Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Теоретические основы формирования исследовательских компетенций студентов-физиков в рамках лабораторного практикума по курсу общей физики 15
1.1. Исследовательская деятельность как необходимое условие формирования исследовательских компетенций студента-физика 15
1.2. Соотношение репродуктивных и продуктивных познавательных процессов при формировании исследовательских компетенций студентов-физиков в рамках лабораторного практикума 31
1.3. Проблема формирования исследовательских компетенций при проведении лабораторного практикума 49
Глава 2. Средства и методика формирования исследовательских компетенций студентов-физиков в рамках лабораторного практикума по курсу общей физики 75
2.1. Роль экспериментальных творческих заданий в организации миниисследований в рамках лабораторного практикума 75
2.2 Экспериментальные творческие задания к лабораторному практикуму «Электричество и магнетизм» 100
2.3 Особенности методики формирования исследовательских компетенций студентов-физиков младших курсов в рамках лабораторного практикума 120
Глава 3. Экспериментальное исследование результатов эффективности формирования исследовательских компетенций студентов-физиков в рамках лабораторного практикума по общей физике 164
Заключение 196
Список литературы 199
Приложение 216
- Исследовательская деятельность как необходимое условие формирования исследовательских компетенций студента-физика
- Роль экспериментальных творческих заданий в организации миниисследований в рамках лабораторного практикума
- Экспериментальное исследование результатов эффективности формирования исследовательских компетенций студентов-физиков в рамках лабораторного практикума по общей физике
Введение к работе
Актуальность исследования. Социально-экономические изменения, связанные с переходом российской экономики от сырьевой к интеллектуальной, вызвали необходимость формирования новых центров разработки передовых технологий, создания инновационных предприятий, развития фундаментальной и прикладной науки. Это требует «духа новаторства во всех сферах общественной жизни, создания рынка идей, изобретений, открытий, новых технологий» [109] и оказывает влияние на систему образования.
Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования [87] требует готовить бакалавра-физика к решению задач научно-исследовательской деятельности на основе информационно- знаниевой модели высшего профессионального образования. Однако подписание Россией в сентябре 2003 года Болонской декларации обусловило переход к компетентностному подходу в образовании, что нашло свое отражение в Федеральном государственном образовательном стандарте высшего профессионального образования [148], который усиливает требование подготовки бакалавра-физика к научно-исследовательский деятельности, вычленяя общекультурные и профессиональные компетенции. Выполнение этой задачи требует вовлечения студентов в исследовательскую деятельность, психологические особенности которой отражены в работах A.B. Брушлинского, JI.C. Выготского, В.А. Крутецкого, Ю.Н. Кулюткина, Я.А. Пономарева, C.JT. Рубинштейна, J1.M. Фридмана и др.
A.B. Усовой, A.A. Бобровым, Л.Д. Шабашовой, О.П. Бажора, Л.Б. Гас- паровой, Н.И. Мокрицкой, Е.И. Барчук, А.Н. Кулевым, С.Ф. Борисовым и другими учеными предложены методики формирования исследовательских умений в рамках лабораторного практикума.
Ряд работ посвящен методике организации учебно-исследовательской деятельности при проведении лабораторных работ как форме квазипрофессиональной деятельности (А.Е. Айзенцон, JI.B. Масленникова и др.), в том числе с использованием «нестандартных» материалов и деталей (A.B. Ельцов, А.И. Бугаев, В.Г. Разумовский, Л.И. Анциферов и др.).
И.А. Мамаевой, Ю.В. Леоновым, Л.Т. Прищепой, Ю.В. Беховых, Л.А. Беховых, A.A. Левиным, Т.Г. Вагановой, Е.А. Семенюк и другими исследователями изучено повышение познавательной активности и развитие творческих способностей студентов в рамках практикума.
Использование информационных технологий при проведении лабораторных работ рассмотрено в исследованиях В.В. Ларионова, Г.В. Ерофеевой, А.Е. Айзенцона, C.B. Рожкова, И.В. Александрова, С.А. Шатохина, Е.В. Трофимовой, A.M. Агальцова, А.Н. Морозова, М.Б. Шапочкина, Ю.Б. Панкрашкина и др.
Несмотря на значительный интерес исследователей к формам организации и содержанию лабораторного практикума по физике, вопрос о реализации его на младших курсах изучен недостаточно. Исследование процесса обучения физике в высшей школе, анкетирование студентов и преподавателей ГОУ ВПО «Ставропольский государственный университет» и Ставропольского института управления и собственный опыт педагогической деятельности позволили выявить противоречия между:
потребностью в качественной подготовке студента-физика к решению задач научно-исследовательской деятельности и недооценкой возможностей формирования его исследовательских компетенций не только на старших курсах, но и на младших, в частности, в рамках лабораторного практикума по общей физике;
потенциальными возможностями лабораторного практикума по общей физике и недостаточной разработанностью его содержания и методики для формирования исследовательских компетенций каждого студента-физика;
необходимостью диагностики формирования исследовательских компетенций студентов-физиков и неопределенностью их структурного состава.
Эти противоречия обусловили актуальность исследования, тема которого: «Формирование исследовательских компетенций студентов-физиков в рамках лабораторного практикума по курсу общей физики».
Проблема исследования состоит в поиске ответа на вопросы: Каковы возможности лабораторного практикума по общей физике для формирования исследовательских компетенций студентов-физиков на младших курсах?
Каковы содержание, методика и средства лабораторного практикума по общей физике, способствующие формированию исследовательских компетенций у всех студентов-физиков младших курсов?
Какой должна быть диагностика сформированности исследовательских компетенций студента-физика?
Объект исследования - процесс подготовки бакалавров-физиков в образовательных учреждениях высшего профессионального образования.
Предмет исследования - содержание, методика и средства формирования исследовательских компетенций студентов-физиков младших курсов в рамках лабораторного практикума по общей физике.
Цель исследования состоит в обосновании, разработке и реализации содержания, методики и средств формирования исследовательских компетенций студентов-физиков младших курсов в рамках лабораторного практикума по общей физике.
Гипотеза исследования заключается в том, что исследовательские компетенции студентов-физиков целесообразно и возможно формировать уже на младших курсах в рамках лабораторного практикума по общей физике, а эффективность этого процесса повысится, если:
в сочетании с традиционными лабораторными работами студенты будут выполнять миниисследования;
при разработке содержания, средств и методики миниисследований в исследовательскую деятельность будут вовлечены не только лучшие, но и все студенты-физики младших курсов;
для проведения диагностики формирования исследовательских компетенций студентов-физиков будут выявлены их структурный состав и показатели сформированности;
при вовлечении в исследовательскую деятельность каждого студента будут учтены уровни сформированности его исследовательских компетенций, интересы и профессиональные намерения.
В соответствии с целью, предметом и гипотезой исследования был поставлен для решения ряд задач.
1. Исследовать целесообразность и возможность формирования исследовательских компетенций студентов-физиков младших курсов в рамках лабораторного практикума по общей физике.
2. С целью формирования исследовательских компетенций студентов- физиков младших курсов разработать и внедрить содержание, средства и методику миниисследований, проводимых в рамках лабораторного практикума по общей физике (в сочетании с традиционными лабораторными работами).
3. Выявить структурный состав и показатели сформированности исследовательских компетенций бакалавра-физика.
4. Для вовлечения в исследовательскую деятельность не только лучших, но и каждого студента разработать и внедрить методику учета уровней сформированности его исследовательских компетенций, интересов и профессиональных намерений.
5. Экспериментально проверить эффективность разработанных учебно- методических материалов и методики миниисследований, проводимых в рамках лабораторного практикума, в части формирования исследовательских компетенций студентов-физиков младших курсов.
Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования: аналитико-синтетическое рассмотрение философской, психолого-педагогической, методической литературы, диссертационных работ, научных публикаций и нормативных документов, посвященных проблеме исследования; наблюдение, интервьюирование, анкетирование, обобщение положительного опыта преподавания; моделирование учебного процесса, абстрагирование; педагогический эксперимент; обработка результатов педагогического эксперимента методами математической статистики; метод реконструкции педагогического опыта; анализ и обобщение экспериментальной работы.
Теоретико-методологической базой исследования послужили: психолого-педагогические работы по теории деятельности (А.Н.Леонтьев, С.Л. Рубинштейн, П.Я. Гальперин, В.В. Давыдов, Н.Ф. Талызина, В.А. Беликов, В.В. Краевский и др.); основные положения компетентностного подхода (И.А. Зимняя, Э.Ф. Зеер, В.В. Краевский, A.B. Хуторской, С.Е. Шишов, Л.К. Гейхман, В. Гутмахер, Д. Мертенс, Б. Оскарсон и др.); основные положения дифференцированного подхода в обучении (C.B. Бубликов, О.М. Дружинина, Е.Я. Голант, Н.В. Кочергина, Н.С. Пурышева, Ю.А. Сафонов и др.); основные положения системного подхода в обучении (В.Г. Афанасьев, В.П. Беспалько, Ф.Ф. Королев, В.И. Загвязинский, В.А. Сластенин, Т.А. Ильина); основные положения задачного подхода в обучении (Л.М. Фридман, Д.Н. Богоявленский, П.И. Пидкасистый и др.); достижения дидактики в области проблемно-эвристического обучения (И.Я. Лернер, В.И. Андреев, В. Оконь, М.И. Махмутов, М.Н. Скаткин, И.Е. Мураховский, A.M. Матюш- кин, Д. Дьюи и др.); достижения и тенденции развития теории и методики обучения физике (В.А. Извозчиков, И.Я. Ланина, С.Е. Каменецкий, А.Е. Ай- зенцон, A.C. Кондратьев, Л.В. Масленникова, И.А. Мамаева, A.B. Ельцов, В.В. Ларионов, Г.В. Ерофеева, A.B. Усова, Н.С. Пурышева, Т.Н. Шамало и др.); концепция исследовательского обучения физике и технологии исследо- вательско ориентированного образования (Г.А. Бордовский, В.В, Майер, В.Г. Разумовский и др.).
База исследования - физико-математический факультет ГОУ ВПО «Ставропольский государственный университет» (437 студентов направления «Физика»); Ставропольский институт управления (150 студентов специальностей рассмотрение философской, психолого-педагогической, методической литературы, диссертационных работ, научных публикаций и нормативных документов, посвященных проблеме исследования; наблюдение, интервьюирование, анкетирование, обобщение по «Автоматизированные системы обработки информации и управления» и «Информатика и вычислительная техника».
Основные этапы исследования: Первый этап (2000-2002 гг.) - сбор источниковой базы данных; разработка целей, задач и гипотезы исследования, выбор методик и составление плана исследования. Второй этап (20022006 гг.) - моделирование путей решения проблемы, разработка критериального аппарата и диагностики сформированности исследовательских компетенций; разработка, проверка и уточнение в ходе педагогического эксперимента содержания, средств и методики миниисследований, проводимых в рамках лабораторного практикума по физике. Третий этап (2006-2010гг.) - анализ и систематизация экспериментальных данных, обобщение и оформление результатов исследования.
Достоверность и обоснованность научных результатов и выводов обеспечивается теоретической обоснованностью исходных положений и дополняющей друг друга совокупностью методов исследования, адекватных поставленным задачам, и подтверждается итогами проведенного педагогического эксперимента.
Научная новизна результатов исследования.
1. Обоснованы целесообразность и возможность формирования исследовательских компетенций студентов-физиков младших курсов в рамках лабораторного практикума по общей физике.
2. Предложена структурно-содержательная модель исследовательских компетенций как основы формирования профессиональных компетенций студента-физика.
3. Выявлены показатели и уровни сформированности исследовательских компетенций студентов-физиков младших курсов.
4. Разработаны содержание, средства и методика миниисследований, проводимых в лабораторном практикуме по общей физике, способствующие формированию исследовательских компетенций студентов-физиков младших курсов.
5. Разработана методика вовлечения в исследовательскую деятельность на лабораторных занятиях по физике не только лучших, но и каждого студента-физика с учетом уровней сформированности его исследовательских компетенций, интересов и профессиональных намерений.
Теоретическая значимость исследования определяется вкладом в теорию и методику обучения физике в высшей школе в части формирования исследовательских компетенций студентов-физиков младших курсов за счет
- обоснования целесообразности и возможности формирования исследовательских компетенций студентов-физиков младших курсов в рамках лабораторного практикума по общей физике;
- определения структуры исследовательских компетенций, формируемых в рамках лабораторного практикума по общей физике у студентов- физиков младших курсов, а также показателей и уровней их сформированности;
- определения системы требований к заданиям и методике их реализации, обеспечивающим вовлечение в исследовательскую деятельность на лабораторных занятиях по физике не только лучших, но и каждого студента- физика.
Практическая значимость исследования определяется разработкой и внедрением учебно-методического обеспечения миниисследований, проводимых студентами-физиками в рамках лабораторного практикума по общей физике, включающего:
- содержание и методику проведения работ исследовательского характера в лабораторном практикуме по общей физике;
- структурно-содержательную модель исследовательских компетенций как основы формирования профессиональных компетенций студента-физика;
- диагностические материалы для определения показателей и уровней сформированности исследовательских компетенций студентов-физиков младших курсов;
- учебно-методические пособия «Электричество и магнетизм. Практикум» и «Электричество и магнетизм. Методические рекомендации по выполнению заданий для самостоятельной контролируемой работы студентов».
Применение разработанных учебно-методических материалов позволяет существенно увеличить возможности формирования исследовательских компетенций студентов путем расширения тематики заданий лабораторного практикума по физике и других общенаучных и общепрофессиональных учебных дисциплин.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Исследовательские компетенции студентов-физиков как особое свойство личности, представляющее собой сбалансированное сочетание способности выполнять с использованием физических методов разнонаправленную исследовательскую работу и устойчивую мотивацию к самостоятельному проведению физических исследований, целесообразно и возможно формировать уже на младших курсах в рамках лабораторного практикума по общей физике путем включения в него, наряду с традиционными физическими лабораторными работами, разнонаправленных миниисследований.
2. Базируя средства и методику выполнения учебно-исследовательских заданий лабораторных работ на программных вопросах, явлениях и законах курса общей физики, их средства и содержание целесообразно и возможно обогащать различной тематикой и направленностью:
- с использованием «нестандартных» материалов, например, магнитной жидкости;
- с биологическим, химическим или иным «нефизическим» содержанием;
- с применением научных экспериментальных установок;
- с постановкой задач конструирования и изготовления фрагментов экспериментальных установок;
- с постановкой задач, составляющих тематическое единство с учебно- исследовательской и научно-исследовательской работой, выполняемой студентами-физиками старших курсов;
- с использованием информационных технологий.
3. Исходя из личностно ориентированного подхода, в учебно- исследовательскую деятельность, формирующую исследовательские компетенции обучаемых, целесообразно и возможно вовлекать не только лучших, но и каждого студента-физика младших курсов на основе индивидуальной диагностики уровней сформированности различных исследовательских компетенций: планово-организационных, диагностическо-прогностических, изо- бретательско-рационализаторских, опытно-измерительных, расчетно- вычислительных, результативно-оценочных, психологических.
4. Дидактические средства и методика миниисследований при проведении лабораторных работ должны опираться на:
- различные начальные уровни сложности формулировок творческих заданий, с учетом сформированности исследовательских компетенций каждого студента-физика младших курсов, выявленной в процессе диагностики;
- применение преподавателем многоуровневых формулировок творческого задания (каждая последующая формулировка - упрощенный вариант предыдущей, но не утративший элемент творчества) или «карточек помощи» (подсказок), поэтапно упрощающих задание в процессе его выполнения, для оперативного реагирования на текущие изменения уровней сформированности исследовательских компетенций обучаемых.
5. Основными показателями сформированности исследовательских компетенций выступают: позитивная мотивация к исследовательской деятельности; устойчивый интерес к работе с источниками научной информации; активность при поиске и решении исследовательских проблем; осознанное и рациональное выполнение этапов исследовательской деятельности; грамотный анализ результатов исследования; обоснованное определение места и значения полученного результата; грамотное и логичное представление и защита полученных результатов; устойчивое стремление связать будущую профессию с исследовательской деятельностью.
6. Критерием выделенных уровней сформированности исследовательских компетенций (низкий, средний, высокий) является степень самостоятельности выполнения диагностических заданий.
Структура диссертации. Общий объем диссертационного исследования -233 страницы. Диссертация включает введение, три главы, заключение, список литературы (171 наименование), 7 приложений, 27 рисунков и 15 таблиц.
Во введении обоснована актуальность выбранной темы исследования, определены объект, предмет, цель, гипотеза, раскрыты теоретико- методологические основы и методы исследования, сформулированы задачи, научная новизна, теоретическая и практическая значимость исследования, представлены основные положения, выносимые на защиту.
В первой главе критически рассмотрены подходы к изучаемой проблеме, отраженные в научно-педагогической литературе. Обосновано, что исследовательские компетенции студентов-физиков как особое свойство личности, представляющее собой сбалансированное сочетание способности выполнять с использованием физических методов разнонаправленную исследовательскую работу и устойчивую мотивацию к самостоятельному проведению физических исследований, целесообразно и возможно формировать, уже на младших курсах в рамках лабораторного практикума по общей физике путем включения в него, наряду с традиционными физическими лабораторными работами, миниисследований. Установлен структурный состав исследовательских компетенций бакалавра-физика и выявлены показатели их сформированности. Также в первой главе представлена структурно- содержательная модель исследовательских компетенций как основы формирования профессиональных компетенций студента-физика. Обозначены методические особенности миниисследований на лабораторном практикуме. Обоснована возможность формирования исследовательских компетенций всех студентов-физиков в рамках лабораторного практикума по курсу общей физики.
Во второй главе представлены разработанные творческие задания для проведения миниисследований в рамках лабораторного практикума, методические указания и рекомендации к их выполнению.
В главе описана методика формирования исследовательских компетенций студентов физиков младших курсов в рамках лабораторного практикума, в основе которой лежит сочетание миниисследований с репродуктивными методами. Методика предполагает организацию миниисследований, при которой студент решает задания, начиная от более сложного, и в-случае затруднений переходит к более простым его формулировкам, но не утратившим элемент творчества, или использует карточки помощи (творческие подсказки). Методика является переходной между школьным образованием, где, как правило, формирование исследовательских умений учащихся (основы исследовательских компетенций) осуществляется с помощью системы постепенно усложняющихся заданий, и обучением на старших курсах университета, когда студенты самостоятельно выполняют исследовательские задания под руководством преподавателя. Она способствует вовлечению в процесс исследования на лабораторном практикуме всех студентов и формированию широкого спектра компетенций бакалавра-физика.
В третьей главе представлены результаты проведенного педагогического эксперимента. Эксперимент проводился на базе физико- математического факультета государственного учреждения высшего профес- и
сионального образования «Ставропольский государственный университет» в 2000-2010 гг.
Разработанная методика формирования исследовательских компетенций частично прошла апробацию на лабораторных занятиях по физике в Ставропольском институте управления (2008-2010 гг.).
Для оценки результатов формирования исследовательских компетенций студентов-физиков младших курсов использовался х2 критерий, который позволяет сравнивать не абсолютные средние значения некоторых величин до и после эксперимента, а процентные распределения данных.
Для проверки того, создает ли разработанная методика устойчивую мотивацию к исследованиям в профессиональной деятельности, использовался критерий Макнамары.
В заключении диссертационной работы приведены результаты исследования, общие выводы и перспективы дальнейшего поиска средств и методов формирования исследовательских компетенций обучаемых на занятиях по дисциплине «Методика преподавания физики», по дисциплине специализации «Физика магнитных явлений», и перспективы решения проблемы формирования исследовательских компетенций студентов нефизических специальностей в рамках лабораторного практикума.
В приложении к диссертации представлены дополнительные материалы, не вошедшие в основной текст диссертации.
Личный вклад соискателя.
Автором разработаны содержание, методика и средства формирования исследовательских компетенций студентов-физиков младших курсов в рамках лабораторного практикума, проведен педагогический эксперимент и обработка его результатов. Основные выводы и положения диссертационной работы сформулированы лично автором.
Исследовательская деятельность как необходимое условие формирования исследовательских компетенций студента-физика
Современная высшая школа призвана обеспечить такой уровень образования выпускников, который соответствует их способностям, интересам и потребностям, а также гарантирует их конкурентоспособность в условиях рыночной экономики, возможность трудоустройства и будущего профессионального роста. Решение данной задачи в настоящее время связано с реализацией идей компетентностного подхода (И.А. Зимняя, Э.Ф. Зеер, В.В. Краевский, М.Н. Скаткин, Р. Уайт, A.B. Хуторской, С.Е. Шишов, JI.K. Гейхман, В. Гут- махер, Г.П. Щедровицкий, Д. Мертенс, Б. Оскарсон, и др.). Целью компетентностного подхода является установление соответствия между знаниями и умениями, приобретаемыми выпускниками вуза, и требованиями к профессиональным качествам, предъявляемыми рынком труда, сглаживание различия между учебной и профессиональной деятельностью. Если образование, начиная с Я. А. Коменского, оперировало такими единицами, как знания, умения и навыки, то профессиональная сфера оперирует компетенциями. Таким образом, проблема заключается в том, как «трансформировать» знания, умения и навыки в компетенции [28]. Компетентностный подход органично сочетается с утвердившимися в педагогической науке деятельностным и личностно ориентированным подходами, они находятся «в условиях паритетной комплементарной оппозиции, ... взаимодополняя и обогащая идею эффективной социализации личности» [127, с.53]. Определим ключевые понятия компетентностного подхода: «компетенция» и «компетентность». В педагогической литературе дано множество определений понятиям «компетенция» и «компетентность», причем до сих пор нет единства в понимании сущности этих терминов. В «Словаре иностранных слов» «компетенция» (от лат. принадлежность по праву) определяется как «1) круг полномочий какого-либо органа или должностного лица; 2) круг вопросов, в которых данное лицо обладает познанием, опытом» [139, С.241]. С.Е. Шишов определяет компетенцию как способность, основанную на знаниях, опыте, ценностях, склонностях, которые приобретаются благодаря обучению [158, с.ЗО]. И. А. Зимняя под компетенцией понимает некоторые внутренние, потенциальные, сокрытые психологические новообразования (знания, представления, программы (алгоритмы) действий, системы ценностей и отношений), выявляющиеся в компетентностях человека [46]. В.Т. Ащепков отмечает, что компетенция - это, с одной стороны, «соответствие определенному уровню умственного, физиологического развития и определенной сумме знаний», с другой - «развитие комплекса навыков личности, взаимосвязанных с развитием ее «Я»» [9]. B.C. Лазарев считает, что необходимо давать деятельностное определение понятию «компетенция», включив его «в логическую структуру понятийного аппарата деятельностного подхода, согласно которому иметь компетенцию - значит обладать всем, что необходимо для успешного решения каких-то задач» [70, С.11]. Д. А. Иванов определяет компетенцию как способность успешно отвечать на индивидуальные или общественные требования или выполнять задание (вести деятельность) [49]. A.B. Хуторской считает, что компетенция - это отчужденное, заранее заданное требование к подготовке человека. Она включает совокупность взаимосвязанных качеств личности (знаний, умений, навыков, способов деятельности), задаваемых по отношению к определенному кругу предметов и процессов и необходимых для качественной продуктивной деятельности по отношению к ним. [153]. Определение, данное A.B. Хуторским, более всего подходит для нашего исследования, поэтому в дальнейшем мы будем опираться на него. В свою очередь понятие «компетентность» также определяется учеными по-разному [89, 157, 165,166,167]. Так, в «Словаре русского языка» С.И. Ожегова находим следующее определение: «компетентный - знающий, осведомленный, авторитетный в какой-либо области» [89, с.253]. По мнению B.C. Шишова и В.А. Кальней, быть компетентным - не означает быть ученым или образованным [157]. И.А. Зимняя под компетентностью понимает «актуальное, формируемое личностное качество, как основывающееся на знаниях, интеллектуально и личностно обусловленная социально-профессиональная характеристика человека, проявляющаяся в деятельности» [45]. В «Словаре профессионального образования» компетентность трактуется как мера соответствия знаний, умений и опыта лиц определенного социально-профессионального статуса реальному уровню сложности выполняемых ими задач и решаемых проблем [23]. Е.А. Самойлов определяет компетентность как интегральную характеристику эффективности деятельности (поведения) субъекта, меру успешности достижения цели. По мнению автора, в структуру компетентности входят четыре элемента: 1) личные ценности; 2) социально-политические ограничения; 3) базовая подготовка (знания, способы действий, опыт творчества); 4) компетенции [126].
Роль экспериментальных творческих заданий в организации миниисследований в рамках лабораторного практикума
Кардинальные изменения в общественно-политической и социально- экономической жизни страны вызвали потребность в ученых, способных оперативно реагировать на вызовы времени и быстро меняющиеся условия труда. При этом важными факторами становятся новаторство во всех сферах общественной жизни, креативность, готовность к саморазвитию и самоактуализации. Воспитание таких ученых невозможно без создания в вузах страны специальных педагогических условий, способствующих формированию высокого уровня исследовательских компетенций студентов.
Исследовательские компетенции должны формироваться непрерывно при преподавании всех дисциплин университета, в том числе и на лабораторном физическом практикуме. Для нашего исследования необходимо выявить наиболее оптимальное основное средство формирования исследовательских компетенций на лабораторном практикуме.
Одним из способов овладения системой знаний и умений, развития мыслительных и творческих способностей является решение учебных физических задач. Выясним, является ли учебная физическая задача оптимальным средством формирования исследовательских компетенций.
В «Большом психологическом словаре» понятие «задача» отождествляется с понятием «проблема» и трактуется следующим образом:
1. В широко распространенном смысле задача - вопрос, ответ на который представляет практический или теоретический интерес.
2. В психологии задача - цель деятельности, данная в определенных условиях и требующая для своего достижения использование адекватных этим условиям средств. Поиск, мобилизация и применение этих средств (способов, действий, операций) составляют процесс решения задачи [17, С.162].
В «Словаре русского языка», составленного С.И. Ожеговым, под задачей понимается упраэ/снение, которое выполняется, решается посредством умозаключения, вычисления и т.п.» [89, С. 175].
В «Большой Советской энциклопедии» дается следующее определение понятию «задача». «1) Поставленная цель, которую стремятся достигнуть; 2) поручение, задание; 3) вопрос, требующий решения на основе определенных знаний и размышлений; 4) один из лштодов обучения и проверки навыков учащихся, применяемых во всех типах общеобразовательных и специальных заведений» [16, С. 109].
В своем исследовании под задачей будем понимать вопрос, ответ на который представляет практический или теоретический интерес.
Одно из первых определений физической учебной задачи дано С.Е. Каменецким и В.П. Ореховым. Оно является логическим определением, построенным через ближайшее родовое понятие «проблема» и выделение средств ее решения [145, С.6]. «Физической задачей в учебной практике обычно называют небольшую проблему, которая в общем случае решается с помощью логических умозаключений, математических действий и эксперимента на основе законов и методов физики» [54, С.5].
A.B. Усова и H.H. Тулькибаева считают, что «физическая учебная задача - это ситуация, требующая от учащихся мысленных и практических действий на основе использования законов и методов физики, направленных на овладение знаниями по физике, умениями применять их на практике и развитие мышления» [145, С.6]. Определение, данное авторами, раскрывает понятие физической учебной задачи через ближайшее родовое понятие «ситуация» и видовые отличия. Оно является наиболее подходящим для нашего исследования, поэтому в дальнейшем будем опираться на определение, данное A.B. Усовой и H.H. Тулькибаевой.
В литературе встречаются различные точки зрения на учебную физическую задачу как средство формирования исследовательских компетенций.
К.П. Корнев и H.H. Шушарина утверждают, что «любая физическая задача представляет собой модель того или иного физического процесса, и поэтому решение каждой задачи несет в себе элемент исследовательского характера. Естественно, исследовательский элемент, замечают авторы, представлен в различных задачах в разной степени» [60, С.283].
По мнению Т.В. Просвириной, «не каждая учебная задача может подготовить ученика к исследовательской деятельности. Такими задачами могут быть задачи творческой направленности. При решении этих задач с помощью исследовательского метода происходит творческое усвоение знаний. Одновременно при решении таких задач ученик овладевает методами научного познания» [111, С.52].
В.Г. Разумовский указывает на то, что учащиеся часто владеют знаниями формально, т.е. могут пересказать материал учебника, подтвердить его своими примерами, решать тренировочные задачи, но затрудняются применять свои знания на практике, в новых условиях. Опыт работы автора показывает, что эти недостатки обучения в значительной мере можно устранить, если систематически давать учащимся творческие задачи, которые потребуют объяснить какие-то новые для них явления или найти способы достижения какого-то определенного эффекта на основе использования тех или иных физических закономерностей [115, С.6].
Мы согласны с учеными, считающими, что не каждая учебная физическая задача в полной мере формирует исследовательские компетенции. Для ответа на вопрос: «Какое средство является наиболее эффективным для формирования исследовательских компетенций?», необходимо проанализировать понятия «творческая задача», «познавательная задача», «проблемная задача», «исследовательская задача».
Экспериментальное исследование результатов эффективности формирования исследовательских компетенций студентов-физиков в рамках лабораторного практикума по общей физике
Эффективность разработанной методики формирования исследовательских компетенций студентов-физиков младших курсов в рамках лабораторного практикума (с использованием миниисследований) выявлялась в ходе педагогического эксперимента, проводимого на физико-математическом факультете государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Ставропольский государственный университет» в 2000—2010 гг.. Педагогический эксперимент проводился в три этапа, частично перекрывающих друг друга: 2000-2002 гг. - констатирующий эксперимент; 2002-2006 гг. - поисковый эксперимент; 2006-2010 гг. - формирующий эксперимент. На разных этапах в педагогическом эксперименте приняли участие 15 преподавателей и 437 студентов-физиков 2,4 и 5 курсов.
Разработанная методика формирования исследовательских компетенций частично прошла апробацию на лабораторных занятиях по физике в Ставропольском институте управления (2008-2010 гг.). В эксперименте приняли участие 7 преподавателей кафедры математики и естественнонаучных дисциплин и свыше 150 студентов 1 и 2 курсов специальностей «Автоматизированные системы организации и управления» и «Информатика и вычислительная техника».
Констатирующий педагогический эксперимент в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ставропольский государственный университет» имел своей целью определение уровня сформированности исследовательских компетенций студентов- физиков на разных ступенях обучения, а также поиск средств и методов повышения уровня сформированности исследовательских компетенций студентов-физиков младших курсов.
В ходе констатирующего эксперимента решались следующие задачи:
— изучение психолого-педагогической литературы, посвященной проблеме формирования исследовательских компетенций;
— определение уровня сформированности исследовательских компетенций студентов младших курсов;
— определение степени подготовленности студентов старших курсов к самостоятельной исследовательской работе;
— определение уровня сформированности исследовательских компетенций выпускников вуза.
При проведении констатирующего педагогического эксперимента использовались, в основном, следующие методы: посещение занятий лабораторного практикума и дисциплины специализации, беседа с ведущими преподавателями, анкетирование преподавателей и студентов, заполнение диагностических карт и карт саморазвития студента, проведение контрольных срезов.
Для определения уровня сформированности исследовательских компетенций студентов были разработаны диагностические задания (приложения 1-3), формулировка которых делится на три уровня.
Задания первого уровня - самые сложные. В них только обозначена проблема.
Для заданий второго уровня проблема остается той же, только формулировка изменена так, что содержит подсказки.
Третий уровень заданий максимально упрощен, его формулировка содержит еще больше подсказок, но элементы творчества в нем все равно присутствуют.
К отдельным заданиям составлены карточки помощи (косвенные подсказки).
При составлении диагностических заданий использовалась различная методическая литература, а также идеи, возникшие в результате нашей учебно-исследовательской и научно-исследовательской деятельности.
К заданиям предъявлялись следующие требования: доступность студентам данной ступени обучения, равноценность вариантов, доступность приборов и материалов при выполнении заданий, доступность необходимой литературы, простота в выполнении экспериментов, возможность выполнения работы за одно занятие (80 минут).
