и практических примеров вырабатывают свою версию решения задачи. При этом студенты обмениваются между собой информацией об эффективных методах решения задач

иформируют тем самым навыки совместной работы в исследовательской группе.

3.Полученные студентами результаты обсуждаются с преподавателем и проверяются на корректность. После чего студенты обязаны письменно сформулировать методику решения задачи и полученные результаты, сделать выводы по проведенным исследованиям и устный доклад. Тем самым студенты

формируют научное мышление и приобретают навыки публичных выступлений.

4.Количество задач, поставленных перед студентами, объем этих задач и их содержание охватывают современное состояние науки по данному направлению, то есть студенты, начиная с первого курса, вовлекаются

вкруг актуальных научных проблем.

5.Стабильностьтекущихтребованийпо выполнениюучебныхзаданийистабильность требований на зачетах и экзаменах формирует у студентов чувство ответственности за учебный процесс.

6.Признаком освоения учебного курса являетсявыполнениестудентамивсехпоставленных задач без исключения. Выполнение студентами заранее оговорённых учебных требований в соответствии с учебной программой по данной дисциплине является одной из составляющих качества их подготовки. Тем самым реализуется принцип – качество подготовки студентов не может быть половинчатым.

Следует отметить, что в рамках дисциплины «Нечёткая логика и нейронные сети» при проведенииакадемических исследований студенты эффективно используют различные пакеты прикладных программ: MATLAB, STATISTICA®, DEDUCTOR, VISCOVERY SOMINE и др., подробные инструкции по работе с которыми и примеры, основанные на реальных статистических данных, приведены в указанных выше учебных пособиях. Применение современных информационных технологий способствуеткачественномуобучению студентов. Знания, полученные ими, помогут студентам эффективно использовать их в своей дальнейшей профессиональной деятельности.

Нужно сказать, что написание авторских учебных пособий сопряжено с осмыслением и переработкой огромного объёма информации, с постановкой автором задач, их решением и занимает много времени. Но подход к обучению студентов на основе авторских учебных пособий, и особенно это важно для студентов первого курса, не имеющих навыков ни самостоятельной, ни исследовательской работы, даёт положительные результаты, которые выражаются в следующем.

 Получив на первом курсе во время

учебных занятий и самостоятельной работы навыкипроведенияисследований,ужена третьем и последующих курсах студенты испытывают меньше трудностей при написании

курсовых и научно-исследовательских работ.

Многие студентыуже натретьемкурсе имеют научные публикации и участвуют с докладами на научных конференциях.

На старшихкурсахстуденты участвуют с докладами на всероссийских и международных конференциях и имеют в соавторстве с преподавателями публикации в научных журналах, в том числе рекомендованных ВАК Минобрнауки России.

Студенты, которые уже с первого курса умеют проводить академические и научные исследования, анализировать их результаты, эффективно применятьинформационныетехнологии, по окончании обучения в ННГУ являютсяконкурентоспособными нарынкетруда.

Таким образом, обучение студентов на основе авторских учебных пособий, адаптированных к учебному процессу, формирует у студентов навыки индивидуальной и коллективной самостоятельной познавательной деятельности, стимулирует их активную науч- но-исследовательскую деятельность и обеспечивает качество подготовки студентов.

Список литературы

1.Руководство по внедрению проектноориентированных методов в образование

(Handbook on the Project-Oriented Methods (POM’s) in education). Учебно-методические материалы / Авторы-составители: И.И. Борисова, А.И. Горылев, Е.Ю. Грудзинская и др. / Под. ред. Д. Инфанте, Ю.А. Кузнецова, А.К. - Любимова. Н. Новгород: ННГУ, 2007. 124 с.

2.Перова В.И. Нейронные сети. Часть 1: Учебное пособие. Н. Новгород: Изд-во Нижегородского госуниверситета, 2012. 155 с.

3.Перова В.И. Нейронные сети. Часть 2: Учебное пособие. Н. Новгород: Изд-во Нижегородского госуниверситета, 2012. 111 с.

4.Перова В.И. Нейронныесетивэкономическихприложениях.Часть1.Нейронныесети, обучаемые с учителем: Учебное пособие. Н. Новгород:Изд-воНижегородского госунивер-

ситета, 2012. 130 с.

5.Перова В.И. Нейронныесетивэкономическихприложениях.Часть2.Нейронныесети, обучаемые без учителя: Учебное пособие. Н. Новгород:Изд-воНижегородского госунивер-

ситета, 2012. 135 с.

При внедрении новых ФГОС третьего поколения ВПО в 2010-2011 г. возникла необходимость осмысления требований стандарта, как со стороны изменения идеологии образования,таксосторонычисто практической: необходимости работать по этим стандартам. Сменить идеологию преподавания одномоментно очевидно невозможно – это напряженная внутренняя работа, отчасти даже неуправляемая. Поэтому большинство преподавателей приступили к решению чисто практических проблем, стоявших перед ними особенно остро: написание учебных и рабочих программ по преподаваемым дисциплинам в соответствии с ФГОС. Решались частные задачи выбора формируемых компетенций: их вида и количества. Затем приходило понимание, что их формирование еще нужно будет диагностировать, разрабатывать измерительные материалы для этих целей. Проблема измерения компетенций по-пре- жнему не теряет актуальности.

То есть переход к двухступенчатой системе образования предопределил сложное взаимодействие двух процессов: преподаванияконкретнойдисциплины (сосвоим содержанием и методикой) и внедрения нового образовательного стандарта. Для математических дисциплин корреляция названных процессов первоначально не обнаружилась или была незначительна. Общая проблема организацииобразовательного процессапо ФГОС для каждого преподавателя конкретизировалась в проблему организации процесса пре-

подавания отдельных учебных дисциплин. Цели обучения в стандартах обозначаются, в первую очередь, как компетенции: свойства, приобретаемые обучаемым и характеризующие его как профессионала в некоторой сфере деятельности. От претендента требуется наличие организационных и коммуникативных компетенций. А для их формирования необходимо вырабатывать такие качества как адаптивность, способность работать в режимецейтнота, приниматьвзвешенныерешения исходя из имеющейся на данный момент информации [4]. Уходя от требований наличия определенной сопровождающей документации, к осознанию изменений в самом образовательномпроцессе,обусловленныхФГОС, можно констатировать, что для формирования компетенций необходима организация активной самостоятельной работы студентов по освоению учебных дисциплин.

Таким образом, при подготовке бакалавров по направлению 050100.62 Педагогическое образование профили Математика и Физика, Математика и Информатика возникает проблема внедрения активных методов в процесс обучения математической логике.

Анализируя различные инновационные методы обучения [5] с точки зрения их возможностей для активизации деятельности студентов на занятиях по математической логике, можно прийти к заключению, что значительнымпотенциаломобладаеттехнология «Развитиекритического мышлениячерезчтение и письмо»:

·она характеризуется особой ролью преподавателя: педагог создает условия и атмосферу для активной деятельности студентов, переходит от доминирующей роли к позиции равноправного участника образовательного процесса;

·само построение занятий в соответствии с технологической моделью «Вызов» - «Осмысление» - «Рефлексия» [1] приводит к интерактивномувключению учащихсявучебный процесс: задачей стадии «Вызова» являетсяформулировкакаждымучащимсяличной цели изучения материала, на стадии «Осмысление» происходит самостоятельное сопоставление получаемой информации с представлениями учащихся, «Рефлексия» предполагает самостоятельную систематизацию материала, выражение личного отношения к нему, выбор направлений дальнейшего изучения темы;

Преподаватель делает сообщение: «В ходе изучения математики в школе и институте вы все сталкивались с формулами, которые бывают более или менее сложными, содержат некоторые символы и обозначения». Далее студенты работают в парах.

Дается задание ответить на вопросы и зафиксировать ответ в рабочей тетради.

1.Как Вы можете представить формулы алгебры высказываний? Опишите их.

2.Можно ли классифицировать формулы алгебры высказываний? Если «да», то какие виды можно выделить?

3.Какие формулы Вы бы назвали равносильными?

Некоторым парам студентов предлагается выступить по результатам этой работы.

Осмысление первого блока Студенты читают материал по теме в

учебном пособии [2, с.14-19]. В ходе чтения

витиекоммуникативныхирефлексивныхумений обучающихся, что обеспечивает активность студентов;

те, насколько были верны Ваши прогнозы (предположения),отметьтесовпаденияи противоречия с материалами лекции. Ответы

моуправления познавательной деятельностью, что соответствует активной позиции;

· именно для критического мышления характерно: построение логических умозаключений, создание согласованных между собой логических моделей, принятие обоснованных решений, оценка самого мыслительного процесса – хода рассуждений, которые приводят к тем или иным выводам, или факторов, которые учитываются при принятии решения; то есть применение данной технологии обеспечивает более активное усвоение понятий и методов математической логики.

Учитываясказанное,начинаяс2011 года по настоящее время, занятия по дисциплине «Математическая логика» для бакалавров проводятсявтехнологии«Развитиекритическогомышления черезчтениеи письмо». Важным является выстраивание каждого занятия в соответствии с технологической моделью «Вызов» - «Осмысление» - «Рефлексия». Ниже приводится описание организации изучения темы «Формулы. Равносильные преобразования формул. Тавтологии – законы логики высказываний», которое дает представление о возможностях активизации работы студентов. Занятие состоит из двух смысловых блоков, поэтому стадии «Вызов», «Осмысление» и «Рефлексия» выделяются для каждого блока.

Вызов первого блока

вопросов. Также запишите в тетрадь то, что вы узнали нового по теме.

Студентам можно предложить следующую организацию работы в парах: один студент причтении отмечаетпротиворечия,другой выписывает в тетрадь новую информацию, затем они обсуждают результаты своей работы.

Рефлексия первого блока Результаты своей работы представляют

пары, которые еще не выступали на этом занятии. Преподаватель подводит итог: «Итак, в ходе нашей работы мы узнали, как определяются формулы в алгебре высказываний, какие можно выделить классы равносильных между собой формул. Особое значение в логикеимеют тавтологии,что иопределяеттему дальнейшего разговора».

Вызов второго блока Преподаватель называеттемуследующе-

го блока «Тавтологии – законы логики высказываний». Студенты делятся на группы по 4-5 человек для работы с таблицей «Знаю/ Хочу знать/ Узнал», которая раздается каждому.

По заданию студенты заполняют первый столбец таблицы, отвечая на вопрос «Что мы знаем по данной теме?», исходя из жизненного опыта. Некоторые учащиеся зачитывают написанное. Затем заполняется второй

столбец таблицы «Что мы хотим узнать?», в него студенты записывают хотя бы три (можно и больше) вопросов по теме занятия, на которые бы хотели получить ответы.

Хотя при выполнении заданий студенты работают в парах, советуются друг с другом, однакоукаждогодолжна бытьсвоя заполненная таблица. Могут отличаться вопросы во втором столбце. После обсуждения в паре каждый студент определяет свои личные познавательные цели.

Осмысление второго блока Затем учащиеся читают сообщение по

теме лекции [2, с. 41-45] и одновременно заполняют третий столбец таблицы «Что мы узнали?», записывая ответы напротив сформулированных во втором столбце вопросов.

Рефлексия второго блока Студентампредлагается обсудитьв груп-

пе заполнение таблиц. Остались ли вопросы без ответа? После этого продолжают заполнение третьего столбца рабочей таблицы « и что нам осталось узнать?», записав вопросы, которые вызвали интерес и требуют, по мнению студентов, более детального рассмотрения, а также новые идеи. Далее студенты индивидуально пишут пятиминутное эссе «Как я понимаю выражение «Все тавтологии равносильны между собой»?». Учащиеся выборочно зачитывают свои работы.

В качестве внеаудиторной самостоятельной работы предлагается задание на доказательство признака равносильности формул и следствия из него. Такжестуденты продолжают заполнение таблицы «Знаю/ Хочу знать/ Узнал»: проводят поиск в дополнительных источниках или узнают из беседы с экспертами (ими могут быть преподаватели) ответы,на возникшие вопросы, записанные втаблице. После завершения работы с таблицей, студенты обмениваются таблицами в парах для взаимооценки. Оценка должна быть обязательно аргументирована.

Таким образом, применение технологии «Развитиекритического мышлениячерезчтение и письмо» на занятиях по математической логике способствует активизации познавательной деятельности студентов так как:

· мобилизуются их внутренние ресурсы, и затрачиваемые усилия пропорциональны значимости (и ценности) предметного материала;

·работа на всех этапах занятия самостоятельна, преподаватель оказывает лишь консультационную поддержку;

·совместноеиспользованиеразличных видовработы:вгруппах,парах, индивидуальной и всего коллектива делает обучение динамичным, позволяет студентам видеть работу друг друга;

·используемая технология обладает богатым арсеналом приемов и стратегий работы с обучающимися, является достаточно гибкой, легко коррелирует с другими технологиями и методами, то есть позволяет подобратьоптимальный инструментрийдля целей каждого занятия; при обучении студентов математической логике также применяется технология портфолио [3] и метод проектов.

С конкретнымиметодическими рекомендациями по проведению занятий можно ознакомиться в пособии «Математическая логика. Активные методы преподавания», подготовленном автором.

Список литературы

1.ЗагашевИ.О.,Заир-БекС.И.Технология развитиякритическогомышления:перспективы для высшего образования. СПб.: Изд-во «Скифия», 2002. 283 с.

2.СангаловаМ.Е. Курс лекцийпоматематической логике. 2-е изд., перераб. Арзамас: АГПИ, 2012. 108 с.

3.Сангалова М.Е. Технология портфолио как средство активизации учебной деятельности студентов // В мире научных открытий. Красноярск: Научно-инновационный центр, 2013. № 11.7(47). С. 242-247.

4.Швец И.М., Грудзинская Е.Ю., Марико В.В.Возможностиактивныхметодовобучения в повышении методического уровня преподавателей высшего и среднего профессионального образования // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. Н. Нов- город:Нижегород.госун-т. 2008.№ 3(1).С.17-

23.

5. Швец И.М., Левина Л.М., Марико В.В., Грудзинская Е.Ю. Современные педагогические технологии в контексте ФГОС третьего поколения. URL: http://www.unn.ru/books/ met_files/current_teaching.pdf(датаобращения 01.02.2014).

Введение

Одним из разделов дисциплины «архитектура компьютеров», предусмотренной учебными планами ряда специальностей, в том числе и специальности «прикладная математика и информатика», является программирование на ассемблере. Знакомство с ассемблером важно, потому что дает возможность наглядно ознакомиться с внутренним устройством компьютера: регистрами и флагами процессора, памятью, машинными командами, и понять фундаментальных основ работы компьютера.

Для компьютеров, основанных на процессорах с архитектурой Intel 386, существует несколько ассемблеров. Отметим

Microsoft Macro Assembler (MASM) компа-

нии Microsoft. На сайте [1] дано описание этого ассемблера, пакета для разработчика

SDK (Software Development Kit) и предос-

тавляется возможность свободного скачивания. Весь пакет ПО предоставляется в виде одного zip –файла, в котором запакован файл install.exe. Для установки MASM нужно запустить install.exe. Установщик создает папку masm32 на диске C:, в которою записывает все файлы, никаких записей в реестре Windows не делает, поэтому для удаления MASM достаточно только удалить соответствующую папку. Ассемблер MASM был включен в состав Visual C++, начиная с 6 версии.

Компания Borland выпустила Turbo Assembler (TASM) — программный пакет,

предназначенный для разработки программ на языке ассемблера для архитектуры x86, который, однако, в настоящее время не поддерживается.

Непосредственное использование ассемблеров не всегда удобно, так как требует применения нескольких программ – текстового редактора для создания кода, компилятора, компоновщика, отладчика. Гораздо удобнее интегрированные средства разра-

ботки, в частности Microsoft Visual Studio. В

настоящее время Microsoft реализует программу DreamSpark [2], в рамках которой студенты и преподаватели ВУЗов могут бесплатно скачивать последние версии инструментов Microsoft для использования в учебном процессе и научных исследованиях. Для получения такой возможности достаточно зарегистрироваться на сайте программы и выслать отсканированное изображение студенческого билета или справки с места работы преподавателя. После этого высылаются ключи доступа для скачивания ПО.

Создание программы на ассемблере в среде Visual Studio

Создадим в среде Visual Studio пустое решение, в состав которого будем

включать проекты программ на ассемблере. Для этого выполним команду Файл, Создать, Проект. Выберем тип проекта Решение Visual