Введение к работе
Дистанционное обучение как форма обучения в настоящее время получает достаточно широкое распространение в системе подготовки инженерных кадров. Внедрение дистанционной формы обучения в образовательный процесс позволяет решить ряд задач, возникающих перед высшими учебными заведениями. К первоочередным среди них можно отнести: 1) обеспечение равного доступа молодым людям к полноценному качественному образованию в соответствии с их интересами и склонностями независимо от материального достатка семьи, места проживания, национальной принадлежности и состояния здоровья; 2) обеспечение гибкости системы образования, выражающейся в ее организации с учетом индивидуального графика занятий обучаемого;
3) обеспечение возможности получения «образования через всю жизнь»;
4) устранение проблем региональных вузов, заключающихся в снабжении регионов квалифицированными инженерными кадрами в соответствии с изменяющейся стратегией развития самого региона. Именно поэтому применение технологий и средств дистанционного обучения в образовательном процессе высших технических учебных заведений находит свое отражение в работах исследователей. В настоящее время выявлены:
дидактические принципы дистанционного обучения (А.А. Андреев, В.Ф. Гуркин, М.А. Евдокимов, С.Л. Лобачев, В.И. Солдаткин, В.А. Трайнев, С.А. Щенников и др.);
технологии и модели дистанционного обучения (Е.С. Полат, А.В. Соловов, С.А. Спасский и др.);
методические основы применения дистанционных технологий при обучении физике (Н.Н. Гомулина, А.И. Назаров, А.О. Чефранова и др.);
требования, предъявляемые к средствам дистанционного обучения предметным знаниям (Б.С. Гершунский, Е.Г. Захарова, А.П. Ершов, И.В. Роберт, А.В. Смирнов, В.В. Семенов и др.).
Однако анализ современных подходов к организации дистанционного обучения физике будущих инженеров позволил выявить недостаточную разработанность вопросов овладения обучаемыми способами применения физических знаний в их будущей профессиональной деятельности. Кроме того, применяемые при дистанционном обучении физике формы контроля не позволяют оценить, может ли обучаемый выполнить ту или иную деятельность с опорой на полученные знания. Учебно-методические пособия, применяемые при дистанционном обучении физике студентов технических вузов, не позволяют организовать деятельность по применению физических знаний в практически значимых для будущей профессиональной деятельности ситуациях.
На начальном этапе нашего исследования мы предположили, что и при существующих подходах дистанционного обучения физике студенты технических вузов подготовлены к решению профессиональных задач с применением физических знаний.
Обобщение результатов проведенного нами констатирующего эксперимента, в котором участвовали студенты технических вузов России (Астраханский государственный технический университет, Астраханский инженерно-строительный институт), а также ближнего зарубежья (Казахский национальный технический университет им. К.И. Сатпаева и Туркменский сельскохозяйственный университет им. С.А. Ниязова), позволило констатировать, что знания по физике у будущих инженеров, обучающихся дистанционно, усвоены формально, студенты не умеют их применять к решению профессиональных задач.
В настоящее время накоплен большой опыт подготовки студентов к будущей профессиональной деятельности, в основе которого лежит принцип профессиональной направленности. Реализации данного принципа при обучении физике посвящено достаточно много диссертационных исследований (А.Б. Каганов, А.Я. Кудрявцев, В.В. Ларионов, Р.А. Низамов, Л.В. Масленникова, И.А. Мамаева и др.).
Однако результаты констатирующего эксперимента позволили также убедиться в том, что традиционные пути подготовки будущего инженера к профессиональной деятельности на занятиях по физике не являются достаточно эффективными и переносить их на дистанционное обучение не целесообразно. Необходимо искать новые, эффективные пути организации дистанционного обучения физике студентов технических вузов с учетом их будущей профессиональной деятельности.
Таким образом, было выявлено противоречие между необходимостью формирования у студентов технических вузов, обучающихся дистанционно, методов решения профессиональных задач с помощью физических знаний и существующими методиками решения этой задачи, которые не содержат эффективных механизмов реализации принципа профессиональной направленности при дистанционном обучении физике.
Данное противоречие определяет актуальность исследования и позволяет сформулировать вопрос, составляющий его проблему: как должен быть организован процесс дистанционного обучения физике студентов технических вузов – будущих инженеров, чтобы теоретические знания стали инструментом решения профессиональных задач?
Объект исследования – обучение физике студентов технических вузов.
Предмет исследования – дистанционное обучение физике в системе подготовки будущих инженеров к профессиональной деятельности.
Цель исследования: обосновать и разработать концепцию и методику дистанционного обучения физике студентов технических вузов, применение которой позволит студентам технических вузов научиться применять знания по физике в будущей профессиональной деятельности.
Гипотеза исследования.
Если дистанционное обучение физике студентов технических вузов организовать с учетом их будущей профессиональной деятельности так, чтобы знания, необходимые для выполнения действий, составляющих методы решения частных профессиональных задач, и методы решения задач стали предметом специального усвоения, то:
физические знания, необходимые для решения частных профессиональных задач, будут переведены в действия, входящие в методы решения этих задач;
физические знания сформируются у студентов, обучающихся дистанционно, в виде действий, входящих в обобщенные методы решения частных профессиональных задач и адекватных физическим знаниям;
студенты – будущие инженеры приобретут умение самостоятельно решать практически значимые в их будущей профессиональной деятельности задачи с опорой на физические знания.
Задачи исследования:
-
Выявить состояние проблемы дистанционного обучения физике студентов технических вузов в системе подготовки будущего инженера.
-
Разработать концепцию дистанционного обучения физике студентов технических вузов с учетом их будущей профессиональной деятельности.
-
Разработать модель дистанционного обучения физике студентов технических вузов с учетом их будущей профессиональной деятельности и теоретически обосновать её.
-
Разработать методику дистанционного обучения физике студентов технических вузов, при которой методы решения профессиональных задач стали бы предметом специального усвоения.
-
Проверить эффективность разработанной методики дистанционного обучения студентов технических вузов с учетом будущей профессиональной деятельности обучаемых и подтвердить выдвинутую гипотезу исследования в ходе педагогического эксперимента.
Теоретико-методологическую основу исследования составляют:
исследования, раскрывающие общие вопросы открытого образования и дистанционного обучения (А.А. Андреев, М.А. Евдокимов, С.Л. Лобачев, В.И. Солдаткин, Е.С. Полат, В.А. Трайнев и др.);
научно-методические основы создания и применения информационных и коммуникационных технологий в процессе обучения (Б.С. Гершунский, А.П. Ершов, И.В. Роберт, Е.В. Понамарева и др.);
методические основы применения информационных компьютерных технологий при обучении физике (В.В. Алейников, А.И. Назаров, А.В. Смирнов, Г.В. Ерофеева, В.В. Ларионов, Х. Гулд, Я. Тоболчник и др.);
научно-методические исследования, посвященные вопросам применения мультимедиа-технологий в процессе обучения (Е.И. Бутиков, О.С. Корнилова, Б.Ф. Ломов, Н.И. Рыжова, Р.Уильямсон и др.).
исследования в области дидактики и педагогики высшей школы (А.Б. Каганов, А.О. Измайлов, М.И. Махмутов, С.И. Архангельский, В.А. Попков, А.В. Коржуев, С.Д. Смирнов и др.);
исследования в области теории и методики обучения физике в вузе (С.Е. Каменецкий, Н.С. Пурышева, Д.А. Исаев, В.И. Данильчук, А.В. Усова, Л.С. Хижнякова, А.П. Усольцев и др.);
исследования психологов в области разработки концепции деятельностной теории учения (Л.С. Выготский, С.Л. Рубинштейн, А.Н. Леонтьев, В.В. Давыдов, Н.Ф. Талызина, П.Я. Гальперин и др.).
научно-методические исследования в области реализации идей теории деятельности при обучении физике (С.В. Анофрикова, Л.А. Прояненкова, Н.И. Одинцова, Г.П. Стефанова, И.А. Крутова, О.Н. Попова и др.);
исследования в области реализации принципа профессиональной направленности при обучении студентов вузов (И.А. Володарская, Т.В. Антонова, И.Н. Коновалова, В.В. Ларионов, Л.В. Масленникова, И.А. Мамаева и др.);
исследования в области реализации принципа практической направленности при обучении физике в школе и в вузе (Г.П. Стефанова,
Т.А. Твердохлебова, Л.П. Скрипко, И.В. Гавриленкова)
Для решения поставленных задач применялись следующие методы исследования и виды деятельности.
Теоретические: анализ и обобщение результатов научно-исследовательских работ, отражающих предшествующий опыт в области педагогики, психологии и методики обучения предметным знаниям будущих инженеров, в том числе и знаниям по физике; анализ перспективных направлений развития дистанционного обучения физике студентов технических вузов; анализ нормативных документов высшего профессионального образования; изучение методической литературы, раскрывающей возможности создания средств обучения удаленного доступа, использования средств связи в учебном процессе; анализ дипломных и квалификационных работ инженеров, раскрывающих решение профессиональных задач; моделирование деятельности преподавателя физики вуза, осуществляющего обучение будущих инженеров (очное и заочное с элементами дистанционного), конструирование и проектирование методической системы.
Экспериментальные: наблюдение за деятельностью преподавателей кафедр физики вузов, беседы с преподавателями и студентами вузов, наблюдение за учебным процессом, анкетирование, экспертная оценка; экспериментальная работа констатирующего, поискового и обучающего характера; опыт личного преподавания в вузе, в системе дополнительного профессионального образования.
Основные этапы и организация исследования. Исследование проводилось в течение 9 лет с 2000 по 2009 гг. и включало несколько этапов.
На первом этапе (2000–2002 гг.) было проведено изучение состояния проблемы исследования в педагогической теории и практике, был разработан понятийный аппарат, были получены результаты, позволившие определить цель и задачи исследования, выдвинуть гипотезу.
На втором этапе (2002–2005 г.г.) были сформулированы основные положения концепции, разработана модель процесса дистанционного обучения физике будущих инженеров с учетом будущей профессиональной деятельности и выявлены требования к дидактическим средствам удаленного доступа, в том числе обучающего web-сайта по физике. На данном этапе внедрялась методика дистанционного обучения физике студентов технических вузов с учетом будущей профессиональной деятельности обучаемых и разработанные специальные дидактические средства.
На третьем этапе (2005–2009 гг.) проводилась корректировка методики дистанционного обучения физике, программного обеспечения; внедрялись материалы исследования; осуществлялись срезы знаний и умений студентов; формулировались общие выводы по итогам опытно-экспериментальной работы, была оформлена диссертационная работа.
Новизна результатов исследования.
1. Обоснована целесообразность и необходимость применения деятельностной теории учения в качестве теоретической основы для создания концепции дистанционного обучения физике студентов технических вузов с учетом будущей профессиональной деятельности обучаемых.
2. Разработана концепция дистанционного обучения физике студентов технических вузов, реализация которой позволяет так организовать процесс дистанционного обучения, чтобы обучаемыми были усвоены физические знания, необходимые для решения профессиональных задач, и обобщенные методы решения таких задач.
3. Обоснована методика организации процесса дистанционного обучения физике студентов технических вузов, при которой знания, опорные для выполнения действий методов решения частных профессиональных задач, и методы решения профессиональных задач являются предметом специального усвоения, что приводит к новому пониманию принципа профессиональной направленности обучения.
4. Разработана модель дистанционного обучения физике студентов технических вузов с учетом их будущей профессиональной деятельности, которая включает механизмы и ориентиры, разработанные или уточненные в процессе исследования:
механизм выявления дидактических единиц курса общей физики, содержащих знания, опорные для выполнения действий, составляющих методы решения частных профессиональных задач;
механизм выбора частной профессиональной задачи, обобщенный метод решения которой целесообразно формировать при дистанционном обучении физике будущего инженера;
механизм составления конкретных профессиональных задач, решаемых с помощью физических знаний;
ориентиры для организации специальной деятельности по усвоению студентами, обучающимися дистанционно, физических знаний, необходимых для выполнения всех действий, входящих в состав методов решения частных профессиональных задач;
ориентиры для организации подготовительного этапа методики дистанционного обучения будущих инженеров обобщенным методам решения профессиональных задач;
ориентиры для проведения методологического этапа методики дистанционного обучения будущих инженеров обобщенным методам решения задач;
ориентиры для организации этапа обучения, на котором обучаемые учатся решать профессиональные задачи, используя обобщенный метод их решения.
4. Разработана методика дистанционного обучения физике будущих специалистов инженерного профиля, позволяющая организовать специальную деятельность по усвоению физических знаний, необходимых для выполнения действий, входящих в состав методов решения частных профессиональных задач инженера, и сформировать эти методы в обобщенном виде.
5. Сформулированы требования к программным дидактическим средствам дистанционного обучения, обеспечивающим усвоение будущими инженерами физических знаний в адекватных им видах деятельности и методов решения профессиональных задач.
6. Выявлены ориентиры для разработки обучающего web-сайта по физике, применение которого позволит студентам усвоить знания по физике в профессионально значимых ситуациях и методы решения частных профессиональных задач
Теоретическая значимость результатов исследования состоит в развитии теоретических основ дистанционного обучения физике. В частности:
1. Обосновано, что в качестве теоретической основы дистанционного обучения физике будущих инженеров правомерно использовать положения деятельностной концепции учения.
2. Теоретически обосновано, что дистанционное обучение физике студентов технических вузов должно организовываться с учетом принципа профессиональной направленности. При этом содержание данного принципа уточнено и предполагает, что процесс дистанционного обучения организуется так, чтобы знания, необходимые для выполнения действий, составляющих методы решения частных профессиональных задач инженеров, и методы решения таких задач стали бы предметом специального усвоения.
3. Теоретически обоснована и разработана концепция дистанционного обучения физике студентов технических вузов, положения которой определяют подготовку обучаемых к будущей профессиональной деятельности при дистанционном обучении физике, модель методики и методика дистанционного обучения физике будущих инженеров, позволяющая студентам усвоить знания по физике, опорные для выполнения действий методов решения профессиональных задач, и обобщенные методы решения профессиональных задач, а преподавателям осуществлять текущий контроль при дистанционном обучении физике будущих инженеров; разрабатывать специальные дидактические средства дистанционного обучения физике, основанные на информационных и коммуникационных технологиях, в частности web-сайт по физике для студентов, обучающихся на инженерных специальностях.
4. Создана модель методики дистанционного обучения физике студентов технических вузов с учетом профессиональной направленности.
5. Выявлены и теоретически обоснованы требования к программным дидактическим средствам дистанционного обучения физике студентов технических вузов, учет которых при их разработке позволит обеспечить управление процессом усвоения будущими инженерами физических знаний и методов решения профессиональных задач в соответствии с закономерностями деятельностной теории учения, а также учесть будущую профессиональную деятельность обучаемых.
6. Выявлены ориентиры по разработке обучающего web-сайта по физике как дидактического средства, применение которого позволит студентам усвоить знания по физике в практически значимых ситуациях и методы решения практически значимых в их будущей профессиональной деятельности задач.
Практическая значимость исследования заключается в том, что:
Разработана методика дистанционного обучения физике будущих инженеров, применение которой в учебном процессе позволяет подготовить студентов к решению частных профессиональных задач, применяя физические знания. Данная методика реализована в виде:
1) комплекта дидактических средств для организации лабораторного практикума по курсу общей физики для студентов, обучающихся на инженерных специальностях очно и заочно с элементами дистанционного обучения;
2) программы и содержания специального курса лекций по физическим основам технической оптики для будущих инженеров направления подготовки «Организация и безопасность движения», ориентированного на применение при любых формах организации обучения;
3) сборника задач и рекомендаций по их решению по курсу общей физики по темам «Квантовая физика. Физика атомного ядра» для проведения практических и семинарских занятий со студентами технических вузов;
4) обучающего web-сайта для дистанционного и очного индивидуального обучения будущих инженеров физике с учетом профессиональной направленности обучаемых.
Внедрение созданных учебно-методических материалов и дидактических средств позволяет организовать процесс дистанционного обучения физике студентов технических вузов так, чтобы студенты овладели способами применения физических знаний в своей будущей профессиональной деятельности и обобщенными методами решения профессиональных задач.
Апробация и внедрение результатов исследования осуществлялось:
в процессе выступлений и обсуждений на следующих международных, всероссийских, региональных, внутривузовских конференция и семинарах: V научно-практическая конференция «Современная школа: традиционное и новое в обучении и воспитании» (Астрахань, 2002 г.); II, IV, VII, VIII международные научно-методические конференции «Новые технологии в преподавании физики: школа и вуз» (Москва, 2000, 2006–2009 гг.); Всероссийская научно-практическая конференция «Обучение физике в школе и вузе в условиях модернизации систем образования» (Н. Новгород, 2004 г.); II, III Международные научно-практические конференции «Естественно-гуманитарные науки и их роль в подготовке инженерных кадров» (Казахстан, г. Алматы, 2005, 2007 гг.); Итоговая научная конференция АГПУ «Физика. Математика. Информатика» (Астрахань, 27 апреля 2001 г.); 51-я научно-практическая конференция профессорско-преподавательского состава Астраханского государственного технического университета (Астрахань, 2001 г.); II, III Всероссийские научно-практические конференции «Российское образование в XXI веке: проблемы и перспективы» (Пенза, 2006, 2007 гг.); VIII, IX, X Международные научно-практические конференции «Проблемы образования в современной России и на постсоветском пространстве» (Пенза, 2006–2008 гг.); IV Всероссийский научно-практический семинар «Автоматизированные системы управления учебным процессом в вузе: опыт, решения, возможности» (Шахты, 2007 г.); Международные научно-практические Интернет–конференции «Информационные технологии в науке и образовании» (октябрь 2007 г.–март 2008 г., октябрь 2008 г. – март 2009 г.); II, III Всероссийский Семинар «Применение MOODLE в сетевом обучении» (Железноводск, 2008 г.); Пятнадцатая конференция «Математика. Компьютер. Образование» (Дубна, 2008 г.); II Международная научно-практическая конференция «Психолого-педагогические основы профессионального формирования личности в условиях перехода к двухуровневой модели образования» (Пенза, 2009 г.); VIII Всероссийская научно-практическая конференция «Человек. Культура. Общество» (Пенза, 2009 г.).
через публикацию книг, пособий, статей, научно-методических материалов;
в процессе личного преподавания автором физики в Астраханском государственном техническом университете, а также ведущими преподавателями кафедр физики вузов Российской Федерации (Астраханский инженерно-строительный институт, Энгельсский технологический институт Саратовского государственного технического университета).
На защиту выносятся следующие положения.
1. Теоретическими основаниями концепции дистанционного обучения физике студентов технических вузов должны служить не только ведущие идеи, принципы, модели дистанционного обучения, но и основополагающие положения деятельностной теории учения.
2. Дистанционное обучение физике студентов технических вузов должно организовываться с учетом принципа профессиональной направленности, новое понимание которого предполагает, что знания, необходимые для выполнения действий методов решения частных профессиональных задач, и методы решения таких задач являются предметом специального усвоения, чтобы подготовить обучаемых к будущей профессиональной деятельности.
3. Содержание подготовки по физике будущих инженеров, обучающихся с применением дистанционных технологий, может быть представлено как совокупность видов деятельности по усвоению элементов физических знаний и обобщенных методов решения частных профессиональных задач. С этой целью могут быть применены механизмы выявления обобщенных методов решения частных профессиональных задач, выявления дидактических единиц курса общей физики, содержащих знания, опорные для выполнения действий, составляющих методы решения частных профессиональных задач; механизм, позволяющий конкретизировать действия, адекватные знаниям, усваиваемым студентами - будущими инженерами, обучающимися дистанционно; механизм выбора частной профессиональной задачи, обобщенный метод решения которой, целесообразно формировать при дистанционном обучении физике будущего инженера.
4. Дистанционное обучение физике студентов технических вузов должно осуществляться так, чтобы:
- при изучении каждой темы курса общей физики организовывалась специальная деятельность по усвоению отдельных элементов физических знаний.
- методы решения частных профессиональных задач были получены, осознаны и самостоятельно применены в конкретных ситуациях.
5. Дистанционное обучение физике студентов технических вузов с учетом будущей профессиональной деятельности обучаемых должно осуществляться с помощью дидактических средств дистанционного обучения физике, основанных на информационных и коммуникационных технологиях. Дидактические средства дистанционного обучения физике будущих инженеров должны удовлетворять требованиям обеспечения управления процессом усвоения знаний в соответствии с закономерностями деятельностного подхода в обучении и теории поэтапного формирования умственных действий и понятий, а также учета будущей профессиональной деятельности обучаемых.
6. При организации дистанционного обучения физике студентов технических вузов необходимо организовать обратную связь так, чтобы она обеспечивала возможность отследить: а) выполняет ли обучаемый операции, входящие в действие, в необходимой последовательности; б) выполняет ли обучаемый правильно операции, действия и деятельность в целом.
Структура и объем диссертационной работы.
Диссертация состоит из введения, трех частей (Часть I «Дистанционное обучение в системе подготовки инженерных кадров» (главы 1-2), Часть II «Теоретические основы дистанционного обучения физике будущих инженеров с учетом профессиональной направленности» (главы 3-4) и Часть III «Методика дистанционного обучения физике будущих инженеров с элементами профессиональной направленности» (глава 5-6)), заключения, библиографии. Общий объем диссертации 380 страниц, основной текст диссертации составляет 340 страниц. В работе имеется 34 рисунка, 33 таблицы. Список литературы содержит 375 наименований.
Похожие диссертации на Дистанционное обучение физике в системе подготовки будущих инженеров к профессиональной деятельности
