Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Теоретическое обоснование обучения студентов медицинских вузов математическим основам медико-биологических знаний ...
1.1. Содержание математической подготовки студентов-медиков..
1.2. Современное состояние обучения студентов медицинских вузов математическим основам медико-биологических знаний
1.3. Методические пути обучения студентов медицинских вузов математическим основам медико-биологических знаний
Выводы по первой главе
Глава 2. Реализация методики обучения теории вероятностей и математической статистики студентов медицинских
2.1. Обучение студентов-медиков построению математических моделей
2.1.1. Использование совокупностей задач медико-биологического содержания, реализующих профессиональную направленность в обучении
2.1.2. Разрешение проблемной ситуации медицинско-биологического характера
2.1.3. Установление взаимосвязей между математическими разделами и спецдисциплинами
2.2. Применение разнообразных форм и средств обучения будущих врачей математическим основам медико-биологических знаний:
2.2.1. Проведение лабораторно-практических работ медико-биологической тематики .
2.2.2. Организация проектной деятельности студентов-медиков .
2.2.3. Реализация деловых игр медико-биологического содержания с целью разрешения проблемных ситуаций аналогичного характера
2.2.4. Составление опорных схем, таблиц, планов решения задач, направленных на закрепление теоретических знаний .
2.2.5. Выполнение студентами комплексов заданий, позволяющих контролировать состояние математической подготовки студентов-медиков различных специальностей
2.3.Организация и результаты педагогического эксперимента .
Выводы по второй главе .
Заключение .
Библиография
- Современное состояние обучения студентов медицинских вузов математическим основам медико-биологических знаний
- Методические пути обучения студентов медицинских вузов математическим основам медико-биологических знаний
- Использование совокупностей задач медико-биологического содержания, реализующих профессиональную направленность в обучении
- Реализация деловых игр медико-биологического содержания с целью разрешения проблемных ситуаций аналогичного характера
Введение к работе
Актуальность исследования. Современная медицинская наука характеризуется высоким уровнем математизации всех её направлений, начиная с обработки данных наблюдений и экспериментов и заканчивая построением математических моделей различных состояний человеческого организма. Обучение будущих врачей математическим основам медико-биологических знаний должно отвечать запросу общества, которому нужны высококомпетентные специалисты, способные применять полученные ими математические знания для решения проблем медицины и здравоохранения. Более того, они должны быть творческими и активными личностями, которые стремятся к саморазвитию, самообразованию и самосовершенствованию. Поэтому в процессе обучения студенты-медики должны не только запастись определенным багажом математических знаний, но и научиться его использовать для учебных, научных, информационных, диагностических и лечебных целей, а также овладеть навыками работы с математической информацией, компьютерными программами, вычислительной техникой.
Как показывает практика, в медицинские вузы в основном поступают студенты с гуманитарной направленностью мышления, незаинтересованные в качественном изучении основных разделов высшей математики. Студенты слабо мотивированы на изучение предмета, так как не видят необходимости в изучении данной дисциплины, да и преподаватели специальных дисциплин вуза не используют математические знания на своих занятиях, т. е. математические знания при изучении спецдисциплин оказываются невостребованными.
В настоящее время в медицинских вузах изучается интегрированная дисциплина «Физика, математика», которая согласно ФГОС ВПО третьего поколения включена в базовую часть математического, естественнонаучного и медико-биологического цикла. Данной дисциплине министерством здравоохранения придается большое значение, так как она необходима для изучения химических и профильных дисциплин, преподаваемых параллельно с данным предметом или на последующих курсах. Это и означает, что обучение студентов-медиков математическим основам медико-биологических знаний является фундаментом для освоения врачебной деятельности. Математика и физика остаются в настоящее время довольно далекими как по содержанию, так и по методам обучения, хотя объективно имеют много общего. Так, изучение теории вероятностей и математической статистики, в частности, вероятностно-статистических закономерностей окружающей действительности, выступает связующим звеном при изучении тем физики и математики (В.Д. Селютин). Таким образом, одним из главных связующих звеньев математики и физики выступает наука о случайном – стохастика. Между тем, в системе высшего медицинского образования не до конца реализуется потенциал стохастики в установлении междисциплинарного взаимодействия. Вынужденная вследствие этого изоляция в преподавании математики и физики снижает уровень фундаментального образования выпускников медицинских вузов.
На основе анализа состояния математической подготовки студентов в медицинских вузах выявлены основные противоречия:
в настоящее время сложилась потребность современного общества в подготовке высококвалифицированных специалистов-медиков, умеющих компетентно использовать математические методы (в частности, вероятностные и статистические) и модели в своей профессиональной деятельности (Н. Ф. Абаева, Н.В. Ивлева, Ж. В. Комарова, О. А. Постникова и др.), между тем существующая традиционная система математического образования в медицинских вузах в основном опирается на достижения педагогической науки в подготовке технических и педагогических кадров (А. Н. Колмогоров, Б. В. Гнеденко, Г. Л. Луканкин, А. Г. Мордкович, А. Д. Мышкис – технические вузы, Ф.С. Авдеев, Н. В. Аммосова, В. А. Гусев, Г. И. Саранцев, П. М. Эрдниев – педагогические),
объективная необходимость обучения студентов медицинских факультетов математическим основам медико-биологических знаний, предусмотренным ФГОС ВПО третьего поколения, лишь аргументирована (П. Г. Пичугина, профессиональная направленность других специалистов: Л. Д. Кудрявцев, Т. А. Гаваза, Н. А. Дергунова, Р. М. Зайкин, А. А. Соловьева и др.), тогда как в силу явной недостаточности соответствующих научно-методических исследований отсутствует научно обоснованная методика обучения студентов-медиков математическим основам медико-биологических знаний;
возникшая потребность и стремление студентов овладеть математическими методами, средствами и самостоятельным поиском информации реализуются посредством интерактивных методов обучения (А. А. Вербицкий, Л. Н. Вавилова, Т. С. Панина, С. Б. Ступина), в том числе, и математическим основам медико-биологических знаний, хотя практически в медвузах используется традиционный поиск информации, в основном справочного характера, не требующий дополнительных поисковых усилий.
К сожалению, недостаточно работ посвящено математической подготовке студентов медицинских вузов. Отсутствуют исследования, посвященные методике обучения будущих врачей математическим основам медико-биологических знаний. В обнаруженной нами кандидатской диссертации П. Г. Пичугиной «Методика профессионально ориентированного обучения математике студентов медицинских вузов» приведено целесообразное использование профессионально ориентированных задач медицинской тематики как средства реализации принципа профессиональной направленности студентов-медиков по специальности «Лечебное дело». Представленная автором методика весьма неполна, так как предусматривает лишь применение математических задач профессионального содержания и только для студентов-лечебников; автором не рассматривается проблема комплексно, в то время как проблема достаточно широка и значима. Работа посвящена некоторым разделам математического анализа, таким, как «Интегрирование и дифференцирование», «Дифференциальные уравнения», «Частные производные», но в то же время отсутствуют конкретные методические пути осуществления математической подготовки будущих врачей на базе изучения других разделов математики, в частности, весьма важной и нужной медикам (и не только студентам-лечебникам, но и педиатрам, стоматологам, фармацевтам и др.) теории вероятностей и элементов математической статистики.
Существует необходимость выделения профессионально значимых для медицинских специальностей разделов математики, разработки методики обучения студентов медицинских специальностей вузов математическим основам медико-биологических знаний, поиска адекватных методических средств обучения.
Необходимость разрешения перечисленных выше противоречий и потребность общества в профессионально компетентных специалистах медицинских направлений определяют актуальность нашего исследования.
Проблема исследования состоит в выделении, обосновании и разработке научно-обоснованного подхода к реализации обучения математическим основам медико-биологических знаний студентов медицинских специальностей в вузе.
Цель исследования: разработать и теоретически обосновать методику обучения математическим основам медико-биологических знаний студентов медицинских специальностей в вузе.
Объектом исследования является процесс обучения математике студентов медицинских вузов.
Предметом исследования является содержание и методика обучения математическим основам медико-биологических знаний.
Гипотеза исследования состоит в том, что если обучать студентов медицинских вузов математическим основам медико-биологических знаний согласно разработанной методике, включающей:
-
трактовку содержания понятия «комплексный подход к обучению математическим основам медико-биологических знаний студентов» и обоснование целесообразности его использования в математической подготовке студентов в медицинском вузе;
-
выделение в содержании дисциплины «Физика, математика» профессионально значимых математических разделов, определяемых содержанием медицинской подготовки будущих врачей; ознакомление студентов с использованием математики в будущей врачебной деятельности, установление соответствия между математическими знаниями и их применением в специальных медицинских дисциплинах;
-
создание модели обучения студентов медицинских специальностей математическим основам медико-биологических знаний;
-
использование для студентов-медиков системы заданий, включающих: задачи медико-биологического содержания, в том числе, творческие и исследовательского характера;
-
применение, наряду с традиционными, новых форм и средств обучения: деловые игры, мини-исследования, компьютерные программы, интерактивную доску, опорные схемы и т. д.;
-
организацию самостоятельной работы студентов-медиков с использованием профессионально ориентированных дидактических материалов (задачника, рабочей тетради, учебно-методического материала к лабораторно-практическим работам и др.),
то это будет способствовать эффективному обучению студентов-медиков умению применять математические знания в своей будущей профессиональной (медицинской) деятельности.
В соответствии с намеченной целью и выдвинутой гипотезой определены следующие задачи исследования:
-
Выявить возможности системы обучения математическим основам медико-биологических знаний в подготовке студентов медицинских вузов к изучению теоретических, специальных и клинических дисциплин;
-
Раскрыть сущность понятия «комплексный подход к обучению математическим основам медико-биологических знаний» студентов медицинских специальностей вузов и выделить профессионально значимые разделы математики;
-
Теоретически обосновать и разработать модель обучения математическим основам медико-биологических знаний студентов медицинских вузов с учетом выделенных профессионально значимых разделов;
-
Разработать методику обучения студентов-медиков математическим основам медико-биологических знаний, направленную на формирование умений математически моделировать процессы и явления из медицинской практики;
-
Предложить механизмы управления самостоятельной работой студентов по освоению математических основ медико-биологических знаний;
-
Экспериментально проверить разработанную методику обучения студентов-медиков и оценить ее эффективность.
Теоретико-методологическую основу исследования составляют теория деятельностного подхода и поэтапного формирования умственных действий (П. Я. Гальперин, Л. М. Фридман); концепция проблемного обучения (М. И. Махмутов и др.); основные положения и принципы теории и методики обучения математике (В. П. Беспалько и др.); исследования профессиональной направленности обучения математике в высших учебных заведениях: педагогических (В. А. Гусев, Н. В. Аммосова), технических (А. Я. Кудрявцев); для студентов-юристов (Р. М. Зайкин), для студентов-химиков (В. Д. Львова), для студентов-социологов (Н. А. Дергунова) и др.; работы, посвященные педагогическим (Н. Ф. Абаева, О. Н. Зайцева, Н. В. Ивлева, Ж. В. Комарова и др.) и методическим (П. Г. Пичугина) проблемам преподавания математики в медицинских вузах; труды, отражающие использование математических методов в области медицины (Б. Л. Быховский, А. А. Вишневский и др.).
Для решения поставленных задач исследования использовались следующие методы: анализ психолого-педагогической, методико-математической, медицинской, научной и учебной литературы по теме исследования, государственных образовательных стандартов, учебных программ по математическим и специальным дисциплинам медвузов; моделирование, проектирование, наблюдение, беседы со студентами и преподавателями; анкетирование, тестирование студентов; педагогический эксперимент и статистическая обработка его результатов.
Организация и основные этапы исследования. Исследование проводилось с 2007 по 2012 гг. на базе ГБОУ ВПО Астраханской государственной медицинской академии. Сбор дополнительного исследовательского материала осуществлялся в ГБОУ ВПО Воронежской государственной медицинской академии имени Н. Н. Бурденко.
На первом этапе (2007-2008 гг.) осуществлялся анализ психолого-педагогической, методико-математической, медицинской, научной и учебной литературы по теме исследования с целью выявления теоретических основ методики обучения математике будущих врачей; изучалось состояния проблемы в науке и практике; формулировались цели и задачи исследования, проводился констатирующий эксперимент.
На втором этапе (2008-2011 гг.) разрабатывалась модель обучения математическим основам медико-биологических знаний (на примере теории вероятностей и математической статистики) будущих врачей и учебно-методические материалы (совокупности задач, лабораторные работы и др.). Проводились поисковый и формирующий эксперименты, проанализированы полученные результаты.
На третьем этапе (2011-2012) выполнялась обработка, обобщение и систематизация результатов исследования, их экспериментальная проверка, а также оформлялись результаты исследования в виде кандидатской диссертации.
Научная новизна исследования состоит в следующем:
выдвинута и разработана идея комплексного подхода к обучению математическим основам медико-биологических знаний студентов медицинских вузов, раскрыто содержание введенного понятия;
выделены профессионально важные темы по математике для студентов медицинских специальностей и особенности математической подготовки будущих врачей с учетом современных требований к их профессиональной компетентности;
создана модель реализации комплексного подхода к обучению математическим основам медико-биологических знаний студентов медицинских вузов, содержащая следующие компоненты: целевой, содержательный, методический, контрольно-оценочный;
теоретически обоснована предлагаемая методика обучения студентов медицинских вузов математическим основам медико-биологических знаний и определены пути, способствующие, в том числе, организации самостоятельной деятельности студентов.
Теоретическая значимость проведенного исследования состоит в дальнейшей разработке теории профессионально-ориентированного обучения применительно к студентам медицинских специальностей вузов: - обосновании комплексного подхода к обучению математическим основам медико-биологических знаний, - выделении разделов и тем математики, наиболее часто применяемых в специальных дисциплинах в медицинском вузе, - построении модели обучения математическим основам медико-биологических знаний студентов медицинских вузов, - определении методических путей, форм, средств обучения математическим основам медико-биологических знаний будущих врачей, позволяющих реализовать профессионально ориентированное изучение математики будущими врачами, - разработке требований к системам задач по каждому из перечисленных методических путей.
Практическая значимость исследования заключается в разработке совокупностей заданий, включающих задачи медико-биологического содержания по математике, задания на закрепление теоретических знаний, тестовые, творческие и исследовательские, а также дидактического материала, состоящего из лабораторно-практических работ, созданных рабочей тетради и задачника, предназначенных для самостоятельной работы студентов-медиков.
Достоверность результатов исследования и обоснованность сформулированных на их основе выводов обеспечивается: методологической обоснованностью теоретических положений с опорой на труды в области психологии, педагогики, теории и методики преподавания математики, анализом вузовского обучения студентов-медиков математическим основам медико-биологических знаний, положительной оценкой разработанных методических материалов преподавателями математики, физики и специальных дисциплин («Гигиена с основами экологии человека, гигиена детей и подростков», «Общественное здоровье и здравоохранение», «Экономика, экономика здравоохранения», «Неврология, медицинская генетика», «Нормальная физиология», «Эпидемиология», «Пропедевтика внутренних болезней, лучевая диагностика»), данными экспериментальной проверки предлагаемой методики.
На защиту выносятся следующие положения:
-
обучение студентов медицинских специальностей математическим основам медико-биологических знаний представляет собой взаимосвязанное посредством стохастики обучение дисциплине «Физика, математика» и спецдисциплинам, способствующее повышению уровня математической подготовки студентов-медиков и формированию умений будущих специалистов применять математические знания в своей профессиональной деятельности.
-
содержание понятия комплексного подхода к обучению математическим основам состоит в совместном изучении объединяемых стохастическим ядром математических (в рамках курса «Физика, математика») и медико-биологических дисциплин (в рамках спецдисциплин), а также использовании не только традиционных, но и интегративных методов обучения в медицинском вузе, рассматриваемых в комплексе;
-
обучение студентов медицинских вузов математическим основам медико-биологических знаний целесообразно осуществлять на основе модели, которая состоит из взаимосвязанных и дополняющих друг друга компонентов: целевого, направленного на организацию математической подготовки студентов медицинских специальностей с учетом особенностей их будущей врачебной деятельности; содержательного, включающего овладение математическими информацией и методами, позволяющими решать профессиональные задачи; методического, ориентирующего на выбор и применение адекватных методических средств математической подготовки студентов медицинских специальностей; контрольно-оценочного, включающего анализ полученного результата математической подготовки студентов медицинских специальностей и его коррекцию;
-
разработанная методика комплексного подхода к обучению математическим основам медико-биологических знаний студентов медицинских вузов имеет целью обучение студентов применению математики в будущей врачебной деятельности и включает:
- установление соответствия между математическими знаниями и их применением в специальных медицинских дисциплинах;
- использование совокупностей заданий по математике, включающих задачи медико-биологического содержания, реализующих профессиональную направленность в обучении студента медицинского вуза математическим основам медико-биологических знаний: – тестовых, на отработку базовых математических знаний, – заданий на закрепление теоретических знаний, – творческих и исследовательского характера;
- обучение построению математических моделей профессионально-ориентированных задач, способствующих формированию умений математически моделировать процесс или явление из медицинской практики;
- разрешение проблемных ситуаций посредством деловых игр, обусловленных спецификой медицинского вуза;
- проведение лабораторно-практических работ как средства овладения навыками экспериментальной исследовательской деятельности;
- организация проектной деятельности студентов медицинских вузов, способствующей формированию профессиональной компетентности будущего врача;
- использование рабочей тетради по разделам теории вероятностей и математической статистики, способствующей повышению эффективности учебного процесса на основе его индивидуализации;
- применение, наряду с традиционными, разнообразных форм и средств обучения: деловые игры, мини-исследования, компьютерные программы, интерактивная доска, обучение составлению опорных схем, таблиц, планов решений задач и т. д.
На защиту выносится также методическое обеспечение обучения студентов медицинских вузов математическим основам медико-биологических знаний, представленное в виде сборника задач, рабочей тетради, рекомендаций к лабораторно-практическим работам.
Апробация основных положений и результатов исследования осуществлялась в виде докладов и выступлений: – на заседании научно-методического семинара кафедры математики и методики ее преподавания ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный университет» и кафедры информатики, физики и математики ГБОУ ВПО «Астраханская государственная медицинская академия»; – на Международных научно-практических конференциях: «Математика. Компьютер. Образование» (Дубна, 2008), «Образование, наука, культура в свете решения региональных проблем» (Астрахань, 2008), «Синергетические идеи в науке, образование, культуре» (Астрахань, 2010), «Интеллектуальный потенциал XXI века: ступени познания» (Новосибирск, 2011), «Педагогические технологии математического творчества» (Арзамас, 2011), «Проблемы совершенствования математической подготовки в школе и в вузе» (Москва, 2012); – на Всероссийских научно-практических конференциях: «Организация исследовательской деятельности в образовательных учреждениях» (Астрахань, 2008), «Исследовательская деятельность в образовательных учреждениях» (Астрахань, 2011); «Математическое образование и информационное общество: проблемы и перспективы» (Москва, 2012), «Синергетические подходы в образовании» (Астрахань, 2013); – на региональных научно-практических конференциях: «Реализация принципа непрерывности в системе учебных дисциплин в образовательных учреждениях» (Астрахань, 2009); – на межвузовской научно-практической конференции «Теоретические и прикладные проблемы преподавания математических и естественно-научных дисциплин слушателям гуманитарных специальностей специализированных вузов» (Саратов, 2010); – на межвузовском методическом семинаре «Профессиональное образование иностранных студентов на русском языке в медицинском вузе» (Астрахань, 2012); – на научно-методической конференции «Многоуровневая подготовка в вузе: современные проблемы, инновационные технологии обучения» (Астрахань, 2011).
Внедрение результатов диссертационного исследования осуществлялось автором в ходе экспериментальной проверки разработанного методического обеспечения на факультетах «Лечебное дело», «Педиатрия», «Медико-профилактическое дело» ГБОУ ВПО «Астраханская государственная медицинская академия» и ГБОУ ВПО «Воронежская государственная медицинская академия им. Н.Н. Бурденко».
Публикации. По теме диссертации опубликовано 20 работ, из них 3 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, и 3 учебно-методических пособия.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, двух глав, заключения, библиографического списка и приложений.
Современное состояние обучения студентов медицинских вузов математическим основам медико-биологических знаний
«Как и все другие науки, - писал Ф. Энгельс, - математика возникла из практических потребностей людей: из измерения площадей земельных участков и вместимости сосудов, из счисления времени и из механики» [187, с. 37]. В дальнейшем она становилась все более и более абстрактной. Сейчас происходит обратное, она все более сближается с различными отраслями человеческих знаний, стимулирует их развитие. Не случайно по степени использования математики определяют теоретическую зрелость той или иной отрасли естествознания. Так, Поль Лафарг писал, что «наука тогда достигает совершенства, когда ей удается пользоваться математикой» [187, с. 66].
Математика встречается и используется в повседневной жизни, следовательно, определенные математические навыки нужны каждому человеку. Каждому человеку нужно овладеть понятием числа и уметь оперировать с числами, понимать пропорции, проценты, математические закономерности и т. п. Математические знания и навыки необходимы практически во всех профессиях, прежде всего, в тех, которые связаны с естественными науками, техникой и экономикой. Но ныне несомненна необходимость применения математических знаний с целью развития профессионального мышления врачу, лингвисту, историку, и трудно ограничить этот список, настолько важно математическое образование для деятельности специалистов в наше время. Будущий врач должен освоить основные понятия математического анализа (производная, интеграл, дифференциальные уравнения), теории вероятностей и математической статистики, основы корреляционного, регрессионного и дисперсионного анализов. Мы провели анализ содержания математической подготовки студентов-гуманитариев, в том числе, будущих врачей. В книге «Современная математика и ее преподавание» Л.Д. Кудрявцев, рассматривая вопрос о целях обучения студентов, при этом связывая его с математизацией науки, приходит к выводу о том, что, с одной стороны, научить решать все задачи, которые встречаются специалисту в его работе, невозможно, но, с другой стороны, важно выработать хорошую культуру мышления и умение творчески подходить к решению возникающих задач. Тем самым студенты должны уметь в пределах своей специальности строить математические модели, ставить математические задачи, выбирать подходящий математический метод и алгоритм для решения задачи, применять для решения задачи численные методы с использованием современных вычислительных машин, применять качественные методы исследования, на основе проведенного математического анализа вырабатывать практические выводы [70].
Авторы И.И. Блехман, А.Д. Мышкис, Я.К. Пановко в книге «Прикладная математика: предмет, логика, особенности подходов» формулируют цели преподавания математики следующим образом: 1) сообщить студентам теоретические сведения, необходимые для изучения общенаучных и специальных дисциплин и последующего приложения математики, обучить соответствующему математическому аппарату; 2) воспитать у студентов прикладную математическую культуру; 3) развить логическое и алгоритмическое мышление; 4) ознакомить с ролью математики в современной жизни и особенно в технике, с характерными чертами математического метода изучения реальных задач; 5) выработать первичные навыки математического исследования прикладных вопросов: навыки перевода реальной задачи на адекватный математический язык, выбора оптимального метода ее исследования и оценки его точности; 6) выработать навыки доведения решения задачи до практического результата – числа, графика, точного качественного вывода, применяя для этого соответствующие вычислительные средства; 7) выработать умение самостоятельно разбираться в математическом аппарате из книги по специальности [20].
Проблема преподавания математики гуманитариям также широко обсуждается в печати и средствах массовой информации. Приведем различные точки зрения ученых. В статье «О некоторых проблемах математического образования» В.М. Тихомиров говорит о том, что «изощрение ума», – безусловно, цель математического образования любого уровня. В частности, в гуманитарных и технических вузах каждый должен уметь анализировать, отличать гипотезу от факта, критиковать, понимать смысл поставленной задачи, схематизировать, отчетливо выражать свои мысли и т. п., а также иметь развитое воображение и интуицию (пространственное представление, способность предвидеть результат и предугадывать путь решения задачи и т. д.). Иначе говоря, математика нужна для интеллектуального развития личности. Автор считает, что в гуманитарном вузе нужно «научить точному мышлению, ибо, как показала жизнь, способность формализовать стоящие перед специалистом проблемы необходима и врачу, и лингвисту, и экономисту, и юристу, а обучить этому может только математика» [166 , с. 26].
Анализ диссертационных работ по проблеме преподавания математики студентам вузов показывает, что большинство исследователей, изучающих проблему содержания и реализации математической подготовки студентов, руководствуются идеей, что преподавание математики необходимо осуществлять не только на основе фундаментального курса математики, характеризующегося слабой профессиональной направленностью, отсутствием межпредметных связей со специальными дисциплинами, но и с учетом специфики их будущей профессиональной деятельности. Проблема профессиональной направленности давно интересует математиков-методистов и педагогов и достаточно широко представлена в работах И.И. Баврина, В.А. Гусева, Г.Л. Луканкина, А.Г. Мордковича, П.М. Эрдниева. В диссертациях Е.А. Василевской, Т.А. Гаваза, Н.А. Дергуновой, Р.М. Зайкина, А.Д. Ивановой, В.Д. Львовой, Ф.К. Мацур, Н.Б. Набатниковой, П.Г. Пичугиной, А.А. Соловьевой и многих других подчеркивается, что при обучении математике ведущим является принцип профессиональной направленности, то есть обучение предмету с ориентацией на сферу будущей профессиональной деятельности. Е.А. Василевская [23] в своей работе рассматривает методику реализации принципа профессиональной направленности на примере преподавания теории вероятностей и математической статистики для инженерно-экономической специальности. Автор предлагает систему и критерии отбора содержания курса математики, а также организационно-методические условия реализации профессиональной направленности в преподавании математики, которые требуют, по нашему мнению, уточнения.
Методические пути обучения студентов медицинских вузов математическим основам медико-биологических знаний
Насущная потребность общества в получении высококвалифицированных специалистов, выпускников медицинских вузов, может быть обеспечена в процессе обучения математическим основам медико-биологических знаний студентов медицинских специальностей, направленного на осознание ими необходимости изучения математических методов исследования медицинских ситуаций и применения их в будущей врачебной деятельности на основе приобретенных в вузе знаний, умений и навыков.
Содержание заявленной дисциплины «Физика, математика» в ФГОС ВПО третьего поколения пока остается спорным и неоднозначным: в учебном процессе она часто реализуется в рамках двух раздельных модулей «Физика» и «Математика», причем математике отводится второстепенная роль, как дисциплине, сопутствующей изучению физики. В различных вузах обучение математике студентов медицинских специальностей строится избирательно в зависимости от традиций математических кафедр и квалификации ее преподавателей. В результате пока нет общепринятого и научно обоснованного подхода к обучению будущих врачей математическим основам медико-биологических знаний. Считаем, что обеспечить эффективность обучения студентов-медиков математическим основам медико-биологических знаний возможно за счет изменения содержания обучения математическим разделам, определяемым ФГОС, в сторону большей профессиональной ориентации и практической направленности, а также использования не только традиционных, но и интегративных методов обучения в медицинском вузе, рассматриваемых в комплексе.
Проведенный в параграфах 1, 2 анализ содержания обучения студентов-медиков математическим основам медико-биологических знаний студентов медицинских специальностей, определяемого программой дисциплины «Физика, математика», и фактического ее состояния на сегодняшний день, а также анализа существующих на данный момент научно-методических трудов и исследований свидетельствует об отсутствии полного и комплексного решения проблемы.
Нами предлагается комплексный подход к обучению студентов медицинских специальностей математическим основам медико-биологических знаний, трактуемый нами как взаимосвязанное обучение дисциплине «Физика, математика» и спецдисциплинам посредством стохастики и использование наряду с традиционными и новых, востребованных современной действительностью методов обучения. Теория вероятностей и математическая статистика выступают в качестве содержательно-методологического ядра осуществления такой взаимосвязи, а также в качестве механизма ее реализации. В итоге нами предложена модель обучения студентов-медиков математическим основам медико-биологических знаний. Данная модель обеспечивает реализацию комплексного подхода к обучению студентов-медиков математическим основам медико-биологических знаний: - ознакомление студентов с использованием математики в будущей врачебной деятельности; - установление соответствия между математическими знаниями и их применением в специальных медицинских дисциплинах; - использование совокупностей заданий по математике, включающих: задачи медико-биологического содержания, которые реализуют профессиональную направленность в обучении студента медицинского вуза математическим основам медико-биологических знаний, – тестовых, на отработку базовых математических знаний, – заданий на закрепление теоретических знаний, – творческих и исследовательского характера; - обучение построению математических моделей профессионально-ориентированных задач, которые способствуют формированию умений математически моделировать процесс или явление из медицинской практики; - разрешение проблемных ситуаций посредством деловых игр, обусловленных спецификой медицинского вуза, которые являются средством для мотивации деятельности студента на занятиях по математике и активизации их познавательной деятельности; - проведение лабораторно-практических работ как средства овладения навыками экспериментальной исследовательской деятельности; - организация проектной деятельности студентов медицинских вузов как средства формирования профессиональной компетентности будущего врача; - составление опорных схем, таблиц, планов решений задач; - использование рабочей тетради по разделам теории вероятностей и математической статистики, способствующей повышению в обучении студента-медика уровня образования, улучшению эффективности учебного процесса на основе его индивидуализации и появлению возможности реализации перспективных методов обучения индивидуально для каждого студента; - применение, наряду с традиционными, разнообразных форм и средств обучения: деловые игры, мини-исследования, компьютерные программы, интерактивная доска и т. д. Созданная нами модель включает следующие компоненты: целевой, содержательный, методический, мониторинго-корректирующий.
Целевой – это компонент модели, включающий цели и задачи обучения студентов медицинских вузов математическим основам медико-биологических знаний. Целью обучения студентов-медиков математике является освоение студентами математических основ медико-биологических знаний и применение полученных математических знаний для решения задач медицины и здравоохранения.
Содержательный компонент тесно взаимосвязан с целевым, методическим, мониторинго-корректирующим. Данный компонент включает профессионально значимые для будущего врача разделы математики: дифференцирование, интегрирование, дифференциальные уравнения, теория вероятностей, математическая статистика, которые направлены на овладение математическими информацией и методами, позволяющими решать профессиональные задачи.
Методический компонент включает выбор и применение методов, средств и форм обучения студентов медицинских специальностей вузов математическим основам медико-биологических знаний:использование совокупностей задач медико-биологического содержания, построение математических моделей медико-биологических задач, разрешение проблемных ситуаций, проведение лабораторно-практических работ, организацию проектной деятельности, создание и применение рабочей тетради, составление опорных схем.
Мониторинго-корректирующий компонент характеризует степень достижения поставленной цели, выявляет недостатки в математической подготовке студентов медицинских специальностей и способствует своевременному их устранению.Описанный компонент включает тестовые задания, проверочные работы, контроль за составлением таблиц, планов решения.
Использование совокупностей задач медико-биологического содержания, реализующих профессиональную направленность в обучении
Выполнение студентами лабораторно-практических работна занятиях способствует сближению образования и науки, так как в обучение внедряются практические методы исследования объектов и явлений природы – наблюдения и эксперименты, являющиеся специфичной формой практики. Их педагогическая ценность в том, что они помогают преподавателю подвести студентов к самостоятельному мышлению и самостоятельной практической деятельности, способствуют формированию у них таких качеств, как вдумчивость, терпеливость, настойчивость, выдержка, аккуратность, сообразительность, развивают исследовательский подход к изучаемым процессам, востребованным в будущей профессиональной деятельности.
Лабораторно-практические занятия имеют важное значение для студентов-медиков при изучении математики, в формировании практических навыков и умений, необходимых будущему врачу в его профессиональной деятельности. Изучение данного курса означает не только освоение его теоретических основ, но и применение полученных теоретических знаний к решению конкретных практических задач, стоящих перед студентами медицинских вузов, овладение навыками самостоятельного выполнения различных способов обработки результатов того или иного исследования и умением пользоваться специальной литературой и справочными материалами по математике, медицине и физике.
Лабораторно-практические занятия разработаны таким образом, чтобы при выполнении лабораторной работы студент не только применял математические знания, но и обучался работе с медицинскими приборами, овладевал навыками экспериментальной исследовательской деятельности, умениями правильно обрабатывать полученные результаты и сопоставлять их с теоретическими данными. Особое внимание на таких занятиях уделено вопросам статистической обработки результатов измерений и оценки их погрешности.
Составляющими успешно выполняемой студентами лабораторно-практической работы являются: - предварительная подготовка студента по теоретическим вопросам лабораторной работы; для этого преподавателем заранее указываются параграфы в учебной литературе, с которыми студентам необходимо познакомиться до выполнения работы; - ознакомление с описанием-инструкцией к данной лабораторной работе; - выработка навыков использования применяемых в лабораторной работе приборов и принадлежностей (медицинских, физических, измерительных и др.); - проведение эксперимента, - сбор экспериментальных данных (как самостоятельный, так и коллективный); - удобное представление собранных данных; - математическая обработка экспериментального материала; - теоретические выводы и их профессиональная интерпретация, - применение выводов к профессиональной сфере деятельности.
В связи с этим инструкция к каждой лабораторной работе начинается с теоретического введения. В экспериментальной части каждой инструкции приводится краткое описание используемых приборов и принадлежностей. Затем даются задания, указывающие студенту на последовательность его действий при проведении измерений, а также образцы рабочих таблиц для записи полученных измерений и рекомендации по обработке этих результатов. В конце каждой лабораторной работы предлагаются контрольные вопросы. Остановимся на лабораторно-практической части при изучении студентами теории вероятностей и математической статистики. За время изучения этого материала студенту предлагается выполнить шесть лабораторных работ. Лабораторная работа №1. «Построение гистограммы дискретного вариационного ряда в медико-биологических исследованиях». Целью данной работы является овладение различными методами сбора статистических данных, нахождение оценок параметров случайных величин, построение полигонов дискретного вариационного ряда.
Лабораторная работа № 2. «Построение гистограммы непрерывного вариационного ряда в медико-биологических исследованиях». Целью данной работы является овладение различными методами сбора статистических данных, приобретения навыка составления общей характеристики непрерывного признака Х, овладение методами составления приближенного распределения признака Х, имеющего непрерывное распределение.
Лабораторная работа № 3. «Нахождение доверительных границ для выборочных данных при измерении кровяного давления человека». Целью данной работы является овладение методом составления доверительных интервалов для оценки математического ожидания нормального распределения.
Лабораторная работа № 4. «Определение доверительного интервала результатов исследования при нахождении динамического и пульсового давления у студентов группы». Целью данной работы является определение величин динамического и пульсового давления у студентов группы и овладение методом составления доверительных интервалов для оценки математического ожидания нормального распределения.
Лабораторная работа № 5. «Определение достоверности результатов исследования при измерении частоты сердечных сокращений у человека». Целью данной работы является определение величины частоты сердечных сокращений у студентов группы и нахождения критерия достоверности tопт разности для средних величин сердечных сокращений до и после физической нагрузки.
Лабораторная работа №6. «Математическая обработка данных при измерении энергообмена у студентов группы». Целью данной работы является определение величин дыхательного объема и частоты дыхания, нахождение погрешностей и относительной ошибки измерений энергообмена у студентов до и после физической нагрузки.
Как было сказано выше, студент заранее готовится к выполнению лабораторных работ. Он изучает описание работы и знакомится с теорией в объеме, требуемом в данной работе. Особенностью математической подготовки студента является наличие у него рабочей тетради. Применение рабочей тетради в обучении улучшает качество образования, повышает эффективность учебного процесса на основе его индивидуализации, появляется возможность реализации перспективных методов обучения. Более подробно о рабочей тетради будет сказано в пункте 2.2.
Для каждого лабораторного занятия определены: тема, цель, требования к знаниям и умениям студента, приборы и оборудование, контрольные вопросы, порядок выполнения, отчет, выводы по лабораторному занятию, литература.
Лабораторные занятия проводятся после изучения учебного материала, работа выполняется самостоятельно. Обращаться к преподавателю в процессе лабораторного занятия рекомендуется в том случае, когда все попытки найти ответ на возникшую ситуацию не удается. Студент, не выполнивший лабораторные работы, не допускается к итоговому зачету по данной дисциплине.
Перед циклом лабораторных занятий студенты проходят инструктаж по технике безопасности. Студент, не прошедший инструктаж, к лабораторным занятиям не допускается. Перед началом выполнения каждой лабораторной работы студент получает допуск к работе, если ответил на заданные преподавателем вопросы.
Реализация деловых игр медико-биологического содержания с целью разрешения проблемных ситуаций аналогичного характера
Разработанная методика обучения студентов медицинских вузов математическим основам медико-биологических знаний проходила экспериментальную проверку на факультетах «Лечебное дело», «Педиатрия», «Стоматология» и «Медико-профилактическое дело» ГБОУ ВПО «Астраханская государственная медицинская академия», а также ГБОУ ВПО «Воронежская государственная медицинская академия им. Н.Н. Бурденко» в 2007-2012 годах. Педагогический эксперимент состоял из трех этапов: констатирующего (2007-2008), формирующего (2008-2011) и контрольно-констатирующего (2011-2012). Констатирующий эксперимент проводился в 2007-2008 гг. В ходе его изучалось состояние проблемы обучения студентов медицинских вузов математическим основам медико-биологических знаний. При этом особое внимание было уделено вопросу о том, насколько существующая система обучения математике способствует подготовке студентов-медиков к изучению специальных дисциплин и развитию у них умений использовать математические знания в будущей профессиональной деятельности врача.
Для достижения поставленной цели на первом этапе констатирующего эксперимента (до изучения курса математика) методами наблюдения, опроса, анкетирования выяснялось отношение студентов-медиков к изучению математики и понимания значимости математических знаний для врачебной деятельности. Для выяснения отношения студентов медицинских специальностей к изучению математики в вузе мы воспользовались анкетным опросом, причем на вопросы анкеты (см. приложение 1) студенты-медики отвечали два раза: до и после изучения курса математики в медицинской академии. В самом начале нашего исследования мы провели анкетирование студентов первых курсов, которые пока еще не изучали математику и студентов старших курсов, изучивших ее. Анализ ответов студентов первого курса показывает, что большинство из них еще в школе имели проблемы при изучении математики. 64% опрошенных студентов еще в школе выбрали гуманитарный профиль и считали, что математика им не нужна ни в школе, ни в вузе. Характеризуя свое отношение к школьному курсу математики, студенты, отвечая на вопрос № 4 анкеты (см. приложение 1) отмечали, что математика – неинтересный и ненужный предмет (73%); нужный, но неинтересный (22%); нужный и интересный (5%). Анализируя результаты анкетирования студентов-медиков старших курсов, уже закончивших изучение математики (см. приложение 3), мы получили похожие результаты: ответы студентов первого и старших курсов на вопросы анкеты отличались незначительно.
Как видно на рисунке 8, большинство студентов-медиков старших курсов (64%) и первого курса (68%) уверены в том, что математические знания не пригодятся им в будущей профессиональной деятельности и лишь 33% студентов старших курсов и 27% студентов первого курса придерживаются первоначального мнения; а 3% старших курсов и 5% первого курса не знают нужна ли им математика вообще. Отвечая на вопрос: «Для чего нужно изучать математику будущим врачам?» 45% студентов первого курса и 51% студентов старших курсов заявили, что математика нужна им для общего развития; 33% студентов первого курса и 28% старших – для изучения других дисциплин в вузе; только 10% студентов первого курса и 12% старших считают, что математика нужна им для дальнейшего использования в профессиональной деятельности. Таким образом, мы видим, что ответы студентов-медиков старших курсов, изучивших математику, практически не отличаются от ответов студентов первых курсов. Это говорит о том, что значительное количество студентов не воспринимают математику как профессионально значимую дисциплину, а это существенно снижает мотивацию ее изучения. Студенты старших курсов в качестве мер по улучшению математической подготовки будущих врачей называют: включение примеров из медицинской деятельности – 53%, использование межпредметных связей математики с другими дисциплинами – 32%, другое – 15%.
Затем среди студентов первого курса выбирались группы: контрольная и экспериментальная, где проводилось анкетирование. По результатам ответов анкетирования студентов-медиков были получены следующие результаты: - «Нужна ли математическая подготовка студентам-медикам?» 67 % студентов контрольной группы ответили, что математические знания не пригодятся им в будущей профессиональной деятельности, и так же ответили 68 % студентов экспериментальной группы; лишь 27 % студентов контрольной группы и 28 % - экспериментальной группы придерживаются мнения, что математика действительно нужна студентам медицинских вузов.
«Для чего нужно изучать математику будущим врачам?» Ответы студентов распределились следующим образом: а) ответ «для общего развития» дали 45 % студентов контрольной и 47 % студентов экспериментальной группы; b) «для изучения других дисциплин в вузе» – 34 % в контрольной и 33 % в экспериментальной группе; с) «для дальнейшего использования в профессиональной деятельности»: 11 % - в контрольной и 9 % - в экспериментальной группе.
