Содержание к диссертации
Стр.
ВВЕЩЕНИЕ 4
ГЛАВА I. ДИДАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ СОВЕШЕНСТВОВАНИЯ КУРСА
ОБЩЕЙ ФИЗИКИ 12
1.1. Преемственность курса общей физики с содер
жанием среднего физико-математического об
разования 13
1.2. Межпредметные связи курса общей физики с
курсом высшей математики 21
1.3. Межпредметные связи курса общей физики с
дисциплинами общеинженерного цикла .... 32
1.4. Идеи проблемно-развивающего обучения на
лекциях по физике 45
ГЛАВА П. МЕТОДИЧЕСКИЕ АСПЖТЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ КУРСА
ОБЩЕЙ ФИЗИКИ . 61
2.1. Основные направления построения курса общей
физики в высшей технической школе 61
2.2. Рабочая программа курса общей физики во
втузах 67
2.3. Методика применения элементов векторной
алгебры в курсе общей физики 93
2.4. Методика использования элементов векторного
анализа в курсе общей физики 107
2.5. Использование знаний о функции комплексной
переменной в курсе общей физики 118
2.6. Изложение темы "Начала термодинамики" на
основе применения полного дифференциала . . 126
2.7. Методика изложения темы "Энтропия и внутренняя энергия ван-дер-ваальсовского газа" . . 134
ГЛАВА Ш. ПВДАГОГИЧЕСКЙЙ ЭКСПЕРИМЕНТ 144
3.1. Организация педагогического эксперимента . 144
3.2. Результаты педагогического эксперимента. . 154
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 183
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЖТЕРА1УРЫ 186
Введение к работе
ХХУІ съезд Коммунистической партии Советского Союза поставил перед нашей страной новые грандиозные задачи в деле строительства коммунизма. Особую роль в решении этих задач должна сыграть система народного образования, перед которой поставлена задача "осуществить меры по повышению качества подготовки специалистов и улучшению их использования в народном хозяйстве /6, с. 182/.
Исследуя структуру научно-технической революции ("производство - образование - наука"), В.Н. Турченко отмечает, что если в первом и третьем элементах наблюдается активное развитие, то средний элемент структуры не только не выступает в качестве фактора ускорения научно-технического прогресса, но и не успевает за ним. Между тем, образование "может и должно выступать не только как необходимое условие, но и как активная причина прогрессивных изменений" /204, с. II/ в науке и производстве. В постановлении ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 18 июля 1972 года отмеча -ется: "Уровень теоретических и практических знаний выпускников некоторых вузов не отвечает возросшим требованиям науки и производства" /7/.
Эти и другие документы нацеливают работников высшей школы на совершенствование всей системы подготовки будущих специалистов. В связи с этим в настоящее время в ряде высших учебных заведений страны ведется научно-методическая работа по совершенствованию методов преподавания физики в технической высшей школе. Эта работа ведется в разных направлениях. Так, новые программы курса физики для втузов проверялись в Московском институте стали и сплавов /173/, в Московском автомобильно-дорожном институте /172/, в Московском энергетическом институте /177/, в Свердловском горном институте /178/. Издаются новые учебники по физике для высших техни-
ческих учебных заведений /58, 184, 18/. Новые практикумы по физике для втузов созданы в Московском электротехническом институте /59/, Московском станко-строительном институте /95/, Харьковском политехническом институте /96/.
Ведется широкий обмен мнениями по проблемам совершенствования методики преподавания физики в высшей школе. В частности, этим проблемам посвящены систематически действующие семинары преподавателей вузов Прибалтики, БССР и Калининградской области /176/, вузов Сибири, Урала и Дальнего Востока /39/, преподавате -лей военных учебных заведений /226/. Большую работу в области дидактики высшего образования ведет НИИ высшей школы /136/.
Заметим, что методика преподавания в высшей школе, в частности, методика преподавания физики, еще не выделилась в отдельную область педагогических исследований. Некоторые проблемы преподавания физики в вузе нашли отражение в докторских диссертациях А.А.Пинского /152/, В.В.Мултановского /131/, С.Е.Каменецкого /79/, Г.Ф.Бушка /30/. Ряд общих положений дидактики и методики, разработанные в исследованиях А.В.Усовой /206/, М.И. Махмутова /118/, Б.С.Гершунского /44/, А.М.Сохора /193/ могут быть перенесены во втуз при соответствующем учете специфики их реализации в новых условиях, что представляет специальный предмет исследования.
Методике преподавания физики в высшей школе посвящено несколько кандидатских диссертационных исследований. Так, диссертация Т.И.Андреевой /16/ посвящена проблеме межпредметных связей; исследование Е.М.Новодворской /140/ посвящено методике решения задач в высшей технической школе. Диссертации Я.Г.Гендлера /42/, Л.В.Петровой /147/, Р.В.Габдреева /40/, Л.й. Заякиной /67/ , Б.Ф.Баскакова /22/ посвящены организации познавательной деятельности студентов. М.К.Койчуматов /87/ исследовал проблему формирования у студентов умений и навыков самостоятельной работы с учеб-
ной и дополнительной литературой по физике. Развитию квантомеха-нических понятий в курсе общей физики педагогического вуза посвящено исследование С.П.Гордеевой /47/. Вопросу адекватности контроля знаний целям обучения посвящено исследование Л.Б.Хихловско-го /222/. Методике организации и проведения лекционного физического эксперимента посвящены диссертации В.А.Трофимова /201/, Н.Я.Молоткова /129/, В.Н.Наумчика /135/, Ю.П.Михайличенко /127/. Вопросам программирования курса общей физики в техническом институте посвящены исследования Л.Я.Грабельковской /49/, М.А.Бондаренко /27/. Методике организации и проведения лабораторных занятий по физике на заочных факультетах сельскохозяйственных вузов посвящена работа П.П.Евсеева /60/. Теории обучения и воспитания в высшей школе посвящены работы С.Н.Архангельского /20/, С.К. Зиновьева /69/, А.Г.Молибога /128/, И.И.Кобыляцкого /86/, В.М.Вер-гасова /33/, Н.Д.Никандрова /139/.
Как видно, методика преподавания физики в высшей школе развивается довольно интенсивно. Вместе с тем, следует отметить наличие ряда проблем, которые либо вовсе не решались, либо решены недостаточно. К их числу относятся следующие:
проблема преемственности содержания физико-математического образования на средней ступени обучения и курса общей физики втуза;
реализация межпредметных связей нового курса математики во втузе с курсом общей физики;
определение места курса физики в учебном плане втуза и логических структур курса, обеспечивающих оптимальные связи физики с общетехническими и специальными дисциплинами (по группам профессий) ;
разработка методики изложения ряда разделов курса физики с целью повышения его научного уровня, приближения к современным
физическим представлениям и, вместе с тем, облегчения его восприятия слушателями;
- разработка методов стимулирования познавательной деятельности студентов.
Естественно, что решение всех этих проблем в одной работе невозможно. Наше исследование посвящено решению лишь части названных проблем.
В качестве проблемы исследования нами выбраны дидактические и методические аспекты совершенствования физического образования в высших технических учебных заведениях на базе реализации преемственности курса общей физики и нового содержания физико-математического образования в средней школе, установления межпредметных связей КОФ с курсом математики и общетехническими дисциплинами (по некоторым группам специальностей), совершенствования методики преподавания ряда сложных разделов курса и поиска путей активизации познавательной деятельности студентов.
Актуальность сформулированной проблемы обусловлена повышением требований к уровню подготовки специалистов в высших учебных заведениях в соответствии с решениями ХХУТ съезда КПСС /б/, постановлениями ЦК КПСС и Совета Министров СССР /7,9/, основными направлениями реформы общеобразовательной и профессиональной школы /8/, а также новыми возможностями реализации преемственности среднего и высшего образования и межпредметных связей в высших учебных заведениях, возникших в связи с изменением программ и учебных планов /143, 169/.
Объектом исследования является содержание и методика преподавания курса общей физики (КОФ) в высших технических учебных заведениях.
Предметом исследования является система дидактических и методических средств повышения эффективности обучения физике в БЫС-
шей технической школе.
Цель исследования - выявление и разработка педагогических путей повышения эффективности физического образования в системе общеинженерной подготовки.
В исследовании мы исходили из следующей гипотезы: если на основе изменившегося содержания курсов высшей математики и общей физики реализовать преемственность математической, физической и общетехнической подготовки и использовать на лекциях по физике основные идеи проблемно-развивающего обучения, то возможно совершенствование методики преподавания курса общей физики путем создания соответствующей рабочей программы, разработки методики изложения ряда сложных вопросов курса общей физики и активизации самостоятельной работы студентов.
Для достижения поставленной цели в соответствии с рабочей гипотезой были определены следующие задачи:
выявить возможность более широкого и активного использования математических методов в процессе преподавания физики на основе реализации связей КОФ с новым содержанием математического образования во втузе;
определить условия реализации межпредметных связей физики с общетехническими дисциплинами с целью усиления роли физики как базисной науки в системе общеинженерной подготовки;
разработать методику преподавания некоторых сложных разделов курса общей физики с целью более широкого использования современных физических концепций, основываясь на новом содержании физико-математического образования в средней школе и математического образования во втузе;
разработать и экспериментально проверить некоторые способы активизации познавательной деятельности студентов (курсантов) высших технических учебных заведений.
_ 9 -
Б процессе исследования автор исходил из концепции /150/, согласно которой в задачу методики входит исследование содержания обучения, процесса преподавания и процесса учения. Этим определялась структура нашего исследования, где на основе анализа дидактических принципов рассматривается содержание курса общей физики, методы обучения и пути активизации учебной деятельности студентов при изучении шизики в техническом вузе.
В ходе исследования оказалось, что комплексный характер поставленных задач не позволяет найти какое-то одно направление их решения, а требует одновременной реализации ряда мероприятий дидактического, методического и организационного плана. В дидактическом аспекте рассматривалась проблема преемственности курса общей физики с содержанием физико-математического среднего образования, возможные направления реализации межпредметных связей курсов высшей математики, физики и некоторых общеинженерных дисциплин, реализации идей проблемно-развивающего обучения на лекциях и т.п. В методическом плане исследовались содержание и структура курса общей физики и проводился поиск новой методики изложения ряда сложных и плохо усваиваемых студентами вопросов курса, т.е. то, что Ю.И.Соколовский называет онтодидактическим направлением педагогических исследований /192/.
В организационном плане работа свелась к оптимизации планирования учебного процесса, усовершенствованию учебного плана по некоторым профессиям, согласованию деятельности смежных кафедр , изменению методики проведения физического практикума и т.п. Опыт работы показал, что только при таком комплексном и многоаспектном подходе к решению проблемы возникают реальные возможности повышения эффективности учебного процесса, уровня знаний и умений студентов, открываются возможности более эффективного использования курса общей физики как базисной дисциплины при изучении ряда об-
щетехнических и специальных курсов.
Для решения поставленных задач нами использовались следующие методы исследования:
изучение трудов классиков марксизма-ленинизма, директивных документов, постановлений Партии и Правительства, философской, педагогической и научно-методической литературы;
изучение и теоретический анализ проблемы и предмета исследования;
анализ содержания программ, учебных планов, учебной и методической литературы для втузов по теме исследования;
анализ и обобщение работы ряда вузов по проблеме исследования, в том числе кафедр физики втузов г. Калининграда, а также собственного опыта преподавания;
педагогический эксперимент по проверке эффективности разработанной методики, в частности - фронтального физического практикума и текущего контроля знаний студентов.
Научная новизна исследования состоит в том, что совершенствование методики преподавания курса общей физики во втузе основывается на реализации межпредметных связей физики с курсом высшей математики и некоторыми общетехническими дисциплинами; разработана методика изложения ряда сложных разделов курса физики и способы активизации самостоятельной познавательной деятельности студентов.
Предложенные методические решения ряда задач вузовской методики преподавания физики могут быть использованы в технических институтах, где физика служит базисной общенаучной дисциплиной.
Практическая значимость диссертационной работы определяется тем, что использование в практике преподавания разработанной автором методики способствует повышению качества знаний студентов по физике и оказывает положительное влияние на уровень их про-
- II -
фессиональной подготовки.
Основные результаты диссертационного исследования внедрены в практику:
путем совершенствования учебного плана на ряде факультетов Калининградского высшего инженерного морского училища (КВИМУ) с целью реализации системы межпредметных связей, разработанных в процессе исследования;
с помощью создания фронтального физического практикума в КВИМУ, функционирующего в течение II лет;
путем публикации ряда работ в сборниках научно-методических статей по преподаванию физики в высших учебных заведениях;
за счет внедрения элементов программированного контроля в КВИМУ, где в течение 10 лет функционирует специализированная аудитория, оснащенная разработанными автором методическими пособиями для преподавателей и студентов;
путем внедрения в учебный процесс на кафедре физики КВИМУ системы учебно-исследовательской работы студентов.
На защиту выносится:
один из возможных вариантов содержания и структуры курса общей физики, в котором усилена роль современных физических теорий;
методика использования нового содержания математического образования в курсе общей физики технического вуза;
методика изложения ряда сложных и плохо усваиваемых студентами вопросов курса общей физики;
рекомендации по активизации познавательной деятельности студентов втузов при изучении курса общей физики.
