Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Теоретические основы формирования системы физических знаний и проектирования научно-методической системы профессионально направленного обучения физике студентов технического вуза
1.1. Формирование системы физических знаний как одна из задач обучения в техническом вузе 13
1.2. Роль и место физических знаний в системе профессионального образования студентов электротехнических специальностей 20
1.3. Обобщение и систематизация как факторы формирования системы физических знаний 28
1.4. Модель научно-методической системы профессионально направленного обучения физике студентов в техническом вузе 60
Глава II. Методика реализации научно-методической системы профессионально направленного обучения физике студентов электротехнических специальностей
2.1. Пути формирования системы физических знаний на лекционных, практических и лабораторных занятиях 77
2.2. Конференция как итоговая форма формирования системы физических знаний на уровне теории 114
2.3. Проверка результатов обучения как необходимый элемент процесса формирования системы физических знаний 121
2.4. Методика проведения педагогического эксперимента и опытно-экспериментальная проверка эффективности научно-методической системы профессионально направленного обучения физике 132
Заключение 146
Список литературы 149
Приложения 160
- Формирование системы физических знаний как одна из задач обучения в техническом вузе
- Пути формирования системы физических знаний на лекционных, практических и лабораторных занятиях
- Проверка результатов обучения как необходимый элемент процесса формирования системы физических знаний
Введение к работе
Одна из важнейших задач обучения в высшей школе - это задача повышения качества профессиональной подготовки специалистов. Требования общества к специалисту определенного профиля находят отражение в Государственном образовательном стандарте высшего профессионального образования, в соответствии с которым составляются учебные планы, содержащие дисциплины, разделённые по своему назначению на три группы:
1. Общеобразовательные или фундаментальные дисциплины содержат основы наук, которые способствуют формированию мировоззрения, вооружают методами исследования, изучают фундаментальные закономерности.
2. Общепрофессиональные или общетехнические дисциплины содержат основы наук, изучающие конкретные области человеческих знаний, приобретенных при изучении фундаментальных наук.
3. Специальные дисциплины формируют специалиста в определенной области техники. В их основе лежит широкий комплекс технологических наук.
На начальном этапе обучения в техническом вузе обучаемые получают фундаментальную подготовку, которая играет большую роль в профессиональном образовании инженера. Глубокое изучение фундаментальных дисциплин, в частности физики, позволяет создать прочную базу для подготовки специалиста, способного ориентироваться в непрерывно меняющейся производственной обстановке. В связи с этим остро встает вопрос усиления фундаментальной подготовки в системе профессионального образования инженеров, возникает необходимость создания такой системы обучения, которая способствовала бы приобретению системы знаний, развитию теоретического мышления, творческих способностей, формированию умений и навыков ориентироваться в стре
мительно растущем потоке научной информации и самостоятельно приобретать знания.
Перед физикой как одной из фундаментальных дисциплин стоит задача формирования системы физических знаний - надежного фундамента для дальнейшего обучения в вузе, основы которого закладываются еще в средней школе.
Однако анализ ответов абитуриентов на вступительных экзаменах дает право сделать вывод, что абитуриенты обладают совокупностью знаний, которая определяется программой для поступающих в вузы, но знания их, как правило, не являются системными, а представляют собой набор определений, формул, формулировок законов и т. д. Совокупность знаний учащихся, не приведенных в систему, является очень "шатким" фундаментом, на котором строится обучение физике на более высокой ступени в вузе. Аналогичная ситуация складывается и при традиционном обучении физике в высшей школе, об этом свидетельствуют ответы студентов на семестровых экзаменах. А физика в техническом вузе является одним из общеобразовательных предметов, формирующих теоретическую базу для изучения общепрофессиональных, а затем и специальных дисциплин, поэтому возрастают требования к качеству знаний, уровню подготовки студентов по данному предмету. В связи с этим среди проблем, подлежащих исследованию, одно из главных мест занимает проблема формирования системы физических знаний студентов с целью повышения качества их профессиональной подготовки.
Итак, физические знания в техническом вузе играют роль фундамента, на котором выстраиваются знания, приобретаемые студентами при изучении общепрофессиональных и специальных дисциплин. В связи с этим процесс обучения физике необходимо организовать таким образом, чтобы в памяти обучаемых сохранилась та система физических знаний, на основе которой, с одной
стороны, формируется научное представление о материальном мире, с другой стороны, базируется изучение общепрофессиональных и специальных дисциплин.
Исследование проблемы формирования системы физических знаний как одной из важнейших задач обучения должно быть связано с исследованием проблемы обобщения и систематизации, поскольку, на наш взгляд, сформировать систему физических знаний можно только, опираясь на обобщение и систематизацию.
Актуальность проблемы формирования системы физических знаний на основе обобщения и систематизации в процессе обучения объясняется, в первую очередь, ростом информации. Естественно, что запомнить, сохранить в памяти всю полученную информацию практически невозможно.
Проблеме систематизации и обобщения знаний школьников посвящено достаточно много работ. Данной проблемой занимались А. Н. Аверьянов, И. И. Аникин, А. И. Архипова, В. Г. Афанасьев, Т. Н. Бабенкова, М. Е. Бершадский, Б. А. Борсуковский, Л. С. Выготский, П. Я. Гальперин, Я. Ф. Ганюк, Л. И. Гу-бернаторова, В. В. Давыдов, Н. Н. Дидович, В. Ф. Ефименко, В. В. Завьялов, М. И. Зайкин, Л. Я. Зорина, Б. М. Кедров, Г. П. Корнев, А. В. Купавцев, Н. А. Мен-чинская, А. М. Мостепаненко, В. В. Мултановский, С. Л. Рубинштейн, В. И. Савченко, Н. Д. Савченко, Ю. А. Самарин, М. Н. Скаткин, Н. Ф. Талызина, Л. С. Точилкина, Э. М. Турчин, А. В. Усова, С. Я. Чачин, М. Н. Шардаков и др.
Несмотря на большое количество исследований по обобщению и систематизации знаний, на наш взгляд, затронуты не все аспекты данной проблемы. Проведенные исследования в большинстве своем затрагивают проблему обобщения и систематизации знаний учащихся средней школы. Проблема, связанная с формированием системы физических знаний студентов вуза на основе
обобщения и систематизации, не нашла отражение в диссертационных исследованиях.
Исследование проблемы формирования системы физических знаний студентов связано с исследованием проблемы связей между общеобразовательными и общепрофессиональными, а также специальными дисциплинами, поскольку установление межпредметных связей позволит наполнить техническим содержанием общеобразовательный курс физики и тем самым решить проблему профессиональной направленности его. А это в свою очередь, будет способствовать развитию познавательного интереса как одного из факторов, необходимых для формирования системы физических знаний.
Мы провели исследования по формированию системы физических знаний студентов электротехнического факультета. Для данной категории студентов общеобразовательные и специальные дисциплины в большинстве своем базируются на разделе "Электродинамика" общеобразовательного курса физики. Поэтому наши исследования по формированию системы физических знаний связаны с вышеуказанным разделом физики.
Предварительный анализ состояния проблемы формирования системы физических знаний студентов электротехнических специальностей вуза позволил выявить следующие недостатки:
• при традиционном обучении физике обучаемые имеют низкий уровень сформированное™ системы физических знаний, который не обеспечивает повышения качества и эффективности их дальнейшей профессиональной подготовки;
• обучаемые не владеют приемами обобщения и систематизации, которые способствуют формированию системы физических знаний;
• недостаточно внимания уделяется анализу связей между общеобразовательным курсом физики и общепрофессиональными, а также специальными дисциплинами, что отрицательно сказывается на формировании системы физических
знаний;
• мало внимания уделяется разработке эффективных методик, ориентированных на формирование системы физических знаний.
Наряду с недостатками были выявлены следующие противоречия:
• между объемом содержания курса физики и количеством учебного времени, отведенного на его изучение;
• между объемом учебной информации, сообщаемой в процессе обучения физике, и психологическими возможностями обучаемого усвоить, сохранить в памяти полученную информацию;
• между требованиями, предъявляемыми при изучении общепрофессиональных, специальных дисциплин и качеством знаний, приобретенных при изучении общеобразовательного курса физики;
• между возрастающим объемом содержания курса физики и темпами улучшения методики преподавания.
Предварительный анализ состояния проблемы формирования системы физических знаний, выявленные противоречия и недостатки подтверждают актуальность исследования и предопределяют разработку научно-методической системы, которую, с одной стороны, следует рассматривать как инструмент, обеспечивающий решение одной из основных задач обучения физике - формирование системы физических знаний, с другой стороны, как совокупность процесса профессионально направленного обучения физике и его результатов. В связи с этим тема исследования была сформулирована следующим образом: "Система профессионально направленного обучения физике студентов электротехнических специальностей вуза"
Цель исследования: теоретически обосновать, спроектировать и практически реализовать научно-методическую систему профессионально направленного обучения физике, ориентированную на формирование системы физиче
ских знаний и обеспечивающую повышение качества и эффективности профессиональной подготовки студентов электротехнических специальностей вуза.
Объектом исследования выступает процесс профессионального образования в техническом вузе.
Предметом исследования является научно-методическая система профессионально направленного обучения физике студентов электротехнических специальностей вуза.
Гипотеза: научно-методическая система профессионально направленного обучения физике студентов технического вуза обеспечит повышение качества и эффективности усвоения общеобразовательного курса физики, если в основу педагогического процесса формирования системы физических знаний будут положены комплексный подход, приемы обобщения и систематизации, а общеобразовательный курс физики будет наполнен техническим содержанием с учетом профиля подготовки будущих специалистов.
Задачи исследования:
• провести анализ связей электродинамики общеобразовательного курса физики с общетехнической дисциплиной "Теоретические основы электротехники» и специальной дисциплиной "Электрические машины" с целью определения роли и места физических знаний в системе профессионального образования студентов электротехнических специальностей;
• провести анализ взглядов на проблему обобщения и систематизации как факторов формирования системы физических знаний;
• спроектировать научно-методическую систему профессионально направленного обучения физике, обеспечивающую формирование системы физических знаний; разработать практикум по решению электродинамических задач для студентов электротехнических специальностей;
• внедрить в учебный процесс спроектированную научно-методическую систему профессионально направленного обучения физике и проверить ее эффективность.
Методы исследования:
• изучение и анализ философской, психолого-педагогической, методической литературы по теме исследования;
• анализ учебных пособий по физике, по теоретическим основам электротехники и курсу "Электрические машины";
• анализ результатов вступительных и семестровых экзаменов;
• анкетирование и беседы со студентами и преподавателями общепрофессиональных и специальных дисциплин;
• методы педагогической диагностики и непрерывного контроля;
• методы структурирования;
• методы математической обработки результатов эксперимента.
Теоретико-методологической основой исследования являются диалектический метод познания действительности, философские принципы единства сознания и деятельности, развития и системности, теория познания (В. Ф. Ефи-менко, М. В. Мостепаненко, Г. И. Рузавин, С. А. Шапоринский и др.), учения об обобщении и систематизации (Л. С. Выготский, В. В. Давыдов, С. Л. Рубинштейн и др.), труды ученых (Л. де Бройль, П. Дирак, А. Ф. Иоффе, Д. К. Максвелл, Л. И. Мандельштамм, А. Эйнштейн и др.), психолого-педагогические труды (А. Н. Леонтьев, А. Н. Лук, Ю. А. Самарин, Л. М. Фридман, М. Н. Шар-даков и др.).
Этапы исследования: первый этап (1991-1992гг.) - анализ научной литературы по теме исследования; определение цели, объекта, гипотезы, задач, плана исследования; анкетирование, беседы со студентами и преподавателями; проведение констатирую
щего эксперимента с целью выявления уровня сформированности физических знаний, умений и навыков;
второй этап (1993-1995гг.) - поиск и апробация методов, средств и организационных форм учебных занятий, используемых для формирования системы физических знаний, умений и навыков; проектирование модели научно-методической системы профессионально направленного обучения, обеспечивающей формирование системы физических знаний как базы дальнейшей профессиональной подготовки студентов электротехнических специальностей вуза;
третий этап (1996-1998 гг.) - обучающий эксперимент с целью проверки справедливости сформулированной гипотезы и эффективности спроектированной научно-методической системы профессионально направленного обучения физике; анализ и статистическая обработка результатов эксперимента. Научная новизна исследования состоит в разработке
• научно-методической системы профессионально направленного обучения физике, обеспечивающей повышение качества и эффективности профессиональной подготовки студентов электротехнических специальностей;
• опорных конспектов лекций, повышающих эффективность процесса формирования системы физических знаний;
• структурно-логических схем описания физической величины, функциональной зависимости физических величин, физического явления, физического закона и функционального объекта, ориентированных на обобщение и систематизацию знаний на уровне понятия и закона;
• схем формирования контрольных вопросов для лабораторных работ;
• сценария конференции как итоговой формы формирования системы физических знаний на уровне теории;
• практикума по решению электродинамических задач для студентов электротехнических специальностей.
Теоретическая и практическая значимость исследования:
• теоретически обоснована необходимость проектирования научно-методической системы профессионально направленного обучения физике в техническом вузе и спроектирована ее модель;
• сформулированы концептуальные положения научно-методической системы профессионально направленного обучения физике в техническом вузе;
• теоретически обосновано, что обобщение и систематизацию следует рассматривать как факторы формирования системы физических знаний;
• разработан и внедрен в учебный процесс комплекс методических материалов, обеспечивающих эффективность процесса формирования системы физических знаний;
• разработан и внедрен в учебный процесс практикум по решению электродинамических задач, способствующих формированию знаний, умений и навыков, необходимых при изучении курса "Электрические машины".
Апробация результатов исследования осуществлялась в Тольяттинском политехническом институте, который стал основной экспериментальной базой.
Достоверность результатов исследования заключается в согласованности результатов исследования с исходными методологическими позициями и соответствии экспериментальной проверки с математической обработкой результатов апробации педагогического эксперимента.
Результаты исследования были представлены:
• на VII Внутривузовской научно-методической конференции в г. Тольятти;
• на межвузовской научно-практической конференции, г. Уфа, 1997г.;
• на межвузовском семинаре, г. Пенза, 1997г.;
• на межвузовской научно-методической конференции, г. Сызрань, 1997г.;
• на межвузовской научно-методической конференции, г. Тольятти, 1998г.;
• на межвузовской научно-методической конференции, г. Самара, 1998г.;
• на заседаниях кафедры "Физика" Тольяттинского политехнического института.
На защиту выносятся:
• теоретические основы проектирования и эффективного функционирования научно-методической системы профессионально направленного обучения физике, ориентированной на формирование системы физических знаний и обеспечивающей повышение качества и эффективности профессиональной подготовки студентов электротехнических специальностей технического вуза;
• методическое обеспечение, способствующее формированию системы физических знаний как базы для дальнейшей профессиональной подготовки студентов электротехнических специальностей вуза.
Структура диссертации
Диссертация состоит из введения, двух глав, заключения, списка литературы и 4 приложений, содержит 26 рисунков и 13 таблиц. Основное содержание исследования изложено в 10 публикациях.
Формирование системы физических знаний как одна из задач обучения в техническом вузе
Физика занимает одно из ведущих мест среди общеобразовательных дисциплин в техническом вузе. Одной из задач обучения физике является формирование системы физических знаний. Следует отметить, что от решения данной задачи, от прочности заложенного на начальном этапе обучения в вузе фундамента зависит дальнейшая учебная деятельность студентов.
Ошибочно было бы считать, что формирование системы физических знаний в процессе обучения в высшей школе осуществляется независимо от решения данной проблемы в средней общеобразовательной школе. Формирование системы физических знаний начинается в процессе изучения школьного курса физики.
В средней общеобразовательной школе система обучения физике носит двухступенчатый характер. Первая ступень включает курс физики 7 и 8-го классов, вторая ступень - курс физики 9, 10 и 11-го классов. На наш взгляд, общеобразовательный курс физики в высшей школе можно рассматривать как третью ступень обучения физике.
Процесс формирования системы физических знаний, как и процесс обучения физике, также должен носить ступенчатый характер. Поэтапное введение обучаемых в область физических знаний в соответствии с их умственными и познавательными способностями определяет поэтапное формирование системы физических знаний. Процесс формирования системы физических знаний представлен нарис. 1.
На первой ступени учащиеся постепенно вводятся в область физических знаний. В этом возрасте учащимся посильно исследование и изучение лишь простых, элементарных явлений и зависимостей.
Уже на первой ступени должно быть заложено прочное начало создания у учащихся научных понятий, формирования диалектического мышления, материалистического мировоззрения. Поэтому на первой ступени обучения физике учащимся даются объяснения, которые раскрывают причинные связи между явлениями и рассматриваются элементы теории, изучение отдельных вопросов по необходимости сопровождается количественными расчетами. Физика уже на первой ступени представляет собой не совокупность разрозненных фактов и формулировок, обособленных явлений, а объединение отдельных элементов знаний в систему. Ведь только тогда отдельные факты прочно усваиваются учащимися, когда построение и изложение курса физики базируется на принципе систематичности и взаимосвязанности, когда учащиеся приобретают элементарную систему знаний, позволяющую раскрывать причинные связи между явлениями.
После обучения физике на первой ступени учащиеся приобретают запас элементарных знаний, овладевают элементарной теорией, в результате чего закладывается прочный фундамент, на котором базируется изучение физики на второй ступени. Вторая ступень курса физики подводит учащихся к изучению более сложных явлений, понятий, к более сложным теоретическим обобщениям, способствующим дальнейшему формированию научного мировоззрения, системы физических знаний.
При изучении физики на второй ступени учащиеся приобретают более углубленные знания путем сообщения новых фактов; изучения новых явлений; уточнения и установления более сложных зависимостей между величинами, применяя более совершенный математический аппарат; осознания теоретиче
установить причинные связи между явлениями и классами явлений, а это, в свою очередь, требует определенного порядка в расположении материала. Необходимо, чтобы последовательность перехода от одного вопроса к другому способствовала постановке теоретических проблем и намечала пути к их разрешению в соответствии с современной научной мыслью.
Знакомство учащегося с основными принципами и теориями современной физики - одна из важнейших задач второй ступени курса физики. Нужно, чтобы учащиеся познали метод современного научного исследования и научного мышления, чтобы выработали умения и навыки применения теории для решения конкретно- частных задач.
Рассматривая пути развития теоретической мысли в области физики, физическую теорию в единстве с практикой, учащиеся получают представление о физической картине мира, а также, овладевая суммой теоретических и практических знаний, умений и навыков, выстраивают прочную базу для успешного продолжения обучения в системе профессионального образования в вузе.
Физика как учебный предмет в техническом вузе занимает достойное место в перечне фундаментальных дисциплин. Обучение физике в высшей школе на третьей ступени осуществляется на более высоком уровне, чем обучение физике в средней школе. Общеобразовательный курс физики в высшей школе можно представить себе как новое здание, для строительства которого необходимо использовать материал - систему физических знаний, приобретённых при изучении физики в средней общеобразовательной школе. Курс физики в техническом вузе, включая ряд новых вопросов, не нашедших отражения в школьном курсе физики, содержит и отдельные вопросы, уже знакомые учащимся. На третьей ступени обучения физике в высшей школе данные вопросы обучаемые изучают наиболее углубленно, используя сложные математические приёмы.
Следует отметить, что математика в общеобразовательном курсе физики в вузе занимает значительное место. Математический язык в курсе физики используется как средство выражения законов и следствий из экспериментальных исследований, для теоретического обоснования ряда основных положений. Математическая формула служит для краткой записи соотношения между физическими величинами. Однако обучаемые должны обратить внимание на то, что всякое математическое соотношение имеет реальное физическое содержание, и уметь правильно истолковывать физический смысл каждой формулы.
Обучение физике на третьей ступени в техническом вузе имеет ряд специфических особенностей. Одной из таких особенностей является профессиональная направленность обучения. Профессиональная направленность обучения - необходимый элемент в системе профессионального образования в вузе. Поэтому, изучая основы физических знаний, необходимо придать им профессиональную "окраску", используя на занятиях по физике примеры технического содержания, связанные с будущей профессиональной деятельностью обучаемых.
Пути формирования системы физических знаний на лекционных, практических и лабораторных занятиях
Лекция в вузе является одной из форм обучения, занимает ведущее место в учебно-воспитательном процессе. Лекция позволяет решать разнообразные задачи. В частности, она способствует активизации мышления, пробуждает интерес к приобретению знаний, к самостоятельной деятельности, способствует рождению творческого начала. Логически построенный курс лекций дает основы научного мышления, показывает историческое становление научной истины, знакомит с новыми научными методами исследования. Все это является залогом того, что будущий специалист станет творческой личностью.
Лекция в вузе является основным источником учебной теоретической информации, поэтому формирование системы физических знаний как одна из задач обучения должно пройти через курс лекций по физике. Однако решить вышеуказанную задачу при традиционном способе передачи готовых знаний обучаемым через монологическую форму общения, на наш взгляд, достаточно сложно, поскольку времени едва хватает на сообщение учебной информации. Такие лекции превращают обучаемого в механизм, записывающий информацию, чаще всего не успевая осмыслить её, допуская нередко при конспектировании серьёзные ошибки, которые могут быть приняты за истину. Поэтому не 78
обходимо организовать лекционные занятия так, чтобы обучаемые понимали и принимали цели, поставленные преподавателем, и чтобы они были активными участниками реализации этих целей - субъектами учебной деятельности. Результатом совместной деятельности преподавателя и обучаемых на лекционном занятии должна стать совокупность знаний, приведенных в систему.
Мы предлагаем использовать на лекционных занятиях опорные конспекты лекций (ОКЛ), разработанные по методу блоков. Применение ОКЛ позволяет расширить возможности лектора в выборе метода подачи теоретического материала в зависимости от сложности его, использовать приемы, способствующие формированию системы физических знаний, тем самым решить одну из задач обучения физике. Применение ОКЛ на лекционных занятиях даёт возможность обучаемым работать по определенному плану, не перестраиваясь на другие формы проведения лекционных занятий.
ОКЛ по изучению теоретического материала курса физики с применением метода блоков строятся по определенной структурно-логической схеме, представленной на рис. 7.
Структура лекционного занятия, отраженного в ОКЛ, отличается логической последовательностью действий, направленных на достижение цели. Цель, поставленная перед обучаемыми, достигается поэтапно благодаря методу блоков, который положен в основу разработки ОКЛ. Использование ОКЛ даёт возможность ставить промежуточные задачи при достижении главной цели лекционного занятия, поддерживать обратную связь в течение всего занятия, проводить закрепление теоретического материала непосредственно на занятии.
Работа по составлению ОКЛ начинается с разбивки теоретического материала на модули в соответствии с программой курса. Количество модулей соответствует числу лекций. Тема лекции определяется согласно учебной программе курса физики. В соответствии с темой формулируется цель, решению которой посвящается лекционное занятие.
Новый теоретический материал, изучаемый на лекционном занятии, базируется, как правило, на изученном теоретическом материале. Поэтому повторение пройденного материала является залогом плодотворной работы на лекционном занятии. В ОКЛ имеет место мини-программа с названием "Опорные знания", в которую входят вопросы для повторения. В курсе физики широко используется математический аппарат, поэтому в мини-программу необходимо включать и вопросы математики, используемые на лекционном занятии.
Теоретический материал, изучаемый на лекционном занятии, делится на 3-4 логически завершенные части, каждая из которых представляет собой информационное ядро блока. В ОКЛ, которым пользуются обучаемые на лекционном занятии, теоретический материал блока излагается полностью, если он предназначен для самостоятельного изучения, или частично, если предусмотрено его изучение обучаемыми совместно с преподавателем.
При изложении теоретического материала блока лектор может использовать различные приемы и методы. Теоретический материал блока, доступный для восприятия обучаемыми без помощи преподавателя, может быть дан для самостоятельного изучения на лекционном занятии. Если теоретический материал блока вызывает затруднения у обучаемых при изучении, то преподаватель может его объяснить полностью или частично. При изучении теоретического материала блока можно использовать элементы проблемного обучения, которое способствует развитию логического и творческого мышления, активизирует познавательную деятельность обучаемых, обеспечивает формирование системы физических знаний. Для проблемного изложения отбираются узловые вопросы курса, составляющие в своей совокупности основное содержание учебной дисциплины, являются наиболее сложными для усвоения обучаемыми и наиболее важными для будущей профессиональной деятельности. При проблемном изложении вопроса задача лектора состоит в приобщении обучаемых к объективным противоречиям развития научного знания. Новое знание вводится как неизвестное для обучаемых. Этот дидактический прием позволяет создать у них иллюзию научного открытия.
Для контроля за усвоением теоретического материала в каждом блоке ОКЛ имеется перечень контрольных вопросов, охватывающих основной материал и позволяющих установить обратную связь обучаемых с преподавателем. Контроль за усвоением теоретического материала также способствует приведению в систему совокупности приобретенных знаний, так как вопросы подбираются таким образом, чтобы у обучаемых возникло целостное представление об изучаемом физическом объекте, явлении, законе и т. д.
Одним из дидактических требований к обучению является связь теории с практикой. Весь процесс преподавания физики должен быть направлен на возможное осуществление принципа единства теории и практики. При наличии связи теории с практикой преподавание становится подлинно научным, устраняется формализм в знаниях обучаемых, зарождается интерес к физическим знаниям. Первые шаги по применению теории на практике можно сделать на лекционном занятии. С этой целью в каждом блоке подобран перечень задач-вопросов в соответствии с изучаемым теоретическим материалом. Решение задач-вопросов способствует расширению кругозора обучаемых, обогащению их новыми фактами и сведениями, формированию системы более глубоких, полных и прочных физических знаний. Задачи-вопросы с техническим содержанием, подобранные с учетом профиля подготовки будущих специалистов, повышают профессиональный интерес обучаемых и придают профессиональную направленность процессу обучения физике. Задачи-вопросы обучаемые решают, а затем их решения обсуждаются.
Проверка результатов обучения как необходимый элемент процесса формирования системы физических знаний
Проверка результатов обучения физике, которая выражается количественно оценкой, является важным элементом процесса формирования физических знаний, ею определяется результативность и эффективность данного про 122
цесса. При проверке результатов обучения физике необходимо учесть, что комплексный подход к формированию системы физических знаний приводит также к формированию умений и навыков. В системе профессионального образования изучение различных вопросов общеобразовательного курса физики в зависимости от профиля подготовки специалиста должно проводиться на разных уровнях, это, в свою очередь, определяет деятельность преподавателя при проверке и оценке результатов обучения. Применительно к высшей школе можно выделить пять уровней усвоения учебной информации [93]:
1-й - уровень представлений;
2-й - уровень знаний;
3-й - уровень умений;
4-й - уровень навыков;
5-й - уровень творчества.
Представления - это первичное отражение в сознании обучаемых объективных закономерностей явлений, а так же предметов и их свойств. Они формируются при однократном восприятии информации. При отработке полученной информации формируются знания, представляющие собой прочное отражение в сознании обучаемых объективных закономерностей явлений, предметов и их свойств. В процессе практической деятельности обучаемых формируются умения, которые представляют собой приобретённые способности сознательного применения знаний на практике. В результате тренировки в выполнении изученных действий умения перерастают в навыки, которые можно определить как быстрые и точные действия, доведённые до автоматизма и осуществляемые без непосредственного контроля со стороны сознания. Навыки представляют собой наивысший уровень овладения предметом и обеспечивают условия для творческой деятельности обучаемых.
Преподаватель, планируя занятие, должен совершенно отчётливо представлять себе, какие знания, умения и навыки обучаемые должны приобрести, а следовательно, какие требования к обучаемым нужно предъявлять при проверке и оценке результатов обучения.
Мы определили, что в процессе обучения физике в высшей школе необходимо сформировать, а следовательно, оценить следующие знания, умения и навыки:
знание физических величин, их обозначений и единиц измерения; знание механизма построения определения физических величин и единиц измерения их; умение раскрывать физический смысл физических величин;
знание функциональных зависимостей между физическими величинами, умение их объяснять и применять для решения конкретно - частных задач; умение изображать графически взаимосвязь между физическими величинами; умения и навыки производить расчёты численных значений и единиц измерения физических величин, используя функциональные зависимости между ними; умение определять физический смысл коэффициентов пропорциональности в функциональных зависимостях между физическими величинами;
знание физических явлений и научных фактов, предшествующих открытию явлений; знание математических зависимостей, используемых для количественного описания физических явлений; знание областей применения физических явлений и границ их применимости;
знание физических законов, их формулировок и математических выражений; знание областей применения физических явлений и границ применимости законов; умение применять физические законы для решения конкретно-частных задач;
знание физических теорий, их структуры; умение применять физические теории для объяснения физических явлений;
знание принципов действий физических приборов, используемых для измерений физических величин; умения и навыки в обращении с физическими приборами, в производстве основных физических измерений и постановке физического эксперимента;
знание принципов действий технических устройств, законов или явлений, на которых основан принцип действия технических устройств; знание областей применения технических устройств, изучаемых в курсе физики;
умения и навыки в оформлении обучаемыми конспектов лекций, решения задач, рефератов, физического справочника студента; умения и навыки обучаемых в работе с учебными пособиями, справочными материалами.
Практика показывает, что проверка и оценка знаний, умений и навыков играют стимулирующую роль, если они осуществляются регулярно на всех занятиях, включая и лекционные занятия. Однако при традиционном проведении лекционных занятий осуществить проверку и оценку знаний, умений и навыков обучаемых весьма затруднительно. Данную проблему можно решить, применяя опорные конспекты лекций (ОКЛ), разработанные по методу блоков. Применение ОКЛ создаёт условия для осуществления как прямой, так и обратной связи на занятии. Прямая связь осуществляется при передаче информации обучаемым, полученная информация перерабатывается обучаемыми в знания. Обратная связь имеет место при передаче информации об усвоении материала от обучаемых к преподавателю. В ОКЛ каждый блок содержит теоретическую информацию, которая по каналу прямой связи поступает от преподавателя к обучаемым. Получив информацию, обучаемые приступают к её отработке, отработка полученной информации осуществляется при работе обучаемых с блок - таблицей, которая в компактной форме отражает всю теоретическую информацию блока. Результаты первичной отработки воспринятой информации проверяются с помощью контрольных вопросов блока, которые служат средством для создания обратной связи. Кроме этого контрольные вопросы, с одной стороны, способствуют повторной отработке полученной информации, с другой стороны, позволяют преподавателю проверить усвоение информации обучаемыми и оказать им своевременную помощь.
На следующем этапе отработки теоретического материала блока обучаемые под руководством преподавателя решают задачи - вопросы. При этом отрабатывается не только воспринятая теоретическая информация, но и умение применять её при решении практических задач. После отработки теоретического материала всех блоков проводится экспресс-контроль, который включает задачи-вопросы по всей теме лекционного занятия. Обучаемые самостоятельно выполняют задания предложенных им вариантов. Проведение экспресс-контроля даёт возможность преподавателю проверить и оценить результаты деятельности обучаемых на лекционном занятии. Исследования показали, что текущий контроль за усвоением теоретической информации с последующей оценкой результатов деятельности обучаемых на лекционном занятии способствует повышению интереса к учению, развитию мышления, формированию системы физических знаний, повышает эффективность и качество лекционного занятия и обучения в целом.
Текущий контроль, связанный с проверкой знаний, умений и навыков, безусловно является эффективным структурным элементом каждого занятия. Однако исследования показали, что наряду с текущим контролем в учебной практике необходимо применять различные формы итоговой проверки теоретических знаний. В педагогической практике высшей школы широко используется коллоквиум, который выполняет не только контролирующую, но и обучающую функцию.
Мы считаем, что весь курс физики необходимо разделить на отдельные логически завершённые части, теоретический материал каждой из которых должен быть достаточно глубоко отработан до восприятия теоретического материала следующей части. В данном случае для проверки качества отработки теоретического материала, на наш взгляд, наиболее целесообразно использовать вышеупомянутую итоговую форму контроля - коллоквиум. При подготовке к коллоквиуму углубляются знания обучаемых, так как при каждой повторной отработке теоретического материала всё глубже раскрывается смысловое содержание его, обучаемые начинают воспринимать ранее изученное с новых позиций, лучше понимают взаимосвязь изученных вопросов. В процессе беседы с обучаемыми преподаватель выясняет соответствие теоретических знаний целям обучения, своевременно корректирует знания.
В процессе обучения физике очень важными, специфическими формами учебных занятий, которым соответствует применение приобретённых обучаемыми на лекционных занятиях теоретических знаний, являются практические занятия по решению задач и лабораторный практикум. При подготовке к практическим и лабораторным занятиям обучаемые вновь отрабатывают теоретический материал. В результате при неоднократном возвращении к ранее изученному материалу происходит углубление, расширение и упрочение знаний, отработка умений и навыков, формирование и отработка умственных действий - анализа, синтеза, сравнения, обобщения, систематизации, абстрагирования, классификации и т.п., а это очень важно и необходимо для развития мышления обучаемых. Следует отметить, что одним из важных структурных элементов как практического, так и лабораторного занятия должна быть проверка и оценка знаний, умений и навыков обучаемых, от организации которых в немалой степени зависит результат обучения физике в целом.
Практическим занятиям по решению задач в курсе физики в высшей школе отводится значительная роль, так как задачи являются действенным средством отработки теоретической информации и эффективным средством проверки и оценки знаний, умений и навыков обучаемых. На занятии, прежде чем приступить к решению задач, необходимо провести проверку и оценку теоретических знаний обучаемых. При этом можно использовать как устную, так и письменную проверку знаний, умений и навыков обучаемых. Одно из главных достоинств устной проверки - это непосредственный контакт обучаемых с преподавателем, при котором преподаватель имеет возможность следить за развитием мысли отвечающего, своевременно корректировать знания, учить логически последовательно строить изложение, отмечать положительные и отрицательные стороны ответа.
Мы предлагаем для устной проверки знаний, умений и навыков обучаемых использовать структурно-логические схемы (СЛС) по теме практического занятия, которые представляют собой результат самостоятельной внеаудиторной отработки теоретического материала обучаемыми. При устной проверке с использованием СЛС преподаватель имеет возможность оценить умение обучаемых устанавливать причинно - следственные связи между отдельными элементами теоретического материала, умение анализировать, обобщать и систематизировать учебный материал. Индивидуальная устная проверка может быть использована для оценки теоретических знаний наиболее сложных вопросов, умений строить их изложение с применением математических выводов, доказательств, с анализом рассматриваемых физических явлений, с использованием схем и графиков, умений делать соответствующие выводы.
Для проверки и оценки знаний всех обучаемых можно использовать фронтальный опрос. В процессе фронтальной проверки преподаватель может проверить и оценить знания определений физических величин, единиц их измерения, функциональных зависимостей между величинами, физической сущности явлений, формулировок и математического выражения законов, узловых вопросов темы. Фронтальный устный опрос даёт возможность преподавателю сделать выводы о подготовке обучаемых к практическому занятию.
На практических занятиях по решению задач наряду с устной проверкой широко используется письменная проверка теоретических знаний обучаемых. Её специфическая особенность заключается в том, что она охватывает всех обучаемых, которым предлагается общая система вопросов. Это позволяет преподавателю наиболее объективно оценить знания обучаемых. Одним из недостатков письменной проверки является отсутствие непосредственного контакта преподавателя с обучаемыми, что не позволяет преподавателю наблюдать за процессом мышления обучаемых.
